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目的：糖尿病心肌病变(Diabetic Cardiomyopathy)是独立于冠状动脉供血障碍、高血压和其它已知心血管疾病的特异性心肌疾病，是糖尿病常见的重要并发症之一，是糖尿病病人的主要死亡原因。
1.心脏功能障碍表现为泵血功能和电活动障碍两个方面：泵血功能障碍无论是在糖尿病病人还是糖尿病模型动物心脏上均表现为收缩力下降、舒张末期压力上升、心输出量下降以及心储备功能下降。电活动障碍表现在糖尿病病人和糖尿病模型动物QT间期延长及心律失常和心脏性突然死亡的发病率提高，在糖尿病模型动物心脏上还表现为动作电位时程延长以及多种K+电流密度下降(如瞬时外向K+电流和稳态K+电流等)。
2.心脏功能调控障碍方面表现为β肾上腺素受体对心脏收缩功能调控能力下降及β肾上腺素受体表达下降，而α1肾上腺素受体对糖尿病动物心脏调控能力上升，α1A肾上腺素受体表达增加。
综合文献报道，发现α1肾上腺素受体以及各亚型(α1A，α1B和α1D)对糖尿病心肌病变心脏电活动调控的研究仍然落后于β肾上腺素受体的调控，与糖尿病心脏泵血功能调控相比，α1肾上腺素受体对糖尿病心肌病变的电活动调控的研究在许多方面仍有待阐述。
尽管糖尿病心肌病变表现为泵血功能和电活动两个方面障碍，在对其调控方面至少受β肾上腺素受体和α1肾上腺素受体两个类型受体的调控，但本研究将重点研究α1肾上腺素受体及其亚型对糖尿病心脏电活动的调控。比较正常同龄大鼠和链佐星(Streptozotocin， STZ)诱导糖尿病大鼠心脏对α1肾上腺素受体激动剂新福林(Phenylephrine PE)在QT间期调控上的差异性，解析造成该差异性的分子和离子通道水平的机理。
方法：采用反转录多聚酶链式反应法(RT-PCR)和蛋白免疫印记法(Western blot)分析正常同龄的和链佐星(STZ)诱发的四周龄糖尿病大鼠左心室肌细胞α1A，α1B和α1D三种亚型在mRNA和蛋白水平上的表达。采用离体心电图法分析正常同龄和四周龄糖尿病大鼠QT间期对α1肾上腺素受体激动剂新福林敏感性的差异，并用膜片钳全细胞式电流钳和电压钳技术解析造成该差异的动作电位和离子通道的机理。用电流钳法记录两组大鼠左心室肌细胞动作电位，用电压钳法记录L型Ca2+电流(ICa-L)、延迟整流K+电流(IK)、内向整流K+电流(IKI)、瞬时外向K+电流(I/to)和稳态K+电流(Iss)。
结果：
1.α1肾上腺素受体对正常同龄的和链佐星(STZ)诱发的四周龄糖尿病大鼠心率矫正的QT间期(QTc)的调控：
与正常同龄大鼠相比，α1肾上腺素受体激动剂新福林(PE10μmol/L)均能明显延长正常同龄的和STZ诱导的四周龄糖尿病大鼠心率矫正的QT间期(QTc)(正常组从144±17.8 ms延长到161±19.9 ms，n=5；糖尿病组从209±21.1 ms延长到305±18.2 ms，n=6)。但延长糖尿病大鼠的QTc更明显(正常组的延长率为11.8±2.1％，n=5；糖尿病组的延长率为50.1±11.9％，n=6；P<0.05)。此外正常组的与糖尿病组的QTc存在显著性差异(144±17.8 ms，n=5；209±21.1 ms，n=6，P<0.05)。
2.α1肾上腺素受体对正常同龄的和链佐星(STZ)诱发的四周龄糖尿病大鼠左心室肌细胞动作电位的调控：
