吡格列酮对糖尿病兔心房重构的影响和机制研究.ppt

2021-6-5 1 吡 格 列 酮 对 糖 尿 病 兔 心 房 重 构的 影 响 和 机 制 研 究 刘 长 乐 刘 彤 李 广 平 等天 津 医 科 大 学 第 二 医 院 心 脏 科 天 津 心 脏 病 学 研 究 所2012起搏电生理年会青年医师论文交流 2021-6-5 2 n 心 房 颤 动 （ Atrial Fibrillation， AF） 是 目 前 临 床 最 常 见 的 心 律 失 常 之 一 ， 其 发 生 率 随 年 龄 逐 年 增 加 。 Braunwald教 授 曾 于 上 世 纪 末 预 言 ， AF将 是 心 血 管 领 域 在 21世 纪 面 临 的 一 大 挑 战心 房 电 重 构 （ 特 征 ） ： 心 房 AERP进 行 性 缩 短 、AERP离 散 度 增 加 、 频 率 适 应 性 降 低 等心 房 结 构 重 构 （ 特 征 ） ： 心 肌 细 胞 排 列 方 向 紊 乱 、心 肌 细 胞 肥 大 、 心 肌 间 质 纤 维 化 等 研 究 背 景 2021-6-5 3 炎 症 、 氧 化 应 激 与 AF n 目 前 AF的 上 游 治 疗 是 主 要 的 研 究 热 点 ， 炎 症 、 氧 化 应 激 被 证 明 与AF的 发 生 和 维 持 密 切 相 关n 证 据 一 ： 阵 发 性 AF患 者 进 行 心 房 肌 活 检 ， 发 现 心 房 组 织 有 淋 巴 细 胞 等 炎 性 细 胞 浸 润 ， 周 围 有 坏 死 的 心 肌 组 织 ， 提 示 炎 性 渗 出 的 发 现 为 AF存 在 炎 症 提 供 了 重 要 的 病 理 依 据 n 证 据 二 ： AF时 抗 氧 化 酶 类 的 基 因 表 达 降 低 、 抗 氧 化 因 子 减 少 ， 促 AF发 生 的 氧 化 因 子 增 多 、 活 性 氧 簇 增 加 ， 提 示 氧 化 应 激 在 AF的 病 理 生 理 进 程 中 起 关 键 作 用 2021-6-5 4DM 高 血 糖 葡 萄 糖 毒 性1型 DM、 慢 性 高 糖 状 态 、 胰 岛 素 抵 抗心 房 间 质 纤 维 化 、 糖 尿 病 性 心 肌 病 心房颤动糖 尿 病 与 AF炎 症 、 氧 化 应 激 标 志 物 浓 度 升 高n 糖 尿 病 （ Diabetes Mellitus， DM） ： AF最 强 的 独 立 危 险 因 素 之 一 ， DM患 者 比 正 常 人 群 AF发 生 风 险 升 高 40% n 代 谢 性 炎 症 （ 定 义 ） ： 主 要 指 营 养 物 和 代 谢 过 剩 所 触 发 的 炎 症 过 程n DM： 自 身 炎 症 性 疾 病 ， 炎 性 标 记 物 能 够 预 测 DM的 发 生 ， 对 DM进 行 抗 炎 治 疗 可 明 显 改 善 其 心 脏 并 发 症 的 损 害 程 度 2021-6-5 5 噻 唑 烷 二 酮 类 药 物 与 AFn 噻 唑 烷 二 酮 类 药 物 （ TZDs） ： 主 要 作 用 于 过 氧 化 物 酶 体 增 殖 物 激 活 受 体 （ PPAR） ， 是 高 选 择 性 PPAR激 动 剂 。 包 括 吡 格 列 酮 （ Pioglitazone） 、罗 格 列 酮 、 曲 格 列 酮 等 n TZDs ： 胰 岛 素 增 敏 作 用 ； 多 效 作 用 ： 抗 炎 、 抗 氧 化 、 改 善 内 皮 功 能 等TZDs 抑 制 炎 症 因 子 （ CRP、 TNF-、 IL） 产 生降 低 TGF-1蛋 白 表 达 ， 改 善 快 速 起 搏 心力 衰 竭 兔 的 心 房 结 构 性 重 构 心房颤 动抑 制 鼠 心 房 肌 细 胞 的 ICa,L 2021-6-5 6 氧化应激炎症DMAF吡格列酮吡格列酮研 究 目 的 2021-6-5 7 材 料 与 方 法 2021-6-5 8 实验动物及糖尿病模型的建立经 家 兔 耳 缘 静 脉 注 射 四 氧 嘧 啶造 模 剂 量 为 150mg/kg 成 年 日 本 长 耳 白 兔体 重 1.7 2.5kg *造 模 成 功 标 准 ： 两 次 空 腹 血 糖 11mmol/L或 单 次 空 腹 血 糖 14mmol/L 2021-6-5 9 动 物 分 组 和 实 验 方 案 2021-6-5 10 电生理实验方案SCLIACT AVWCL AERPS1S1刺 激 S1S2刺 激Burst刺 激 AF诱 发 率HRAERP HLAERPLLAERPAERPD S1S2刺 激 2021-6-5 11 结 果 (一 ) 2021-6-5 12 基线指标情况 表 1. 