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1、吡格列酮对糖尿病兔心房重构的影响和机制研究 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望n心房颤动心房颤动（Atrial Fibrillation，AF）是目前临床 最常见的心律失常之一，其发生率随年龄逐年增 加。Braunwald教授曾于上世纪末预言，AF将是 心血管领域在21世纪面临的一大挑战心房电重构（特征）：心房电重构（特征）：心房AERP进行性缩短、AERP离散度增加、频率适应性降低等心房结构重构心房结构重构（特征）：（特征）：心肌细胞排列方向紊乱、心
2、肌细胞肥大、心肌间质纤维化等 研究背景研究背景11/18/20222 炎症、氧化应激与炎症、氧化应激与AF n目前AF的上游治疗是主要的研究热点，炎症、氧化应激被证明与AF的发生和维持密切相关n证据一：证据一：阵发性AF患者进行心房肌活检，发现心房组织有淋巴细胞 等炎性细胞浸润，周围有坏死的心肌组织，提示炎性渗出 的发现为AF存在炎症提供了重要的病理依据 n证据二：证据二：AF时抗氧化酶类的基因表达降低、抗氧化因子减少，促AF发生的氧化因子增多、活性氧簇增加，提示氧化 应激在AF的病理生理进程中起关键作用11/18/20223DM高血糖高血糖 葡萄糖毒性葡萄糖毒性1型型DM、慢性高糖状态、胰岛
3、素抵抗、慢性高糖状态、胰岛素抵抗心房间质纤维化心房间质纤维化、糖尿病性心肌病糖尿病性心肌病心心房房颤颤动动糖尿病与糖尿病与AF炎症、氧化应激标志物浓度升高炎症、氧化应激标志物浓度升高n糖尿病糖尿病（Diabetes Mellitus，DM）：AF最强的独立危险因素之一，DM患者比正常人群AF发生风险升高40%n代谢性炎症（定义）：主要指营养物和代谢过剩所触发的炎症过程nDM：自身炎症性疾病，炎性标记物能够预测DM的发生，对DM进行 抗炎治疗可明显改善其心脏并发症的损害程度11/18/20224噻唑烷二酮类药物与噻唑烷二酮类药物与AFn噻唑烷二酮类药物噻唑烷二酮类药物（TZDs）：主要作用于过氧
4、化物酶体增殖物激活受 体（PPAR），是高选择性PPAR激动剂。包括吡格列酮（Pioglitazone）、罗格列酮、曲格列酮等 nTZDs：胰岛素增敏作用；多效作用多效作用：抗炎、抗氧化、改善内皮功能等TZDs抑制炎症因子（抑制炎症因子（CRP、TNF-、IL）产生）产生降低降低TGF-1蛋白表达，改善快速起搏心蛋白表达，改善快速起搏心力衰竭兔的心房结构性重构力衰竭兔的心房结构性重构心心房房颤颤动动抑制鼠心房肌细胞的抑制鼠心房肌细胞的ICa,L11/18/20225氧化应激氧化应激炎症炎症DMAF吡格列酮吡格列酮吡格列酮吡格列酮研究目的研究目的11/18/20226 材料与方法材料与方法11/
5、18/20227实验动物及糖尿病模型实验动物及糖尿病模型的建立的建立经家兔耳缘静脉注射四氧嘧啶造模剂量为150mg/kg 成年日本长耳白兔体重1.72.5kg*造模成功标准：两次空腹血糖11mmol/L或单次空腹血糖14mmol/L 11/18/20228动物分组和实验方案动物分组和实验方案11/18/20229电生理实验方案电生理实验方案SCLIACT AVWCL AERPS S1 1S S1 1刺激刺激S S1 1S S2 2刺激刺激BurstBurst刺激刺激AF诱发率诱发率HRAERP HLAERPLLAERPAERPDS S1 1S S2 2刺激刺激11/18/202210 结结 果
6、果(一一)11/18/202211基线指标情况基线指标情况 表表 1.四四组组兔兔DM模型模型基基线线一般情况一般情况比比较较 组别组别（n=8）CNDMDPGDPIGender,M/F3/54/43/54/4Weight,kg2.110.132.250.322.230.172.190.23Glucose,mmol/L5.860.8719.313.20*16.553.48*15.352.25*Insulin,mIU/L22.19 7.0612.123.42*12.154.85*13.503.23*IR(Home),Log0.760.151.020.310.850.130.860.19BUN,m
7、mol/L6.051.696.961.425.730.945.600.70CRE,umol/L109.4815.68117.0320.03100.789.98101.8117.04TG,mmol/L1.850.922.121.281.840.821.980.66TC,mmol/L1.961.082.250.941.920.551.900.40HDL-C,mmol/L0.650.180.570.170.560.170.610.20LDL-C,mmol/L0.830.251.160.560.820.310.840.29*与CN组数据比较P0.01;与CN组数据比较P0.05;与DM组数据比较P0.