α1肾上腺素受体激动剂新福林(PE100μmol/L)使正常大鼠的APD30由24±2.7 ms延长到70±4.4 ms(P<0.05，n=8)，其延长率为212±31，4％(n=8)；与此同时，使糖尿病大鼠的APD30从56±6.4 ms延长到159±12.0 ms(P<0.05，n=8)，其延长率为200.0±24.6％。两组的延长率无明显的差异(正常组为212±31.4％，n=8；糖尿病组为200.0±24.6％，n=8； P>0.05)。此外，正常组的和糖尿病组的APD30存在显著差异(正常组为24±2.7 ms，n=8；糖尿病组为56±6.4 ms，n=8，P<0.05)。新福林(PE100μmol/L)显著延长正常大鼠的APD90(从126±14.4 ms延长到228±16.3 ms，P<0.05，延长率为100±32.0％，n=8)，该剂量同样显著地延长糖尿病大鼠的APD90(从204±19.4 ms延长到494±18.7 ms，P<0.05，延长率为195±23.8％，n=8)。但新福林作用于糖尿病大鼠APD90的延长率显著大于正常大鼠APD90的延长率(正常大鼠的APD90延长率为100±32.0％，n=8；糖尿病大鼠APD90的延长率为195±23.8％，n=8，P<0.05)。此外，糖尿病组的APD90明显长于正常组的APD90(正常组的为126±14.4 ms，n=8；糖尿病组的为204±19.4 ms，n=8，P<0.05)。
3.α1肾上腺素受体对正常同龄的和链佐星(STZ)诱发的四周龄糖尿病大鼠左心室细胞L型钙电流(Ica-L)的调控：
新福林(PE100μmol/L)使正常大鼠的L型钙电流密度从10.9±0.84 pA/pF改变到10.7±1.10 pA/pF(P>0.05，n=5)，使糖尿病大鼠的L型钙电流密度从10.2±1.19 pA/pF改变到11.0±1.21 pA/pF(P>0.05，n=5)。结果显示新福林(100μmol/L)对正常的和糖尿病大鼠左心室L型钙电流无明显作用。同时正常组和糖尿病组的L型钙电流密度无明显变化。
4.α1肾上腺素受体对正常同龄的和链佐星(STZ)诱发的四周龄糖尿病大鼠左心室肌细胞延迟整流钾电流(IK)的调控：
正常组与糖尿病组的IK电流密度无明显变化(正常组12.0±0.59 pA/pF， n=5；糖尿病组13.0±1.1 pA/pF， n=4；P>0.05)。新福林(100μmol/L)对正常大鼠的IK无明显作用(从12.0±0.59 pA/pF到11.6±0.49 pA/pF，P>0.05，n=5)，对糖尿病大鼠的IK密度同样无统计学改变(从13.0±1.1 pA/pF到12.9±1.2 pA/pF；P>0.05，n=4)。
5.α1肾上腺素受体对正常同龄的和链佐星(STZ)诱发的四周龄糖尿病大鼠左心室肌细胞内向整流钾电流(IK1)的调控：
新福林(PE)均能明显抑制正常的和糖尿病大鼠左心室肌细胞的IK1电流密度。正常组的IKI密度由31.3±0.48 pA/pA减少到21.8±0.60 pA/pF(P<0.05，n=5)，糖尿病组的IKI密度由32.0±0.62 pA/pF减少到19.9±0.61 pA/pF(P<0.05，n=6)。同时实验结果显示新福林(PE100μmol/L)对正常的和糖尿病的IK1电流密度抑制百分比无明显的差异(正常组的抑制率为-30.1±2.83％，n=5；糖尿病组的抑制率为-34.1±1.10％，n=6；P>0.05)。与此同时，实验结果表明正常大鼠的IK1电流密度与糖尿病大鼠的IK1电流密度无统计学差异。
