摘要背景及目的:<br> 大部分2型糖尿病(type 2 diabetes mellitus,T2DM)患者均伴有血脂异常,其中高游离脂肪酸血症在T2DM血管损伤中的作用越来越受到关注。T2DM可诱导微血管功能障碍从而影响器官局部血液循环。微血管由单层内皮细胞构成,糖尿病心脏微血管内皮细胞(cardiac microvascular endothelial cells,CMECs)损伤会导致心脏微循环障碍,影响心肌能量代谢,最终引起心脏的结构变化和功能不全。目前,T2DM高血糖特别是合并高游离脂肪酸血症条件下CMECs的损伤及机理仍不十分清楚。<br> 脂滴包被蛋白5(perilipin 5,Plin5)是一种重要的脂滴相关蛋白,其可通过促进或抑制脂滴内中性脂肪的水解而发挥游离脂肪酸(free fatty acids,FFAs)代谢调节作用。在小鼠的研究中发现,Plin5敲除能加重老年相关性心功能障碍及心肌缺血再灌注损伤时心功能不全,还可促进高脂诱导的肝脏炎症损伤并诱导骨骼肌胰岛素抵抗。目前,Plin5是否表达于CMECs中并发挥FFAs代谢调节作用暂无报道。<br> 氧化应激是T2DM的重要病理基础。T2DM时高糖及高游离脂肪酸均能通过多种途径增加内皮细胞中活性氧簇(reactive oxygen species,ROS)的生成,进一步激活氧化应激并诱导内皮细胞损伤。在高脂肪酸代谢组织中的研究表明,Plin5缺失可促使脂滴内甘油三酯水解为FFAs,增加细胞内ROS水平并增强氧化应激。目前,Plin5是否可影响CMECs中氧化应激仍属未知。因此,本课题着重讨论Plin5能否通过调节氧化应激在T2DM诱导的CMECs损伤中发挥作用。<br> 阿昔莫司可降低循环中FFAs水平,改善T2DM患者胰岛素抵抗,但其是否可在T2DM诱导的CMECs损伤中发挥保护作用仍不清楚。研究表明,Plin5表达可被他汀类药物及 PPARγ 激动剂如吡格列酮所调节。由上,我们猜测阿昔莫司可能通过增加Plin5表达而降低细胞内FFAs水平,最终缓解T2DM条件下CMECs损伤。<br> 本课题的研究主要分三步进行。首先,观察T2DM对CMECs的损伤;其次,观察 Plin5缺失对 T2DM条件下 CMECs 损伤的影响并探索其中的机制;最后,观察阿昔莫司对T2DM诱导的CMECs损伤的影响并探讨Plin5在其中的作用。<br> 方法:<br> 1. 利用高脂饮食联合链脲佐菌素小剂量多次腹腔注射建立T2DM小鼠模型。腹腔葡萄糖耐量实验及胰岛素耐量实验评估糖耐量及胰岛素敏感性,全自动生化分析仪检测血清生化指标,免疫组织化学检测心脏微血管数量,扫描电镜检测心脏微血管完整性,小动物超声检测心功能。<br> 2. 利用高糖高游离脂肪酸干预建立T2DM细胞模型。siRNA敲低细胞中Plin5表达,qRT-PCR、western blotting及免疫荧光检测Plin5表达水平,流式细胞术检测细胞凋亡率,ELISA法检测细胞ROS及NO水平,试剂盒检测细胞丙二醛、FFAs含量及超氧化物岐化酶活性,荧光探针检测细胞内ROS、NO及脂滴含量。<br> 结果:<br> 1. 高脂饮食联合链脲佐菌注射成功构建了T2DM小鼠模型。与对照组相比,T2DM组小鼠心脏微血管数量减少,微血管完整性受损,伴心脏舒张功能障碍。另外,高糖或高游离脂肪酸干预均可增加 CMECs 凋亡率并减少细胞 NO 生成,且叠加高游离脂肪酸干预会加重单纯高糖条件下的CMECs损伤。<br> 2. Plin5表达于CMECs中,高游离脂肪酸而非高糖干预会增加其表达。Plin5敲除对生理及T2DM条件下小鼠的血液生化指标无明显影响,但能加重T2DM条件下小鼠心脏微血管损伤及舒张功能障碍。高糖高游离脂肪酸干预可增加CMECs内ROS水平,且高游离脂肪酸可增加CMECs内脂滴及FFAs含量。在高糖高游离脂肪酸基础上利用siRNA敲低Plin5表达可降低细胞内脂滴含量及超氧化物岐化酶活性,增加FFAs、ROS及丙二醛含量,最终加重高糖高游离脂肪酸条件下 CMECs 的凋亡并使 NO 生成进一步减少。而抗氧化剂NAC干预则可部分缓解Plin5敲低所加重的细胞损伤。<br> 3. 高糖高游离脂肪酸基础上给予阿昔莫司干预可减少CMECs内FFAs及ROS含量,降低细胞凋亡率并增加细胞NO生成。另外,阿昔莫司可增加高糖高游离脂肪酸条件下CMECs中Plin5的表达,Plin5敲低可部分逆转阿昔莫司的CMECs保护作用。<br> 结论:<br> T2DM 时高糖高游离脂肪酸可诱导 CMECs 损伤,导致心肌微循环障碍及心脏舒张功能不全;Plin5表达于CMECs中,其缺失能增加细胞内FFAs水平,增强氧化应激,从而恶化T2DM条件下CMECs损伤并加重心脏舒张功能障碍;阿昔莫司可通过增加Plin5表达在T2DM中发挥CMECs保护作用。
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