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编号:10244823
糖尿病大鼠病程不同阶段视网膜组织中内皮素-1水平的变化及意义
http://www.100md.com 《中国中医眼科杂志》 1999年第4期
     作者:何剑峰 仇宜解 鲍连云 张立贵

    单位:何剑峰:柳州市人民医院眼科(柳州 545001);仇宜解、张立贵:青岛医学院附属医院眼科;鲍连云:江苏连云港市第一人民医院眼科

    关键词:糖尿病视网膜病变;内皮素-1;环磷酸腺苷;环磷酸;鸟苷

    中国中医眼科杂志990402 摘要 目的:探索糖尿病视网膜病变发生发展的有关因素。方法: 对链脲佐菌素诱导的糖尿病大鼠发病后第4、6、12和16周视网膜组织中内皮素-1 ( endothelin-1, ET1)、环磷酸腺苷 (cyclic adenine monophosphate, cAMP) 和环磷酸 鸟苷 (cyclic guanine monophosphate, cGMP) 的含量进行了检测。结果:各阶段糖尿病组大鼠视网膜组织中ET1水平明显高于对照组,cAMP含量和cAMP/cGMP比值 则明显低于对照组,随病程延长更为明显,cGMP含量无明显改变。结论:糖 尿病视网膜病变的发生和发展可能与高血糖状态下视网膜组织中ET1水平升高所致的视网 膜局部微循环功能障碍和代谢紊乱有关。
, 百拇医药
    A study on levels of endothelin-1 for the change and significance du ring various phase in the retinal tissue of rats with diabetic mellitus.

    He Jianfeng1,Qiu Yigie2, Bao Lianyun3,et al.

    1 Department of Opht halmology. Liu zhou Renmin Hospital, Gaungxi 545001,China

    Key words diabetic retinopathy endothelin-1 cyclic adenosine monophosphate (cAMP) cyclic guanosine monophosphate (cGMP)
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    Abstract OBJECTIVE: To investigate the interrelated factors with occurrence and development of diabetic retinopathy. METHODS: Th e contents of endothelin-1 (ET1), cyclic adenosine monophosphate (cAMP), and cyclic guanosine monophosphate (cGMP) in retinal tissue was determined in stre ptozotocin-induced diabetic rats after 4, 6, 12, and 16 weeks.RESULTS: During the various phase of experimental period the level of ET1 in ret inal tissue of diabetic rats were markedly higher than that of control group, co ntents of cAMP and cAMP/cGMP were significantly lower than control group. These changes became more pronounced with prolongation of diabetic course. But the content of cGMP had not been changed markedly compared with the control. CONCLUSION: The occurrence and development of diabetic retinopathy could was connected with dysfunction of microcirculation and metabolic disturbance due to a high co ntent of ET1 in retinal tissue as a result of higher blood sugar.
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    糖尿病视网膜病变(diabetic retinopathy,DR)是糖尿病的严重并发症之一,其发生机制十 分复杂,影响因素多。近年来,作为视网膜组织局部微循环的非神经性调节物质的内皮素-1 (endothelin-1,ET1),在糖尿病视网膜病变中的作用已受到人们的重视〔1~3〕。 但在糖尿病不同病程中视网膜组织内ET1水平的变化以及由此而引起的代谢变化方面的研 究较少。本研究为1995年12月~1996年6月动态观察了糖尿病大鼠不同病程中视网膜组 织中ET1水平、环磷酸腺苷(cyclic adenosine monophosphate,cAMP)和环磷酸鸟苷(cycli c guanosi ne monoophosphate,cGMP)含量的变化,旨在探索糖尿病视网膜病变发生发展的有关因素。

    1 材料和方法

    1.1 实验动物
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    选用成年纯系雄性Wistar大鼠32只,体重180~210g,年龄基本相近,适应性饲养7天,禁食 12h后按体重随机分成实验组和对照组,每组16只大鼠。实验组大鼠腹腔注射链脲佐菌素(65 mg/kg,用0.1mol/L,pH4.5柠檬酸盐缓冲液配制)诱发糖尿病,对照组大鼠腹腔注射等量 柠檬酸盐缓冲液。动物单笼喂养,自由进食和饮水。

