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编号:10271633
高血糖症对大鼠血管平滑肌细胞表型转变的影响
http://www.100md.com 《中国病理生理杂志》 2000年第1期
     作者:段文卓 王家富 丁怡 刘同美 宋秀媛 王建英 宫海民 唐朝枢 李夏

    单位:段文卓 王家富 丁怡 刘同美 宋秀媛 王建英(潍坊医学院病理生理教研室,山东 潍坊 261042);宫海民(潍坊市中医院内科,山东 潍坊);唐朝枢 李夏(北京医科大学心血管基础研究所,北京 100083)

    关键词:高血糖症;肌,平滑,血管;表型;一氧化氮;内皮缩血管肽类

    中国病理生理杂志000110 [摘 要] 目的:复制高血糖症大鼠模型,研究高糖对大鼠血管平滑肌细胞表型转变的影响及其机制。方法:采用组织培养及放射免疫分析方法测定各指标。结果:① 高血糖组血浆 NO-2含量、血管壁NOS活性及cGMP含量明显低于对照组(P<0.05);②高血糖组血清胰岛素含量、血管平滑肌细胞的[3H]-TdR掺入率明显高于对照组(P<0.05)。结论:长期高血糖症可引起血管平滑肌细胞表型发生转变,从而促进了血管平滑肌细胞的增殖。
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    [中图分类号] R587.1 [文献标识码] A

    [文章编号] 1000-4718(2000)01-0036-03

    Effect of hyperglycemia on the expressive type transformation of vascular smooth muscle cell in rats

    DUAN Wen-zhuo, WANG Jia-fu, DING Yi, LIU Tong-mei , SONG Xiu-yuan,WANG Jian-ying, GONG Hai-min, TANG Chao-shu, LI Xia

    (Department of Pathophysiology, Weifang Medical College, Weifang 261042,China)
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    [Abstract] AIM: To make hyperglycemia models and observe the effects of hyperglycemia on expressive type transformation of vascular smooth muscle cell (VSMC) in rats. METHODS: Using tissue culture and radioactivity analysis methods.RESULTS:①Hyperglycemia group was lower than control group in NO-2 content, nitric oxide synthase activity and cGMP content;②Hyperglycemia group was higher than control group in endothelin, insulin, total chdesterol and [3H]-TdR penetrated rate of VSMC. CONCLUSION: It was possible that hyperglycemia reduces the expressive type of VSMC to change and promotes VSMC proliferation.
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    [MeSH] Hyperglycemia; Muscle, smooth, vascular; Phenotype; Nitric oxide; Endothelins

    糖尿病作为严重危害人民健康的多发病、常见病,其致死的重要原因是发生了严重的血管并发症,表现为动脉粥样硬化(atherosclerosis,AS)性病变。血管病变中最明显的病理特征之一是血管平滑肌细胞(vascular smooth muscle cell,VSMC)的增殖,大量动脉中膜的 VSMC向内膜下迁移、增殖并发展成肌源性泡沫细胞是糖尿病血管并发症的主要发病机制[1,2]。平滑肌细胞增殖的机理非常复杂,多种生长因子和细胞因子参与了促VSMC表型转变的过程,这些因子以旁分泌/自分泌的方式促进 VSMC表型由收缩型转为合成型,从而促进了VSMC的增殖,形成了一个复杂的因子网络[3]。糖尿病时出现的高血糖症可通过多种途径引起细胞因子含量和生物活性物质活性发生改变,但目前有关糖尿病合并AS性血管病变的发病机理研究大多在体外进行,涉及的因素较多,对其发病机制的研究尚不完善[4]。本研究通过复制高血糖症大鼠模型,旨在探讨在体条件下高糖对 VSMC表型转变的影响及机制,为进一步寻找有效防治糖尿病血管并发症的治疗措施提供理论依据。
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    材 料 和 方 法

    一、高血糖症大鼠模型的复制:

    实验动物为雄性Wistar大鼠16只,体重200~250 g, 由山东医科大学动物实验中心提供,随机分为两组:

    1.高血糖组:用葡萄糖67 g加入100 g基础食料中(糖卡达75%),喂养大鼠12周,自由饮水。

    2.对照组:用普通大鼠食料喂养12周。

    喂养结束后24 h,用20%乌拉坦(5 mL/kg ip)麻醉,左颈总动脉插管取血,分离血浆及血清。开胸摘取胸主动脉条,纵行切开,截成约5 mm长的血管段,置于20% DMEM培养液中,37℃,5% CO2孵育6 h,留取组织培养液,置 -20℃备用。

    二、测定指标:
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    1.心系数、肾系数测定:测定大鼠体重、心脏和肾脏重量,计算出心、肾系数。

    2.血糖测定:用葡萄糖氧化酶法。

    3.血脂测定:血清总胆固醇(total cholesterol,TC)含量用胆固醇氧化酶-过氧化物酶-终点法;血清甘油三脂(triglycerides, TG)含量用甘油磷酸氧化酶-过氧化酶-终点法。

    4.血浆NO-2含量:取血浆0.5 mL,按 Green等[5]方法用Greiss试剂测NO-2含量。

    5.血管壁一氧化氮合酶(nitric oxide synthase, NOS)活性测定[6]:取大鼠主动脉约50 mg,加入孵育液(mmol/L):NaCl 118, KCl 4.7, CaCl2 2.0, MgSO4 1.2, KH2 PO4 1.2, NaHCO3 25,Glucose10。 制备组织匀浆,离心(20 000 r/min, 60 min,4℃) ,取上清液以考马斯亮兰法测蛋白定量,调整蛋白浓度为2 mg/mL。取含200 μg蛋白的上清液分别加入含及不含Ca2+的孵育buffer(均含32 μmol/L [3H]-Arginine各100 μL),振摇孵育30 min,然后加入50 μL冰冷终止液,摇匀,各管加入Dowex AG 50w-×8(Na+型)的阳离子交换层析柱分离反应液1.0 mL,4℃静止1 h, 离心(4 ℃,12 000 r/min, 15 min)。取上清液0.2 mL置闪烁瓶中,各管加闪烁液6.0 mL,过夜,以液闪仪(Wallac 1410,美国Pharmacia公司)测定counts.min-1,计算出总NOS(tNOS)、诱生型NOS(iNOS)含量,两者之差为原生型NOS(cNOS)含量 。
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    6.血管壁 cGMP含量测定:将液氮冷冻的大鼠主动脉用三氯醋酸复溶,玻璃匀浆器制匀浆(8 000 r/min,30 min),上清液用H2O-乙醚饱和溶液抽提3次,用放免法测定上清液中cGMP含量(放免试剂盒购自301总院东亚免疫技术研究所)。

    7.血管平滑肌细胞[3H]-TdR掺入率测定:取培养的第三代 VSMC,以2×104/mL细胞接种 24孔板,24 h后更换20% DMEM同步细胞12 h,然后每孔注入20% DMEM 800 μL,再分别加入留取的高糖组及对照组组织培养液200 μL/孔。设1 mL 20% DMEM 组为培养液空白对照组,以上每组均为8孔。再加入[3H]-TdR 7.4×104 Bq/孔,继续孵育16 h,收集细胞,以液闪仪测定各组 VSMC的[3H]-TdR掺入率。

    8.血清胰岛素(insulin,Ins)含量测定:用放射免疫分析法。
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    9.血浆内皮素(endothelin,ET)含量测定:用放射免疫分析法。

    三、统计处理:

    实验数据均用均数+标准差(±s)表示,组间比较采用t检验。

    结 果

    一、高糖对大鼠一些生化指标的影响(表1):

    表1 高血糖对大鼠一些生化指标的影响

    Tab 1 Effects of hyperglycemia on some biochemical

    indexes of rats (n=8,±s) Items
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    NG

    HG

    Glucose(mmol/L)

    7.54±0.78

    10.73±1.27**

    Insulin(mIU/L)

    15.68±1.69

    24.57±5.79*

    TC(mmol/L)

    2.70±0.33

    3.25±0.15**
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    TG(mmol/L)