6.α1肾上腺素受体对正常同龄的和链佐星(STZ)诱发的四周龄糖尿病大鼠左心室肌细胞瞬时外向K+电流(Ito)的调控。
7.α1肾上腺素受体对正常同龄的和链佐星(STZ)诱发的四周龄糖尿病大鼠左心室肌细胞稳态K+电流(Iss)的调控。
结论：
本研究获得两方面的结论：
1.正常同龄大鼠与STZ诱导的糖尿病大鼠相比，糖尿病大鼠的QTc、动作电位时程APD30及APD90明显长于正常组的QTc、APD30及APD90； Ito和Iss电流密度明显低于正常组的电流密度；糖尿病大鼠左心室肌细胞的α1肾上腺素受体在mRNA和蛋白水平的表达明显高于正常组的表达。本文的实验结果与已发表的完全相似(Casis等2004年，Zhang等2007年，Kamata等2006年)，为α1肾上腺素受体对两组大鼠电活动调控的深入研究提供了良好的基础。
2.本研究首创性地发现，由于糖尿病大鼠左心室肌细胞的α1A肾上腺素受体在mRNA及蛋白水平表达明显增高，在α1肾上腺素受体激动剂新福林作用下，糖尿病大鼠的QTc和动作电位APD90的延长率明显大于正常组的。其机理是由于新福林抑制糖尿病大鼠的Iss的百分率明显大于正常组的百分率，虽然新福林也能抑制两组大鼠的Ito和IK1，但两组的抑制百分率无统计学差异。结合分子生物学研究结果，即与正常组相比，糖尿病大鼠左心室肌细胞的α1A肾上腺素受体在mRNA和蛋白水平的表达明显增高。表明在糖尿病状态下，α1A受体密度增加→α1肾上腺素受体激动剂新福林对Iss抑制更明显→新福林延长糖尿病大鼠动作电位APD90更明显→新福林明显延长糖尿病大鼠的QTc更显著。
综上所述，通过对糖尿病大鼠心脏和左心室肌细胞的研究，发现了糖尿病心肌α1A肾上腺素受体mRNA及蛋白水平的表达明显增加。这一发现为解释临床糖尿病患者易发心律失常提供部分理论基础，为糖尿病心肌病变的药物研发提供新靶点。
1.心脏功能障碍表现为泵血功能和电活动障碍两个方面：泵血功能障碍无论是在糖尿病病人还是糖尿病模型动物心脏上均表现为收缩力下降、舒张末期压力上升、心输出量下降以及心储备功能下降。电活动障碍表现在糖尿病病人和糖尿病模型动物QT间期延长及心律失常和心脏性突然死亡的发病率提高，在糖尿病模型动物心脏上还表现为动作电位时程延长以及多种K+电流密度下降(如瞬时外向K+电流和稳态K+电流等)。
2.心脏功能调控障碍方面表现为β肾上腺素受体对心脏收缩功能调控能力下降及β肾上腺素受体表达下降，而α1肾上腺素受体对糖尿病动物心脏调控能力上升，α1A肾上腺素受体表达增加。
综合文献报道，发现α1肾上腺素受体以及各亚型(α1A，α1B和α1D)对糖尿病心肌病变心脏电活动调控的研究仍然落后于β肾上腺素受体的调控，与糖尿病心脏泵血功能调控相比，α1肾上腺素受体对糖尿病心肌病变的电活动调控的研究在许多方面仍有待阐述。
尽管糖尿病心肌病变表现为泵血功能和电活动两个方面障碍，在对其调控方面至少受β肾上腺素受体和α1肾上腺素受体两个类型受体的调控，但本研究将重点研究α1肾上腺素受体及其亚型对糖尿病心脏电活动的调控。比较正常同龄大鼠和链佐星(Streptozotocin， STZ)诱导糖尿病大鼠心脏对α1肾上腺素受体激动剂新福林(Phenylephrine PE)在QT间期调控上的差异性，解析造成该差异性的分子和离子通道水平的机理。