四组兔DM模型基线一般情况比较 组别（n=8）CN DM DPG DPIGender, M/F 3/5 4/4 3/5 4/4Weight, kg 2.110.13 2.250.32 2.230.17 2.190.23Glucose, mmol/L 5.860.87 19.313.20* 16.553.48* 15.352.25*Insulin, mIU/L 22.19 7.06 12.123.42* 12.154.85* 13.503.23*IR (Home), Log 0.760.15 1.020.31 0.850.13 0.860.19BUN, mmol/L 6.051.69 6.961.42 5.730.94 5.600.70CRE, umol/L 109.4815.68 117.0320.03 100.789.98 101.8117.04TG, mmol/L 1.850.92 2.121.28 1.840.82 1.980.66TC, mmol/L 1.961.08 2.250.94 1.920.55 1.900.40HDL-C, mmol/L 0.650.18 0.570.17 0.560.17 0.610.20LDL-C, mmol/L 0.830.25 1.160.56 0.820.31 0.840.29* 与CN组数据比较P0.01; 与CN组数据比较P0.05; 与DM组数据比较P0.01; 与DM组数据比较P0.05 2021-6-5 13 炎症指标水平表 2. 四组兔炎症指标水平比较组别 (n=8) CN DM DPG DPI血清TNF-, ng/L 221.9230.06 331.4069.05* 268.3346.57261.3433.73IL-1, ng/L 20.902.07 30.085.44* 24.402.56 23.353.13ADP, g/L 27.338.53 15.453.0619.648.85 20.547.47组织TNF-, ng/L 121.3710.71 177.4827.40* 144.7226.90139.5914.59IL-1, ng/L 18.802.56 24.783.60* 21.262.8520.542.75ADP, g/L 14.783.40 7.761.77* 10.312.22 11.493.42* 与CN组数据比较P0.01; 与CN组数据比较P0.05; 与DM组数据比较P0.01; 与DM组数据比较P0.05 2021-6-5 14 氧化应激指标水平表 3. 四组兔氧化应激指标水平比较组别 (n=8) CN DM DPG DPI血清SOD, U/mL 634.0268.55 535.1037.08* 571.3940.85 609.2854.47CAT, mg/L 6.691.96 4.521.134.970.92 5.581.24MDA, nmol/mL 16.801.56 23.073.06* 20.112.3419.702.02MPO, U/L 53.719.21 70.3715.47 62.4511.77 62.2113.90NO, mol/L 3.511.03 2.030.78* 2.950.51 2.990.43总NOS, U/mL 858.6790.64 715.0489.80733.1977.31 804.1580.23组织SOD, U/mgpro 57.3410.11 42.2612.3455.748.1253.609.87CAT, U/mgpro 6.582.34 4.631.97 5.112.02 5.271.78MDA, nmol/mgpro 0.550.09 0.690.14 0.630.11 0.620.16MPO, U/mgpro 0.490.08 0.710.21 0.620.23 0.660.19NO, mol/gpro 2.320.43 1.560.33* 1.950.372.110.26总NOS, U/mgpro 172.5442.55 130.0520.61 145.0820.11 155.4427.67* 与CN组数据比较P0.01; 与CN组数据比较P0.05; 与DM组数据比较P0.01; 与DM组数据比较P0.05 2021-6-5 15 心脏超声指标及血压比较表 4. 