    1.2 标本处理

    在糖尿病发病后第4、6、12和16周时,每组各取4只大鼠,禁食12h后尾静脉采血作空 腹血糖(fasting blood glucose,FBG)检测,并迅速摘取双侧眼球,冰台固定眼球,取出视 网膜组织,用精密天平称重。测ET1的视网膜置于含100g/L 60μl的EDTA和1000IU 抑肽酶的0.1mol/L pH7.4 PBS缓冲液中,冰浴下制成10%的组织匀浆。4℃3000r/min 离心 10min,去沉淀,用0.1%三氟醋酸(trifluoroacetic acid,TFA)酸化后,再以3000r/min离 心20min,取上层清液在预先处理好的Sep-pakc18层析柱中层析,用15ml蒸馏水冲洗 层析柱后,再用含0.1%TFA的75%甲醇2ml洗脱并收集,将收集液吹干,置于-30℃冰箱中保 存待检,测定时用200μl PBS缓冲液(pH7.4)复溶。cAMP的视网膜组织置于预先加有2ml 1m ol/L过氯酸的微型匀浆器中,冰浴下制成匀浆,4℃2500r/min离心10min,将上清液称 置另管中,用1mol/L KOH中和至pH7.0后,再以4℃3500r/min离心10min,取上 清液置管中,真空减压干燥后置于-20℃冰箱中保存待检。测cGMP的视网膜组织置入加有2ml 10%三氯醋酸的微形匀浆器中,冰浴下制成组织匀浆,4℃2500r/min离心10min,去沉淀,将 上清液移至提取管中,用4倍量的水饱和乙醚提取4次,除去三氯醋酸,将水相移至5ml蒸发 皿中,置60℃水浴上吹干,残渣溶于0.05mol/L pH6.2醋酸缓冲液100μl中置于-20 ℃冰箱中保存待检。
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    1.3 检测方法

    视网膜组织中ET1水平、cAMP及cGMP含量测定均采用放射免疫测定法〔4,5〕。测ET1的试剂盒由解放军总院东亚放免试剂中心提供,试cAMP和cGMP的试剂盒购自Sigma公司 ,操作均按试剂盒说明进行。

    1.4 统计方法

    实验数据用均数±标准差(±s)表示两均数差异显著性判断用t检验。

    2 结果

    2.1 两组大鼠血糖含量

    在各实验时点糖尿病组大鼠血糖含量均在16.5mmol/L以上,对照组大鼠血糖含量均低于7 mmol/L,差异有极显著性(P<0.01)。
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    2.2 两组大鼠视网膜组织中ET1水平

    在各实验时点,糖尿病组大鼠视网膜组织中ET1水平明显高于对照组大鼠,且随着糖尿病病程的延长有逐渐升高的趋势,见表1。

    表1 两组大鼠视网膜组织中 ET1水平比较(±s,pg/ml,n=32) 组 别

    4周

    6周

    12周

    16周

    糖尿病组

, 百拇医药     2.48±0.431)

    3.02±0.562)

    3.46±0.373)

    3.96±0.463)

    对照组

    1.26±0.65

    1.30±0.48

    1.28±0.30

    1.32±0.44

    注:与对照组比较,1)t=2.7702,P<0.05;2)t=4.039,P<0.001;3)t分别为7.822 ,7.1837,均
, 百拇医药
    P<0.001

    2.3 视网膜组织中cAMP含量的变化

    在各实验时点,糖尿病组大鼠视网膜组织中cAMP含量明显低于对照组大鼠,且随病程延长这 种变化更明显,见表2。

    表2 两组大鼠视网膜组织中cAMP含量比较(±s,pmol/ml,n=32) 组 别

    4周

    6周

    12周

    16周

    糖尿病组
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    4.87±0.801)

    4.19±0.901)

    3.58±1.211)

    3.17±0.411)

    对照组

    16.66±2.31

    17.27±2.50

    16.93±2.41

    17.58±2.61

    注:1)与对照组比较,t分别为8.3861、8.549,8.682,9.4878,均P<0.001
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    2.4 视网膜组织中cGMP含量的变化

    在各实验时点,两组大鼠视网膜组织中cGMP含量均无明显差异,见表3。

    表3 两组大鼠视网膜组织中c GMP含量比较(±s ,pmol/ml,n=32) 组 别

    4周

    6周

    12周

    16周

    糖尿病组

    2.94±0.311)
, 百拇医药
    3.01±0.411)

    3.15±0.611)

    3.08±0.311)

    对照组

    3.16±0.41

    3.25±0.31

    3.49±0.51

    3.37±0.21

    注:1)与对照组比较,t分别为0.762,0.8313,1.777,1.0045,均P>0.05

    2.5 两组大鼠视网膜组织中cAMP/cGMP比值见表4。 表4 两组大鼠视网膜组织中c AMP/cGMP比值(±s,n=32) 组 别
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    4周

    6周

    12周

    16周

    糖尿病组

    1.66±0.211)

    1.39±0.311)

    1.14±0.211)

    0.13±0.311)