8、01;与DM组数据比较P0.0511/18/202212炎症指标水平炎症指标水平表表 2.四四组组兔兔炎症指炎症指标标水平比水平比较较组别(n=8)CNDMDPGDPI血清TNF-,ng/L221.9230.06331.4069.05*268.3346.57261.3433.73IL-1,ng/L20.902.0730.085.44*24.402.5623.353.13ADP,g/L27.338.5315.453.0619.648.8520.547.47组织TNF-,ng/L121.3710.71177.4827.40*144.7226.90139.5914.59IL-1,ng/L18.802
9、.5624.783.60*21.262.8520.542.75ADP,g/L14.783.407.761.77*10.312.2211.493.42*与CN组数据比较P0.01;与CN组数据比较P0.05;与DM组数据比较P0.01;与DM组数据比较P0.0511/18/202213氧化应激指标水平氧化应激指标水平表表 3.四四组组兔兔氧化氧化应应激指激指标标水平比水平比较较组别(n=8)CNDMDPGDPI血清SOD,U/mL 634.0268.55535.1037.08*571.3940.85609.2854.47CAT,mg/L 6.691.964.521.134.970.925.581
10、.24MDA,nmol/mL 16.801.5623.073.06*20.112.3419.702.02MPO,U/L 53.719.2170.3715.4762.4511.7762.2113.90NO,mol/L 3.511.032.030.78*2.950.512.990.43总NOS,U/mL 858.6790.64715.0489.80733.1977.31804.1580.23组织SOD,U/mgpro 57.3410.1142.2612.3455.748.1253.609.87CAT,U/mgpro6.582.344.631.975.112.025.271.78MDA,nmol/m
11、gpro0.550.090.690.140.630.110.620.16MPO,U/mgpro0.490.080.710.210.620.230.660.19NO,mol/gpro2.320.431.560.33*1.950.372.110.26总NOS,U/mgpro 172.5442.55130.0520.61145.0820.11155.4427.67*与CN组数据比较P0.01;与CN组数据比较P0.05;与DM组数据比较P0.01;与DM组数据比较P0.0511/18/202214心脏超声指标及血压比较心脏超声指标及血压比较表表 4.四四组组兔心兔心脏脏超声基本参数及血超声基本参数及
12、血压压比比较较组别组别（n=8）CNDMDPGDPILAD,mm6.890.538.210.67*7.190.777.170.68LAEF,%59.128.6259.446.0457.254.8157.386.38LAAE,%33.877.6034.666.6338.135.6336.886.09LVESD,mm7.721.307.451.127.882.037.321.59LVEDD,mm12.251.3211.670.8911.541.9212.471.61IVST,mm1.920.232.950.55*2.190.432.070.39PWT,mm1.930.172.980.39*2.24
13、0.292.020.25LVEF,%72.786.0870.256.3469.275.2270.464.97E/A1.090.321.260.451.320.211.170.18E/e10.293.439.232.6710.812.019.851.49SBP,mmHg125.308.91119.227.39116.006.50108.616.75*DBP,mmHg97.256.53101.106.9299.107.6890.295.84LVEDP,mmHg-7.152.18-5.223.11-6.754.37-5.502.75*与CN组数据比较P0.01;与CN组数据比较P0.05;与DM组数