四组兔心脏超声基本参数及血压比较组别（n=8）CN DM DPG DPILAD, mm 6.890.53 8.210.67* 7.190.777.170.68LAEF, % 59.128.62 59.446.04 57.254.81 57.386.38LAAE, % 33.877.60 34.666.63 38.135.63 36.886.09LVESD, mm 7.721.30 7.451.12 7.882.03 7.321.59LVEDD, mm 12.251.32 11.670.89 11.541.92 12.471.61IVST, mm 1.920.23 2.950.55* 2.190.43 2.070.39PWT, mm 1.930.17 2.980.39* 2.240.292.020.25LVEF, % 72.786.08 70.256.34 69.275.22 70.464.97E/A 1.090.32 1.260.45 1.320.21 1.170.18E/e 10.293.43 9.232.67 10.812.01 9.851.49SBP, mmHg 125.308.91 119.227.39 116.006.50 108.616.75*DBP, mmHg 97.256.53 101.106.92 99.107.68 90.295.84LVEDP, mmHg -7.152.18 -5.223.11 -6.754.37 -5.502.75* 与CN组数据比较P0.01; 与CN组数据比较P0.05; 与DM组数据比较P0.01; 与DM组数据比较P0.05 2021-6-5 16 8周心脏超声检查结果 CN组 DM组 室 间 隔 肥 厚 左 房 扩 大 DM组 2021-6-5 17 结 果 (二 ) 2021-6-5 18 心房电生理指标比较 图 11-1. 四组兔IACT测定结果比较 2021-6-5 19 心房电生理指标比较 图 11-2. 四组兔PCL250ms/200ms AERPD测定结果比较 2021-6-5 20 心房电生理指标比较 AF诱 发 情 况 ：诱 发 出 AF的 动 物 数 ： CN组 1只 ， DM组 6只 ， DPG组 2只 ， DPI组 1只诱 发 出 AF的 次 数 ： CN组 2次 ， DM组 23次 ， DPG组 8次 ， DPI组 7次诱 发 部 位 ： DM组 HRA刺 激 诱 发 AF5次 ， HLA和 LLA刺 激 诱 发 AF各 9次 图 11-3. 四组兔AF诱发率比较 2021-6-5 21 心房电生理指标比较 图 11-4. Burst刺激诱发AF发作 2021-6-5 22 心房电生理指标比较 图 11-5. S1S2刺激诱发AF发作 2021-6-5 23 结 果 (三 ) 2021-6-5 24 心房肌病理检测结果 表 6. 四组兔心房肌病理检测结果比较组别 ( n=8) CN DM DPG DPILACVF, % 2.280.94 6.101.06* 3.630.79 3.090.66直径, m 10.901.55 13.121.0611.771.2711.091.07横截面积, m2 101.209.52 134.4518.24* 119.8011.12115.5212.12* 与CN组数据比较P0.01; 与CN组数据比较P0.05; 与DM组数据比较P0.01; 与DM组数据比较P0.05 2021-6-5 25 左房肌HE染色结果 2021-6-5 26 左房肌SR染色结果 2021-6-5 27 心房纤维化的相关性分析 图 12-10. A：心房纤维化程度与血糖水平呈显著正相关(r=0.715，P0.01) B：心房纤维化程度与IACT呈显著正相关(r=0.622，P0.05) 2021-6-5 28 结 果 (四 ) 2021-6-5 29 心房肌细胞动作电位的比较 图 15-2. 