應(yīng)變及應(yīng)變率分析對(duì)代謝綜合征大鼠心臟收縮功能的評(píng)估及相關(guān)研究.pdf

1、第一部分基于普通SD大鼠代謝綜合征模型的建立
　　 背景和目的:
　　 代謝綜合征是多種因素導(dǎo)致的以胰島素抵抗為特征,包括糖耐量減低、高甘油三酯血癥、高密度脂蛋白膽固醇降低、高血壓、肥胖等的一組臨床綜合征,與心血管疾病發(fā)生密切相關(guān)。代謝綜合征的發(fā)病機(jī)制尚未明確。基因遺傳、環(huán)境因素、不良生活方式等均可導(dǎo)致代謝綜合征的發(fā)生。因此有必要建立代謝綜合征動(dòng)物模型進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)和研究,以探討其發(fā)病機(jī)制及與預(yù)后。
　　 由于異常

2、復(fù)雜的病理生理機(jī)制,代謝綜合征動(dòng)物模型的建立存在相當(dāng)?shù)睦щy,不易成模且難以體現(xiàn)代謝綜合征各個(gè)方面的病理生理特征?，F(xiàn)有的大鼠模型包括遺傳性模型、轉(zhuǎn)基因和基因敲除模型、環(huán)境因素誘導(dǎo)模型以及藥物誘導(dǎo)模型等。每一類型的模型雖然可以體現(xiàn)代謝綜合征的部分特征,但均存在一定程度的缺陷及不足之處。從代謝綜合征多基因影響的本質(zhì)來(lái)說(shuō),應(yīng)當(dāng)從其可能的發(fā)病機(jī)制多方入手,才能建立一種適當(dāng)?shù)哪Ｐ蛠?lái)反映其全面的病理生理特點(diǎn)。因此,本實(shí)驗(yàn)以普通SD大鼠為基礎(chǔ),采用生活

3、方式干預(yù)聯(lián)合小劑量藥物干預(yù)的方式,誘導(dǎo)建立代謝綜合征動(dòng)物模型。
　　 方法:
　　 16只6周齡雄性SD大鼠,隨機(jī)分為代謝綜合征模型組及對(duì)照組8各只。適應(yīng)性飼養(yǎng)1周,禁食14小時(shí)后模型組尾靜脈注射鏈脲佐菌素(15mg/kg),繼續(xù)禁食6小時(shí)后給予高脂、高鹽飼料飼養(yǎng),并給予含0.02％N'-硝基-L-精氨酸甲酯鹽酸鹽、10％葡萄糖的飲用水；對(duì)照組給予標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)物飼料,并給予蒸餾水飲用。共飼養(yǎng)6周,于實(shí)驗(yàn)開(kāi)始及結(jié)束時(shí)測(cè)定大鼠的體

4、重、空腹血糖、胰島素、血漿甘油三脂、總膽固醇、高密度脂蛋白、低密度脂蛋白、糖耐量及血壓水平,計(jì)算穩(wěn)態(tài)模型胰島素抵抗指數(shù)?？崭寡羌案视腿?、總膽固醇、高密度脂蛋白、低密度脂蛋白的檢測(cè)使用全自動(dòng)生化分析儀測(cè)定。OGTT實(shí)驗(yàn)在大鼠過(guò)夜禁食后使用20％葡萄糖溶液按2mg/100g灌胃,使用血糖儀測(cè)定0,15,30,45,60,90,120分鐘時(shí)的血糖水平,計(jì)算糖耐量曲線下面積?？崭挂葝u素測(cè)定使用雙抗體夾心酶聯(lián)免疫吸附法。應(yīng)用SPSS17.0統(tǒng)

5、計(jì)學(xué)軟件包進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)學(xué)處理:計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差((x)±s)表示。獨(dú)立對(duì)照的前后測(cè)量數(shù)據(jù)使用重復(fù)測(cè)量資料的方差分析進(jìn)行比較。P<0.05為有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
　　 結(jié)果:
　　 1.體重。飼養(yǎng)6周后,代謝綜合征模型組與對(duì)照組比較,體重變化有顯著差異,模型組體重增加顯著高于對(duì)照組(F=11.406,P=0.005)。
　　 2.空腹血糖、胰島素水平及穩(wěn)態(tài)模型胰島素抵抗指數(shù)。飼養(yǎng)6周后,模型組與對(duì)照組比較,空腹血