方法：采用反转录多聚酶链式反应法(RT-PCR)和蛋白免疫印记法(Western blot)分析正常同龄的和链佐星(STZ)诱发的四周龄糖尿病大鼠左心室肌细胞α1A，α1B和α1D三种亚型在mRNA和蛋白水平上的表达。采用离体心电图法分析正常同龄和四周龄糖尿病大鼠QT间期对α1肾上腺素受体激动剂新福林敏感性的差异，并用膜片钳全细胞式电流钳和电压钳技术解析造成该差异的动作电位和离子通道的机理。用电流钳法记录两组大鼠左心室肌细胞动作电位，用电压钳法记录L型Ca2+电流(ICa-L)、延迟整流K+电流(IK)、内向整流K+电流(IKI)、瞬时外向K+电流(I/to)和稳态K+电流(Iss)。
结果：
1.α1肾上腺素受体对正常同龄的和链佐星(STZ)诱发的四周龄糖尿病大鼠心率矫正的QT间期(QTc)的调控：
与正常同龄大鼠相比，α1肾上腺素受体激动剂新福林(PE10μmol/L)均能明显延长正常同龄的和STZ诱导的四周龄糖尿病大鼠心率矫正的QT间期(QTc)(正常组从144±17.8 ms延长到161±19.9 ms，n=5；糖尿病组从209±21.1 ms延长到305±18.2 ms，n=6)。但延长糖尿病大鼠的QTc更明显(正常组的延长率为11.8±2.1％，n=5；糖尿病组的延长率为50.1±11.9％，n=6；P<0.05)。此外正常组的与糖尿病组的QTc存在显著性差异(144±17.8 ms，n=5；209±21.1 ms，n=6，P<0.05)。
2.α1肾上腺素受体对正常同龄的和链佐星(STZ)诱发的四周龄糖尿病大鼠左心室肌细胞动作电位的调控：
α1肾上腺素受体激动剂新福林(PE100μmol/L)使正常大鼠的APD30由24±2.7 ms延长到70±4.4 ms(P<0.05，n=8)，其延长率为212±31，4％(n=8)；与此同时，使糖尿病大鼠的APD30从56±6.4 ms延长到159±12.0 ms(P<0.05，n=8)，其延长率为200.0±24.6％。两组的延长率无明显的差异(正常组为212±31.4％，n=8；糖尿病组为200.0±24.6％，n=8； P>0.05)。此外，正常组的和糖尿病组的APD30存在显著差异(正常组为24±2.7 ms，n=8；糖尿病组为56±6.4 ms，n=8，P<0.05)。新福林(PE100μmol/L)显著延长正常大鼠的APD90(从126±14.4 ms延长到228±16.3 ms，P<0.05，延长率为100±32.0％，n=8)，该剂量同样显著地延长糖尿病大鼠的APD90(从204±19.4 ms延长到494±18.7 ms，P<0.05，延长率为195±23.8％，n=8)。但新福林作用于糖尿病大鼠APD90的延长率显著大于正常大鼠APD90的延长率(正常大鼠的APD90延长率为100±32.0％，n=8；糖尿病大鼠APD90的延长率为195±23.8％，n=8，P<0.05)。此外，糖尿病组的APD90明显长于正常组的APD90(正常组的为126±14.4 ms，n=8；糖尿病组的为204±19.4 ms，n=8，P<0.05)。
3.α1肾上腺素受体对正常同龄的和链佐星(STZ)诱发的四周龄糖尿病大鼠左心室细胞L型钙电流(Ica-L)的调控：
新福林(PE100μmol/L)使正常大鼠的L型钙电流密度从10.9±0.84 pA/pF改变到10.7±1.10 pA/pF(P>0.05，n=5)，使糖尿病大鼠的L型钙电流密度从10.2±1.19 pA/pF改变到11.0±1.21 pA/pF(P>0.05，n=5)。结果显示新福林(100μmol/L)对正常的和糖尿病大鼠左心室L型钙电流无明显作用。同时正常组和糖尿病组的L型钙电流密度无明显变化。