14、据比较P0.01;与DM组数据比较P0.0511/18/2022158周心脏超声检查结果周心脏超声检查结果 CN组组DM组组室间隔肥厚室间隔肥厚左房扩大左房扩大DM组组11/18/202216 结结 果果(二二)11/18/202217心房电生理指标比较心房电生理指标比较图图 11-1.四组兔四组兔IACT测定结果比较测定结果比较 11/18/202218心房电生理指标比较心房电生理指标比较图图 11-2.四组兔四组兔PCL250ms/200ms AERPD测定结果比较测定结果比较 11/18/202219心房电生理指标比较心房电生理指标比较 AF诱发情况：诱发出AF的动物数：CN组1只，DM
15、组6只，DPG组2只，DPI组1只诱发出AF的次数：CN组2次，DM组23次，DPG组8次，DPI组7次诱发部位：DM组HRA刺激诱发AF5次，HLA和LLA刺激诱发AF各9次图图 11-3.四组兔四组兔AF诱发率比较诱发率比较 11/18/202220心房电生理指标比较心房电生理指标比较 图图 11-4.Burst刺激诱发刺激诱发AF发作发作11/18/202221心房电生理指标比较心房电生理指标比较 图图 11-5.S1S2刺激诱发刺激诱发AF发作发作 11/18/202222 结结 果果(三三)11/18/202223心房肌病理检测结果心房肌病理检测结果 表表 6.四四组组兔心房肌病理兔
16、心房肌病理检测结检测结果比果比较较组别(n=8)CNDMDPGDPILACVF,%2.280.946.101.06*3.630.793.090.66直径,m 10.901.5513.121.0611.771.2711.091.07横截面积,m2 101.209.52134.4518.24*119.8011.12115.5212.12*与CN组数据比较P0.01;与CN组数据比较P0.05;与DM组数据比较P0.01;与DM组数据比较P0.0511/18/202224左房肌左房肌HE染色结果染色结果11/18/202225左房肌左房肌SR染色结果染色结果11/18/202226心房纤维化的相关性
17、分析心房纤维化的相关性分析 图图 12-10.A：心房纤维化程度与：心房纤维化程度与血糖血糖水平呈水平呈显显著正相关著正相关(r=0.715，P0.01)B：心房纤维化程度与：心房纤维化程度与IACT呈显著正相关呈显著正相关(r=0.622，P0.05)11/18/202227 结结 果果(四四)11/18/202228心房肌细胞动作电位的比较心房肌细胞动作电位的比较 图图 15-2.四组兔心房肌细胞四组兔心房肌细胞APD90及其频率适应性及其频率适应性变化变化 11/18/202229ICa,L电流密度电流密度-电压（电压（I-V）曲线）曲线 11/18/202230INa电流密度电流密度-
18、电压（电压（I-V）曲线）曲线 11/18/202231 结结 果果(五五)11/18/202232心房组织心房组织TNF-mRNA表达比较表达比较 11/18/202233心房组织心房组织TLR4 mRNA表达比较表达比较 11/18/202234心房组织心房组织ERK2/pERK蛋白表达比较蛋白表达比较 图 22 图 23 11/18/202235心房组织心房组织TGF-蛋白表达比较蛋白表达比较 图 24 11/18/202236心房组织心房组织NF-B p50蛋白表达比较蛋白表达比较 图 25 11/18/202237心房组织心房组织TNF-蛋白表达比较蛋白表达比较 图 26 11/18
19、/202238心房组织心房组织TLR4蛋白表达比较蛋白表达比较 图 27 11/18/202239心房组织心房组织HSP70蛋白表达比较蛋白表达比较 图 28 11/18/202240心房组织心房组织Cav1.2蛋白表达比较蛋白表达比较 图 29 11/18/202241主要结论n一四氧嘧啶诱导形成糖尿病家兔模型为胰岛破坏致胰岛素分泌严重不 足而非胰岛素抵抗引起,吡格列酮作为胰岛素增敏剂不能改善本模型 血糖及胰岛素水平，未从发挥降糖作用角度来改善心房重构n二本糖尿病模型可导致：1血清和心房组织中炎症因子及氧化应激标志物浓度升高，NF-B p50、TNF-、TLR4和HSP70等mRNA和蛋白表