6、糖水平的改變無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(F=0.035,P=0.855)?？崭挂葝u素水平及穩(wěn)態(tài)模型胰島素抵抗指數(shù)的改變有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異,模型組空腹胰島素水平及穩(wěn)態(tài)模型胰島素抵抗指數(shù)顯著高于對(duì)照組(F=12.232,P=0.004:F=11.966,P=0.004)。
　　 3.OGTT水平。飼養(yǎng)6周后,模型組與對(duì)照組比較,OGTT實(shí)驗(yàn)曲線下面積的改變有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異,模型組曲線下面積顯著高于對(duì)照組(F=8.717,P=0.010)。
　　 4

7、.血酯水平。飼養(yǎng)6周后,模型組與對(duì)照組比較,血漿甘油三酯、總膽固醇及低密度脂蛋白水平的改變有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異,模型組甘油三酯、總膽固醇及低密度脂蛋白水平的升高顯著高于對(duì)照組(F=5.525,P=0.034；F=17.096,P=0.001；F=21.458,P=0.000)。模型組與對(duì)照組比較,高密度脂蛋白水平的改變無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(F=0.057,P=0.815)。
　　 5.血壓水平。飼養(yǎng)6周后,模型組與對(duì)照組比較,收縮壓及舒張壓水平

8、的變化有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異,模型組收縮及壓舒張壓顯著高于對(duì)照組(F=17.678,P=0.001；F=10.755,P=0.005)。
　　 結(jié)論。
　　 1.小劑量鏈脲佐菌素聯(lián)合高糖、高脂飼養(yǎng)可以誘導(dǎo)大鼠血糖代謝紊亂；
　　 2.高糖、高脂飼養(yǎng)可以誘導(dǎo)大鼠血脂代謝紊亂；
　　 3.高糖、高脂飼養(yǎng)可以誘導(dǎo)大鼠體重的增加以及肥胖；
　　 4.小劑量N'-硝基-L-精氨酸甲酯鹽酸鹽聯(lián)合飲食干預(yù)可以誘導(dǎo)大鼠血壓

9、的升高；
　　 5.本實(shí)驗(yàn)方法建立的大鼠模型較為全面的反映了代謝綜合征的臨床特征。
　　 第二部分應(yīng)變及應(yīng)變率分析對(duì)代謝綜合征大鼠心臟收縮功能的評(píng)估及相關(guān)研究
　　 背景和目的:
　　 對(duì)代謝綜合征心臟功能的研究目前集中于舒張功能的改變,尤其是早期舒張功能的改變。而動(dòng)物以及臨床研究均未發(fā)現(xiàn)其心臟收縮功能的明顯改變,這可能與研究中使用的心臟收縮功能檢測(cè)手段的敏感性不高有關(guān)。因此采用一種更加敏感的方法檢測(cè)代謝

10、綜合征心臟收縮功能的改變具有十分重要的意義。二維超聲成像點(diǎn)追蹤應(yīng)變及應(yīng)變率分析對(duì)左心室功能的評(píng)估不依賴于左室容量,能夠檢測(cè)左心室在收縮、射血、舒張、充盈以及扭轉(zhuǎn)等狀態(tài)下的收縮變形能力,并且能夠檢測(cè)不同節(jié)段心肌的收縮變形能力,對(duì)心功能的評(píng)估具有更高的敏感性,可能更適于代謝綜合征早期心臟收縮功能的檢測(cè)。但目前在代謝綜合征中使用應(yīng)變及應(yīng)變率分析對(duì)心臟功能檢測(cè)的研究很少,有必要進(jìn)行相關(guān)研究以探討其對(duì)代謝綜合征心功能變化檢測(cè)的診斷意義。
　

11、　 心外膜脂肪具有活躍的內(nèi)分泌功能,可能通過(guò)旁分泌以及內(nèi)分泌途徑對(duì)心臟的功能產(chǎn)生影響,但并未得到充分的研究,對(duì)它與心臟功能關(guān)系的了解仍然有限。而肥胖是代謝綜合征的關(guān)鍵特征之一,尤其是內(nèi)臟型肥胖。在此種情況下,心外膜脂肪也可能出現(xiàn)堆積及質(zhì)量增加,并對(duì)心臟功能產(chǎn)生一定的影響。因此,有必要對(duì)代謝綜合征中心外膜脂肪組織進(jìn)行相關(guān)研究,以探討其是否與心臟功能的改變有關(guān)系以及可能的病理生理機(jī)制。
　　 針對(duì)目前應(yīng)用二維成像點(diǎn)追蹤應(yīng)變及應(yīng)變率