四组兔心房肌细胞APD90及其频率适应性变化 2021-6-5 30 ICa,L电流密度-电压（I-V）曲线 2021-6-5 31 INa电流密度-电压（I-V）曲线 2021-6-5 32 结 果 (五 ) 2021-6-5 33 心房组织TNF- mRNA表达比较 2021-6-5 34 心房组织TLR4 mRNA表达比较 2021-6-5 35 心房组织ERK2/pERK蛋白表达比较 图 22 图 23 2021-6-5 36 心房组织TGF-蛋白表达比较 图 24 2021-6-5 37 心房组织NF-B p50蛋白表达比较 图 25 2021-6-5 38 心房组织TNF-蛋白表达比较 图 26 2021-6-5 39 心房组织TLR4蛋白表达比较 图 27 2021-6-5 40 心房组织HSP70蛋白表达比较 图 28 2021-6-5 41 心房组织Cav1.2蛋白表达比较 图 29 2021-6-5 42 主要结论n 一 四 氧 嘧 啶 诱 导 形 成 糖 尿 病 家 兔 模 型 为 胰 岛 破 坏 致 胰 岛 素 分 泌 严 重 不 足 而 非 胰 岛 素 抵 抗 引 起 ,吡 格 列 酮 作 为 胰 岛 素 增 敏 剂 不 能 改 善 本 模 型 血 糖 及 胰 岛 素 水 平 ， 未 从 发 挥 降 糖 作 用 角 度 来 改 善 心 房 重 构n 二 本 糖 尿 病 模 型 可 导 致 ：1 血 清 和 心 房 组 织 中 炎 症 因 子 及 氧 化 应 激 标 志 物 浓 度 升 高 ， NF-B p50、 TNF-、 TLR4和 HSP70等 mRNA和 蛋 白 表 达 水 平 升 高 ， 炎 症 、 氧 化 应 激 反 应 明 显 增 强 ， 引 起 心 房 组 织 损 伤2 左 心 房 内 径 增 大 ， 心 房 肌 细 胞 直 径 和 横 截 面 积 增 大 ， 胶 原 容 积 分 数 升 高 ， 心 房 肌 组 织 pERK、 TGF-蛋 白 表 达 升 高 ， 心 房 明 显 纤 维 化3 心 房 肌 细 胞 I Ca,L电 流 密 度 增 加 、 INa电 流 密 度 减 少 ， APD90及 APD50延 长4 心 房 肌 IACT延 长 、 AERPD增 大 、 AF诱 发 率 明 显 升 高 2021-6-5 43 主要结论n 三 吡 格 列 酮 下 调 心 房 组 织 NF-B p50、 TNF-、 TLR4和 HSP70等 基 因 和 蛋 白 表 达 水 平 ， 降 低 炎 症 和 氧 化 应 激 指 标 浓 度 ， 具 有 较 强 的 抗 炎 抗 氧 化 应 激 效 应n 四 吡 格 列 酮 减 小 左 心 房 内 径 、 细 胞 直 径 及 横 截 面 积 ， 下 调 心 房 肌 组 织 纤 维 化 指 标 pERK、 TGF-蛋 白 表 达 ， 减 轻 糖 尿 病 导 致 的 心 房 纤 维 化 ， 一 定 程 度 上 改 善 心 房 的 结 构 重 构 n 五 吡 格 列 酮 可 改 善 增 大 的 IACT及 AERPD等 电 生 理 参 数 ， 使 AF诱 发 率 明 显 下 降 ， 可 以 恢 复 ICa,L、 INa电 流 密 度 及 延 长 的 心 房 肌 细 胞 APD 时 程 ， 不 改 变 离 子 通 道 最 大 激 活 电 位 和 反 转 电 位 ， 抑 制 糖 尿 病 引 发 的 心 房 电 重 构 现 象 2021-6-5 44 讨 论 2021-6-5 45 导 致 心 房 重 构 的 主 要 因 素 之 一 ： 炎 症 因 子 与 抗 炎 介 质 、 氧 化 剂 与 抗 氧 化 剂 的 失 衡n TLR4/NF-B信 号 转 导 通 路 激 活 （ 炎 症 、 氧 化 应 激 心 肌 损 伤 机制 的 主 要 通 路 之 一 ） ： TLR4、 NF-B 、 TNF-的 mRNA及 蛋 白表 达 增 加 TNF-过 度 表 达 引 起 心 房 肌 局 部 炎 症 加 重n 抗 炎 抗 氧 化 能 力 