20、达水平升高，炎症、氧化应激 反应明显增强，引起心房组织损伤2左心房内径增大，心房肌细胞直径和横截面积增大，胶原容积分数升 高，心房肌组织pERK、TGF-蛋白表达升高，心房明显纤维化3心房肌细胞ICa,L电流密度增加、INa电流密度减少，APD90及APD50延长4心房肌IACT延长、AERPD增大、AF诱发率明显升高11/18/202242主要结论n三吡格列酮下调心房组织NF-B p50、TNF-、TLR4和HSP70等基 因和蛋白表达水平，降低炎症和氧化应激指标浓度，具有较强的抗炎 抗氧化应激效应n四吡格列酮减小左心房内径、细胞直径及横截面积，下调心房肌组织 纤维化指标pERK、TGF-蛋
21、白表达，减轻糖尿病导致的心房纤维 化，一定程度上改善心房的结构重构n五吡格列酮可改善增大的IACT及AERPD等电生理参数，使AF诱发率 明显下降，可以恢复ICa,L、INa电流密度及延长的心房肌细胞APD 时程，不改变离子通道最大激活电位和反转电位，抑制糖尿病引发的 心房电重构现象11/18/202243 讨讨 论论 11/18/202244导致心房重构的主要因素之一：炎症因子与抗炎介质、氧化剂与 抗氧化剂的失衡nTLR4/NF-B信号转导通路激活（炎症、氧化应激心肌损伤机制的主要通路之一）：TLR4、NF-B、TNF-的mRNA及蛋白表达增加 TNF-过度表达引起心房肌局部炎症加重n抗炎抗
22、氧化能力水平降低：ADP、SOD、CAT、NOn应激反应代偿性蛋白表达升高：HSP70，提示HSP70的表达 量对氧化应激水平有明显指示及衡量作用DM相关相关AF的主要机制的主要机制-炎症、氧化应炎症、氧化应激激11/18/202245n心房电生理改变：心房电生理改变：心房间传导延迟、IACT延长，AERPD增大、增加复极的不 均一性，促进心房内多个子波的形成和微折返的维持，导致 了AF诱发率的增加nAPD延长：延长：Pacher等研究显示，STZ诱导的DM大鼠心房细胞APD90较正常组明 显延长nICa,L：8周高血糖状态能够引起动物心肌细胞Ca2+浓度发生变化。Ca2+通过L型钙通道内流增
23、加，Ca2+-ATP酶活性下降，肌浆网重吸收Ca2+能力降低，引发细胞内Ca2+超载，这可能是DM早期Ca2+通道改变的特点。如果钙超载时间延长逐渐加重，对ICa,L活性逐渐产生负反馈作用可使ICa,L减低，引起AERP和APD缩短，AP平台期消失以及AERP频率适应性丧失，加重电重构的恶化nINa：心肌细胞0相上升速率下降，导致心房肌CV减慢并出现传导阻滞，增加 了心房肌传导不均一性，有利于折返的形成；同时使折返波的波长减小，心房内所容纳的折返环数目增多，从而出现程序电刺激所致的AF诱发增加并延长AF的持续时间；Kume等报道Ca2+超载可以下调INa的基因表达导致其电流密度降低，共同构成离
24、子通道重构的特征性表现，这可能也是本研究DM组INa电流密度下降的主要原因之一DM相关相关AF的主要机制的主要机制-心房电重构心房电重构11/18/202246主要影响因素：n持续高血糖：与心房纤维化呈明显正相关；nTGF-过度表达：合成促心房折返的细胞外基质，心房易损性nTLR4-MAPK-ERK信号转导通路激活：心房ERK发生磷酸化参与AF早期 心房纤维化演变过程n心房扩大：AF的独立危险因素，AF发作时间、AF诱发率DM相关相关AF的主要机制的主要机制-心房结构重构心房结构重构心房扩大AERP空间离散度增大 心房局部传导延迟、各向异性增加 心房表面积增大、容纳折返子波心心房房颤颤动动激活
25、AT1R-MAPK-ERK信号通路11/18/202247n抑制TLR4/NF-B信号转导通路：吡格列酮抗炎作用的靶点 对抗NF-B的转录激活作用，抑制促炎性细胞因子TNF-的分 泌，减少IL-1的释放，并减少氧自由基的产生n提高保护性因子ADP水平，发挥ADP对炎症反应的负性调控作用n提高SOD及NO活性，减低高血糖诱导的ROS，下调升高的MDA水平n直接、非胰岛素依赖的血管舒张作用n抑制心肌肥厚，改善平滑肌细胞增生n抑制ERK信号通路，减轻心房间质纤维化程度n抑制ICa,L、上调INa，改善离子通道重构吡格列酮抑制心房重构和吡格列酮抑制心房重构和AF发生的主要机制发生的主要机制11/18/202248谢谢 谢！谢！11/18/202249