12、分析對(duì)代謝綜合征心臟收縮功能評(píng)估的研究的缺乏以及對(duì)心外膜脂肪對(duì)心臟功能影響的認(rèn)識(shí)的有限,本實(shí)驗(yàn)擬采用此項(xiàng)技術(shù)檢測(cè)代謝綜合征大鼠心臟收縮功能,評(píng)估其心臟收縮功能的改變；同時(shí)探討心外膜脂肪對(duì)心臟功能的影響及可能機(jī)制。
　　 方法:
　　 1.動(dòng)物分組、飼養(yǎng)及代謝綜合征相關(guān)特征指標(biāo)檢測(cè)。見(jiàn)第一部分。
　　 2.心臟超聲檢測(cè)。使用Vevo(R)2100彩色多普勒小動(dòng)物超聲診斷儀,選用16MHz高頻探頭獲取大鼠胸骨旁短軸左

13、室乳頭肌水平切面,清晰顯示左心室內(nèi)外膜輪廓,記錄三個(gè)完整心動(dòng)周期的二維圖像,轉(zhuǎn)換至M超模式,獲取左室短軸乳頭肌水平前壁與后壁圖像,以上圖像存盤后脫機(jī)后分析。在M模超聲圖像上測(cè)量左室舒張末期、收縮末內(nèi)徑,左室前壁及后壁厚度,應(yīng)用Teichholtz公式計(jì)算左室射血分?jǐn)?shù)。左心室收縮期周向應(yīng)變及應(yīng)變率分析采用美國(guó)心臟超聲學(xué)會(huì)推薦的16節(jié)段法將左室乳頭肌水平短軸二維圖像分為前間隔、前壁、側(cè)壁、后壁、下壁及后間隔6個(gè)節(jié)段,分析每個(gè)心動(dòng)周期所收集到

14、的至少14幀高幀頻二維圖片(幀頻=100幀/秒),使用系統(tǒng)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。選取清晰圖像,定幀于收縮末期,手動(dòng)勾畫左室心內(nèi)膜邊緣。軟件自動(dòng)包絡(luò)心肌全層并追蹤心肌組織運(yùn)動(dòng)。系統(tǒng)可以自動(dòng)分析每個(gè)左室節(jié)段心內(nèi)膜、心外膜的周向應(yīng)變及應(yīng)變率,自動(dòng)計(jì)算出追蹤成功節(jié)段的應(yīng)變及應(yīng)變率曲線及相關(guān)參數(shù)測(cè)量應(yīng)變曲線上的收縮峰值應(yīng)變、應(yīng)變率曲線上的收縮期峰值應(yīng)變率。整體周向應(yīng)變/應(yīng)變率為短軸乳頭肌平面六個(gè)節(jié)段應(yīng)變/應(yīng)變率的平均值。取三個(gè)獨(dú)立心動(dòng)周期整體周向應(yīng)變

15、/應(yīng)變率的均值評(píng)估左心室收縮功能。
　　 3.心臟、左心室及心外膜脂肪組織的分離。實(shí)驗(yàn)第6周,完成各指標(biāo)檢測(cè)后,隔夜禁食后麻醉大鼠,沿兩側(cè)肋弓剪開(kāi)皮膚后沿胸骨打開(kāi)胸腔,暴露心臟,分離出心臟及心外膜脂肪組織,稱重。進(jìn)一步分離出左心室,稱重。取部分心肌組織4％甲醛固定后石蠟包埋切片,染色觀察心肌形態(tài)學(xué)并進(jìn)一步行免疫組化分析。留取部分心外膜脂肪組織行全基因組表達(dá)譜芯片掃描分析。
　　 4.統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。應(yīng)用SPSS17.0統(tǒng)計(jì)學(xué)

16、軟件包進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)學(xué)處理。計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差((x)±s)表示。兩組獨(dú)立樣本組間均數(shù)比較采用t檢驗(yàn),方差不齊時(shí)采用t’檢驗(yàn)。獨(dú)立對(duì)照的前后測(cè)量數(shù)據(jù)使用重復(fù)測(cè)量資料的方差分析進(jìn)行比較。兩變量間的相關(guān)分析采用線性相關(guān)分析,采用Pearson法,并進(jìn)一步行偏相關(guān)分析。P<0.05為有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
　　 結(jié)果:
　　 1.兩組組大鼠飼養(yǎng)6周時(shí)的特征。具體結(jié)果見(jiàn)第一部。
　　 2.M模超聲左心室結(jié)構(gòu)及收縮功能評(píng)估。飼

17、養(yǎng)6周后,代謝綜合征模型組與對(duì)照組比較,左心室前壁舒張末厚度、收縮膜厚度的改變均有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異,模型組左心室前壁舒張末厚度、收縮膜厚度的增加均顯著高于對(duì)照組(F=5.427,P=0.035；F=5.467,P=0.035)；左心室舒張末內(nèi)徑的改變有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異,模型組左心室舒張末內(nèi)徑的減小顯著大于對(duì)照組(F=14.416,P=0.002),而左心室收縮末內(nèi)徑的改變無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(F=4.317,P=0.057)；左心室后壁舒張末厚度及收縮末厚