4.α1肾上腺素受体对正常同龄的和链佐星(STZ)诱发的四周龄糖尿病大鼠左心室肌细胞延迟整流钾电流(IK)的调控：
正常组与糖尿病组的IK电流密度无明显变化(正常组12.0±0.59 pA/pF， n=5；糖尿病组13.0±1.1 pA/pF， n=4；P>0.05)。新福林(100μmol/L)对正常大鼠的IK无明显作用(从12.0±0.59 pA/pF到11.6±0.49 pA/pF，P>0.05，n=5)，对糖尿病大鼠的IK密度同样无统计学改变(从13.0±1.1 pA/pF到12.9±1.2 pA/pF；P>0.05，n=4)。
5.α1肾上腺素受体对正常同龄的和链佐星(STZ)诱发的四周龄糖尿病大鼠左心室肌细胞内向整流钾电流(IK1)的调控：
新福林(PE)均能明显抑制正常的和糖尿病大鼠左心室肌细胞的IK1电流密度。正常组的IKI密度由31.3±0.48 pA/pA减少到21.8±0.60 pA/pF(P<0.05，n=5)，糖尿病组的IKI密度由32.0±0.62 pA/pF减少到19.9±0.61 pA/pF(P<0.05，n=6)。同时实验结果显示新福林(PE100μmol/L)对正常的和糖尿病的IK1电流密度抑制百分比无明显的差异(正常组的抑制率为-30.1±2.83％，n=5；糖尿病组的抑制率为-34.1±1.10％，n=6；P>0.05)。与此同时，实验结果表明正常大鼠的IK1电流密度与糖尿病大鼠的IK1电流密度无统计学差异。
6.α1肾上腺素受体对正常同龄的和链佐星(STZ)诱发的四周龄糖尿病大鼠左心室肌细胞瞬时外向K+电流(Ito)的调控。
7.α1肾上腺素受体对正常同龄的和链佐星(STZ)诱发的四周龄糖尿病大鼠左心室肌细胞稳态K+电流(Iss)的调控。
结论：
本研究获得两方面的结论：
1.正常同龄大鼠与STZ诱导的糖尿病大鼠相比，糖尿病大鼠的QTc、动作电位时程APD30及APD90明显长于正常组的QTc、APD30及APD90； Ito和Iss电流密度明显低于正常组的电流密度；糖尿病大鼠左心室肌细胞的α1肾上腺素受体在mRNA和蛋白水平的表达明显高于正常组的表达。本文的实验结果与已发表的完全相似(Casis等2004年，Zhang等2007年，Kamata等2006年)，为α1肾上腺素受体对两组大鼠电活动调控的深入研究提供了良好的基础。
2.本研究首创性地发现，由于糖尿病大鼠左心室肌细胞的α1A肾上腺素受体在mRNA及蛋白水平表达明显增高，在α1肾上腺素受体激动剂新福林作用下，糖尿病大鼠的QTc和动作电位APD90的延长率明显大于正常组的。其机理是由于新福林抑制糖尿病大鼠的Iss的百分率明显大于正常组的百分率，虽然新福林也能抑制两组大鼠的Ito和IK1，但两组的抑制百分率无统计学差异。结合分子生物学研究结果，即与正常组相比，糖尿病大鼠左心室肌细胞的α1A肾上腺素受体在mRNA和蛋白水平的表达明显增高。表明在糖尿病状态下，α1A受体密度增加→α1肾上腺素受体激动剂新福林对Iss抑制更明显→新福林延长糖尿病大鼠动作电位APD90更明显→新福林明显延长糖尿病大鼠的QTc更显著。
综上所述，通过对糖尿病大鼠心脏和左心室肌细胞的研究，发现了糖尿病心肌α1A肾上腺素受体mRNA及蛋白水平的表达明显增加。这一发现为解释临床糖尿病患者易发心律失常提供部分理论基础，为糖尿病心肌病变的药物研发提供新靶点。