Ⅰ.雌激素对糖尿病大鼠内皮型一氧化氮合酶功能损伤的改善作用和机制研究;Ⅱ.冠心病危险因素与内皮型一氧化氮合酶T-786C基因多态性的相关性研究

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背景与目的:糖尿病发病率近年来急剧增长,其致死致残的重要原因是大血管和微血管并发症。晚期糖基化终产物(advanced glycation end-products,AGEs)的持续累积是糖尿病发展过程中的重要特征之一,内皮功能长期以来一直是糖尿病心血管病变研究的重要课题,许多研究发现AGEs对内皮功能具有抑制作用,雌激素对内皮功能具有保护作用,而雌激素是否能保护糖尿病引起的血管功能异常目前尚未明了。因此我们提出以下假设:雌激素可能对糖尿病引起的血管功能异常具有保护作用,这种保护作用可能是通过影响雌激素受体α(estrogen receptorα,ERα)和内皮型一氧化氮合酶(endothelial nitric oxide synthase,eNOS)信号通路,从而拮抗AGEs所引起的血管功能紊乱。这组信号通路包括:对eNOS起调节作用的磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B(phosphatidylinositol3-kinase/protein kinase B,PI3K/Akt)信号通路,以及其下游的一氧化氮(nitric oxide,NO)和其生物活性指标环磷酸鸟苷(cyclic guanosine-3’,5’-monophosphate,cGMP)。   方法:1、去雌激素的糖尿病大鼠模型建立以及雌激素补充:卵巢切除的雌性Sprague-Dawley(SD)大鼠用链脲佐菌素(streptozotocin,STZ)处理,建立去雌激素的糖尿病大鼠模型,然后对动物补充雌激素(17β-estradiol,E2),为期4周;2、实验分组:(1)假手术组:SHAM;(2)卵巢切除组:OVX;(3)卵巢切除合并E2补充组:OVE;(4)卵巢切除合并STZ糖尿病组:OVS;(5)卵巢切除合并STZ糖尿病以及E2补充组:OVSE;3、取大鼠胸主动脉进行离体的血管舒张和收缩功能测定;4、将胸主动脉制作冰冻切片,用苏木素-伊红染色作组织形态学分析;5、酶联免疫吸附法测定血管组织中的基质金属白酶指标MMP-9(matrix metalloprotease-9)与TIMP-1(tissue inhibitor of metalloproteinase-1);6、用westernblotting方法测定血管组织中ERα/eNOS信号通路中各蛋白质表达和磷酸化水平的改变,包括:eNOS、ERα、Akt与PI3K p85α亚单位的蛋白质表达和eNOS丝氨酸1177位点、ERα丝氨酸118位点、Akt丝氮酸473位点的磷酸化水平;7、硝酸还原酶法测定血管组织中NO代谢产物总量,酶联免疫吸附法测定NO生物活性指标cGMP水平,western blotting方法测定诱导型一氧化氮合酶(inducible NOS,iNOS)在血管组织中的表达。8、培养人脐静脉内皮细胞,分别用不同浓度的E2和AGEs进行处理,提取蛋白,用western blotting方法观察AGEs对ERα/eNOS信号通路中各蛋白质表达和磷酸化水平的改变,并探讨E2是否能改善AGEs对该信号通路的损伤作用;9、用western blotting方法测定iNOS在E2和AGEs处理的人脐静脉内皮细胞上的改变。   结果:   动物实验的研究结果:1、研究发现OVS模型组大鼠动脉收缩及舒张功能均明显下降,补充E2后可有效改善OVS组动脉的收缩和舒张功能;2、OVS模型组大鼠胸主动脉血管组织中eNOS、Akt、PI3K以及ERα的蛋白质表达水平和相应的丝氨酸位点磷酸化水平均明显下降,E2补充能部分减弱这些作用;3、OVS模型组大鼠胸主动脉血管组织中cGMP水平明显降低,NO代谢产物与iNOS蛋白质表达水平均明显增加,E2补充能部分改善这些作用;4、OVS模型组大鼠胸主动脉血管组织中,动脉顺应性指标MMP-9/TIMP-1之比值明显增加,E2补充能部分减弱该作用。   细胞实验的研究结果:1、在人脐静脉内皮细胞上,AGEs引起eNOS蛋白质水平和丝氨酸1177位点磷酸化水平下调,E2能有效改善这些作用;2、在人脐静脉内皮细胞上,AGEs引起PI3K与Akt的蛋白质水平以及Akt的丝氨酸位点磷酸化水平下调,E2能有效改善这些作用;3、在人脐静脉内皮细胞上,AGEs并未引起iNOS的蛋白质水平显著改变,且E2对iNOS的蛋白质水平亦似未有显著影响。   结论:本研究结果表明:在卵巢切除合并糖尿病的大鼠动物模型上,ERα/eNOS信号通路的功能明显受到损伤,但这种损伤能够通过雌激素补充得到部分恢复;体外实验亦表明雌激素能够部分改善AGEs对内皮细胞上ERα/eNOS信号通路的抑制作用。总之,AGEs的累积引起内皮功能损伤,雌激素的缺乏同样导致内皮功能障碍,因此,绝经状态可能加剧糖尿病患者的内皮功能损伤,我们的研究结果对补充雌激素或雌激素类物质如植物雌激素大豆异黄酮,可能改善绝经后糖尿病血管病变的预后提供重要的实验依据。   研究目的:许多研究发现,某些基因的多态性对冠心病的发生发展有重要作用,本研究的目的在于探索内皮型一氧化氮合酶(endothelial nitric oxide synthase,eNOS)在启动子5’端侧翼区T-786(2基因多态性与冠心病发病率的相关性,为临床诊断和防治冠心病提供新的思路。   方法:本研究为病例-对照研究,共纳入622例中国汉族人群个体,其中312例用冠状动脉造影术确诊为冠心病,另外310例为健康对照。总的DNA从全血中提取,eNOS基因-786位点的基因型用PCR方法测定限制片段长度的多态性。   结果:等位基因频率符合Hardy-Weinberg平衡定律,T-786C多态性的突变等位基因频率在冠心病组高于对照组,在对年龄、性别、体重指数、吸烟情况、血糖水平以及高血压危险因素进行校正以后,冠心病患者与不携带该突变等位基因的个体相比,其-786C突变等位基因携带的比值比(OR)为1.739(1.215-2.490)。在冠心病危险因素分层分析中,T-786C基因型携带者在男性、大于60岁、吸烟、高血压以及体重指数≥25 kg/㎡的个体中,易患冠心病的危险性更高;另外,T-786c基因多态性与对照组而非冠心病组总胆固醇和低密度脂蛋白水平升高有明显的相关性。   结论:eNOS基因T-786C多态性可能是中国汉族人群中冠心病的危险因素之一,这一结论需要更大样本量的前瞻性研究和其它群体的研究来进一步证实。
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