    对照组

    5.30±0.41
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    5.31±0.31

    5.26±0.61

    5.22±0.21

    注:1)与对照组比较,t分别为14.0812,16.0524,11.7312,20.1346,均P<0 .001

    3 讨论

    ET1除具有强烈的收缩血管作用外,还参与机体许多重要功能的调节,其在视网膜血管的 管径和局部血液的非神经性调节中起关键作用。其一方面可刺激视网膜血管内皮细胞合成血 管扩张剂,如一氧化氮和前列环素等,另一方面又可刺激与之相应的视网膜血管外皮细胞( 周细胞)发生收缩,使血管管径变小,从而使血管内皮细胞运用分子控制血管的状态来调节 局部的血流量〔6〕。本研究结果显示:糖尿病大鼠视网膜组织中ET1水平明显升高 ,且随病程延长升高更显著,与对照组比较差异有显著意义(P<0.01)。ET1升高的同 时伴有视网膜组织中cAMP含量的下降和cAMP与cGMP比值的异常。糖尿病大鼠视网膜组织中ET 1升高可能与糖代谢障碍程度和糖尿病病程有关,长期持续的高血糖不仅可使视网膜血管 的外皮细胞(周细胞)选择性地丧失〔7〕,同时还可造成视网膜血管内皮细胞的损伤 并刺激视网膜血管内皮细胞合成和分泌ET1增多〔8〕。周细胞的选择性丧失和ET 1的异常增加势必导致视网膜血管内皮细胞和外皮细胞间相互作用的紊乱,而导致视网膜局 部血流动力学的改变和微循环功能的障碍,从而形成为糖尿病视网膜病变的早期特征。
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    cAMP和cGMP广泛存在于哺乳动物的组织细胞和体液中,是调节机体机能和生化代谢的重要生 物活性物质。cAMP作为第二信使,将信息由细胞外进一步传致细胞内,激活无活性的蛋白激 酶使核糖体中某些蛋白质磷酸化,从而加速翻译过程和促进特异蛋白的合成,因此参与细胞 中许多代谢过程的调控。cGMP的化学结构与cAMP大体相似,但其生物活性却完全不同。现已 证实,cGMP在细胞生长繁殖及生理活动等方面与cAMP共同起到调节控制作用,视网膜生理过 程的加强或抑制与细胞内cAMP与cGMP比值的变化有密切关系〔9〕。国内的一些研究 表明,大鼠颈静脉注射ET1后,视网膜组织中ATP生成减少,cAMP含量和cAMP/cGMP比值显 著下降,视网膜血管收缩,局部组织缺氧。当ET1的作用减弱时,视网膜局部血管收缩和 缺氧状态得到改善,cAMP含量和cAMP/cGMP比值逐渐恢复正常〔6〕。此虽为单剂量效 应,但提示全身或视网膜血管中ET1的水平与视网膜微循环和代谢的平衡状态有关。
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    综上所述,ET1水平的增加一方面通过影响视网膜血管内皮细胞和外皮细胞间的相互调节 作用,进一步影响视网膜局部微循环的功能,导致局部血流动力学和血流量的异常,另一方 面通过使cAMP含量下降及cAMP/cGMP比值的异常而导致视网膜局部代谢机能的失调,而促进 糖尿病视网膜病变的发生与发展。

    参考文献

    1 河村真规子.糖尿病视网膜病变血中内皮素浓度探讨.糖尿病,1993,2:125

    2 Parlapiano C. Srudy of plasma levels of endothelin-1 in diabetic patie nts with

    arterial hypertension or proliferative retinopathy.Minerva Med,1995,86( 3):105
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    3 何剑峰,鲍连云,仇宜解.糖尿病视网膜病变患者血浆内皮素-1的变化及意义 .中华眼底病杂

    志,1997,13(1):51

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    5 Wehmann R E,Melvin L G. Simultaneous radioimmunoassay for the measurem ent of

    cAMP and cGMP. Endocriology,1972,90:330

    6 严 宏,张东杲,李梅菊.内皮素Ⅰ型对豚鼠视网膜组织cAMP和cGMP的影响.中 华眼底病杂

    志,1995,11(1):63
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    7 李石良,陈汉平,郑蕙田,等.不同病程糖尿病大鼠的视网膜血管形态学变化. 中国糖尿病杂

    志,1996,4(1):13

    8 王东风,孙 鹤,李伟光,等.糖尿病血浆内皮素的测定及临床意义的初步探讨 .解放军医学

    杂志,1993,2:151

    9 张昌颖.中国医学百科全书.生物化学分册.上海:上海科学技术出版,1992. 48

    收稿日期:1999-07-05;修回:1999-08-10, http://www.100md.com