    1.25±0.14

    1.41±0.32

    *P<0.05, ** P<0.01, vs NG; NG=normal group; HG=hyperglycemia group

    长期高血糖对血脂、血清Ins、心功能均有影响。实验结果表明,高血糖组大鼠体重低于对照组,心、肾系数高于对照组(P<0.05),血清Ins、TC含量都高于对照组,但TG含量两组无明显差异。

    二、高糖对大鼠血浆NO-2、ET-1、cGMP含量和NOS活性的影响(表2):

    NO-2为 NO的代谢产物,反映 NO的含量。高血糖组血浆ET含量较对照组明显增高( P<0.05);而NO-2、cGMP含量和 NOS活性明显低于对照组( P<0.01),NOS 中cNOS活性降低,iNOS无明显改变。
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    表2 高血糖对大鼠血浆ET、NO-2含量和血管壁

    NOS活性及cGMP的影响

    Tab 2 Effects of hyperglycemia on plasma ET,NO-2 levels and NOS activity, cGMP content

    in aorta of rats (n=8,±s) Items

    NG

    HG

    ET(pg/mL)
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    2.19±1.68

    2.57±2.72

    NO (μmol/L)

    2.64±0.28

    2.08±0.21*

    tNOS(pmol/mg pr.min-1)

    9.75±0.56

    8.63±0.53**

    iNOS(pmol/mg pr.min-1)
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    5.94±0.39

    5.82±0.57

    cNOS(pmol/mg pr.min-1)

    3.80±0.52

    2.81±0.57**

    cGMP(pmol/mg w w)

    11.23±0.80

    9.17±0.86**

    * P<0.05, ** P<0.01, vs NG; NG=normal group; HG=hyperglycemia group
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    三、高糖对大鼠VSMC [3H]-TdR掺入率的影响(表3):

    掺入[3H]-TdR 16 h后,测得高血糖组 VSMC的[3H]-TdR掺入率明显增高( P<0.05),反映有DNA合成增加。

    表3 高血糖对大鼠VSMC [3H]-TdR掺入率的影响

    Tab 3 Effect of hyperglycemia on [3H]-TdR penetrated

    rate in VSMC of rats (n=8, ±s) Group

    [3H]-TdR penetrated rate
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    in VSMC (counts/min)

    Control

    10909.60±1255.89

    Hyperglycemia

    12729.80±1437.97*

    * P<0.05, vs control group讨 论

    上述实验结果表明,长期高血糖症可引起ET-1含量增高、NO和cGMP含量减少及血管壁NOS活性降低等一系列改变 ,这些生物活性物质均来源于内皮细胞, 提示高糖可严重影响血管内皮功能。ET-1对VSMC分裂、增殖有很强的刺激作用,而NO是内源性VSMC增殖抑制剂,正常时两者保持动态平衡,VSMC处于静止和收缩状态[7~9]。长期高糖使ET增多、NO减少,致血管内皮释放的生长因子和生长抑制因子之间失平衡,故VSMC出现了转型和增殖。
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    血管壁中有两种NOS,cNOS具Ca2+依赖性,主要存在于内皮细胞中,是促NO产生的主要物质。iNOS主要存在于VSMC中。高糖使cNOS活性降低,对iNOS活性无明显影响,说明高糖主要是通过影响内皮细胞功能来影响VSMC增殖的。高糖组血管壁 cGMP含量减少表明了VSMC功能已受到影响。

    高糖还可引起脂代谢紊乱,表现为血清TC含量增高。这可使TC大量在VSMC蓄积形成泡沫细胞。高糖也影响Ins分泌,长期高糖使Ins含量增高,Ins对VSMC的迁移增殖有促进作用。高浓度Ins还可与 Ins样生长因子(IGF-1)受体(该受体在VSMC高度表达)相互作用,加速VSMC的转型和增殖[10]。高糖组 VSMC的[3H]-TdR掺入率明显增多,反映了VSMC中DNA合成量的增加。

    综上所述可认为长期高糖通过多种途径造成血管内皮细胞功能紊乱,继而促进VSMC转型和增殖。但其具体作用机制十分繁杂,还需进一步深入研究。
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    [基金项目] 山东省卫生厅科研基金资助山东省卫生厅科研基金资助

    [参 考 文 献]

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    [收稿日期]1998-11-17 [修回日期]1999-04-20, http://www.100md.com