18、度的改變亦均有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異,模型組左心室后壁舒張末厚度及收縮末厚度的增加均顯著高于對(duì)照組(F=8.999,P=0.010；F=14.613,P=0.002)。與對(duì)照組比較,模型組左心室射血分?jǐn)?shù)無(wú)顯著改變(F=0.265,P=0.615)。
　　 3.左心室內(nèi)膜收縮期周向應(yīng)變及應(yīng)變率。飼養(yǎng)6周后,與對(duì)照組比較,模型組左心室內(nèi)膜收縮期周向應(yīng)變及應(yīng)變率的改變無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(F=0.574,P=0.461:F=0.370,P=0.553)。

19、
　　 4.左心室外膜收縮期周向應(yīng)變及應(yīng)變率。飼養(yǎng)6周后,模型大鼠左心室心外膜收縮期周向應(yīng)變及應(yīng)變率均顯著小于對(duì)照組(F=8.797,P=0.010:F=6.917,P=0.020)。
　　 5.左心室心內(nèi)膜、心外膜收縮期周向應(yīng)變及應(yīng)變率的比較。0周及6周時(shí),兩組大鼠左心室內(nèi)膜收縮期周向應(yīng)變均顯著高于外膜(t=-18.421,P=0.000；t=-6.883,P=0.000；t=-9.0431,P=0.000；t=-7.

20、791,P=0.000),而應(yīng)變率亦顯著高于外膜(t=-13.028,P=0.000；t=-5.827,P=0.000；t=-8.182,P=0.000；t=-7.675,P=0.000)。
　　 6.心臟、左心室及心外膜脂肪質(zhì)量。6周時(shí),代謝綜合征模型大鼠心臟質(zhì)量、左心室質(zhì)量與對(duì)照組比較均無(wú)顯著性差異(t=0.266,P=0.794；t=1.878,P=0.081),而心外膜脂肪質(zhì)量顯著高于對(duì)照組(t=2.803,P=0.01

21、4)。
　　 7.左心室收縮期周向應(yīng)變及應(yīng)變率與心外膜脂肪的相關(guān)性。合并兩組大鼠6周時(shí)收縮期左心室周向應(yīng)變、應(yīng)變率等數(shù)據(jù),Pearson直線相關(guān)分析顯示,心外膜脂肪質(zhì)量與心外膜收縮期周向應(yīng)變及應(yīng)變率均呈顯著正相關(guān)(r=0.679,P=0.004；r=0.712,P=0.002),而與心內(nèi)膜收縮期周向應(yīng)變及應(yīng)變率均不相關(guān)(r=0.223,P=0.406；r=0.209,P=0.438)。校正體重、空腹血糖、甘油三脂、總膽固醇、高密

22、度脂肪蛋白、低密度脂蛋白、糖耐量水平及血壓指標(biāo)后,偏相關(guān)分析顯示心外膜脂肪質(zhì)量與心外膜周向應(yīng)變及應(yīng)變率均無(wú)顯著相關(guān)性(r=0.014,P=0.979；r=0.369,P=0.471)。
　　 8.左心室病理形態(tài)及免疫組化分析結(jié)果。實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí),代謝綜合征模型大鼠與對(duì)照比較,心外膜及心內(nèi)膜心肌形態(tài)均未出現(xiàn)顯著差異,而模型大鼠心外膜與心內(nèi)膜比較心肌形態(tài)亦無(wú)顯著改變。免疫組化的結(jié)果顯示,模型大鼠心外膜與心內(nèi)膜比較,膠原蛋白-Ⅰ、膠原蛋白

23、-Ⅲ的表達(dá)均未表現(xiàn)出顯著差異。模型大鼠與對(duì)照比較,心外膜及心內(nèi)膜膠原蛋白-Ⅰ、膠原蛋白-Ⅲ的表達(dá)亦均未出現(xiàn)顯著差異。
　　 9.心外膜脂肪差異表達(dá)基因。心外膜脂肪全基因組表達(dá)譜芯片掃描的結(jié)果顯示,心外膜脂肪中在心肌肥厚、心肌收縮功能調(diào)節(jié)通路上以及與脂肪細(xì)胞因子、脂肪儲(chǔ)存相關(guān)的基因存在差異表達(dá)。
　　 結(jié)論:
　　 1.代謝綜合征大鼠左心室出現(xiàn)顯著肥厚,發(fā)生了重構(gòu)；
　　 2.代謝綜合征大鼠出現(xiàn)早期心肌肌層