水 平 降 低 ： ADP、 SOD、 CAT 、 NO n 应 激 反 应 代 偿 性 蛋 白 表 达 升 高 ： HSP70， 提 示 HSP70的 表 达 量 对 氧 化 应 激 水 平 有 明 显 指 示 及 衡 量 作 用DM相关AF的主要机制- 炎症、氧化应激 2021-6-5 46 n 心 房 电 生 理 改 变 ： 心 房 间 传 导 延 迟 、 IACT延 长 ， AERPD增 大 、 增 加 复 极 的 不 均 一 性 ， 促 进 心 房 内 多 个 子 波 的 形 成 和 微 折 返 的 维 持 ， 导 致 了 AF诱 发 率 的 增 加n APD延 长 ： Pacher等 研 究 显 示 ， STZ诱 导 的 DM大 鼠 心 房 细 胞 APD90较 正 常 组 明 显 延 长n ICa,L ：8周 高 血 糖 状 态 能 够 引 起 动 物 心 肌 细 胞 Ca2+浓 度 发 生 变 化 。 Ca2+通 过 L型 钙 通 道 内 流 增 加 ， Ca2+-ATP酶 活 性 下 降 ， 肌 浆 网 重 吸 收 Ca2+能 力 降 低 ，引 发 细 胞 内 Ca2+超 载 ， 这 可 能 是 DM早 期 Ca2+通 道 改 变 的 特 点 。 如 果 钙 超 载 时 间 延长 逐 渐 加 重 ， 对 ICa,L活 性 逐 渐 产 生 负 反 馈 作 用 可 使 ICa,L减 低 ， 引 起 AERP和 APD缩短 ， AP平 台 期 消 失 以 及 AERP频 率 适 应 性 丧 失 ， 加 重 电 重 构 的 恶 化 n INa： 心 肌 细 胞 0相 上 升 速 率 下 降 ， 导 致 心 房 肌 CV减 慢 并 出 现 传 导 阻 滞 ， 增 加 了 心 房 肌 传 导 不 均 一 性 ， 有 利 于 折 返 的 形 成 ； 同 时 使 折 返 波 的 波 长 减 小 ， 心 房 内所 容 纳 的 折 返 环 数 目 增 多 ， 从 而 出 现 程 序 电 刺 激 所 致 的 AF诱 发 增 加 并 延 长 AF的持 续 时 间 ； Kume等 报 道 Ca2+超 载 可 以 下 调 INa的 基 因 表 达 导 致 其 电 流 密 度 降 低 ， 共同 构 成 离 子 通 道 重 构 的 特 征 性 表 现 ， 这 可 能 也 是 本 研 究 DM组 INa电 流 密 度 下 降 的主 要 原 因 之 一DM相 关 AF的 主 要 机 制 - 心 房 电 重 构 2021-6-5 47 主 要 影 响 因 素 ：n 持 续 高 血 糖 ： 与 心 房 纤 维 化 呈 明 显 正 相 关 ；n TGF-过 度 表 达 ： 合 成 促 心 房 折 返 的 细 胞 外 基 质 ， 心 房 易 损 性 n TLR4-MAPK-ERK信 号 转 导 通 路 激 活 ： 心 房 ERK发 生 磷 酸 化 参 与 AF早 期 心 房 纤 维 化 演 变 过 程n 心 房 扩 大 ： AF的 独 立 危 险 因 素 ， AF发 作 时 间 、 AF诱 发 率 DM相关AF的主要机制- 心房结构重构心 房 扩 大 AERP空 间 离 散 度 增 大 心 房 局 部 传 导 延 迟 、 各 向 异 性 增 加 心 房 表 面 积 增 大 、 容 纳 折 返 子 波 心房颤动激 活 AT1R-MAPK-ERK信 号 通 路 2021-6-5 48 n 抑 制 TLR4/NF-B信 号 转 导 通 路 ： 吡 格 列 酮 抗 炎 作 用 的 靶 点 对 抗 NF-B的 转 录 激 活 作 用 ， 抑 制 促 炎 性 细 胞 因 子 TNF-的 分 泌 ， 减 少 IL-1的 释 放 ， 并 减 少 氧 自 由 基 的 产 生n 提 高 保 护 性 因 子 ADP水 平 ， 发 挥 ADP对 炎 症 反 应 的 负 性 调 控 作 用n 提 高 SOD及 NO活 性 ， 减 低 高 血 糖 诱 导 的 ROS， 下 调 升 高 的 MDA水 平n 直 接 、 非 胰 岛 素 依 赖 的 血 管 舒 张 作 用n 抑 制 心 肌 肥 厚 ， 改 善 平 滑 肌 细 胞 增 生 n 抑 制 ERK信 号 通 路 ， 减 轻 心 房 间 质 纤 维 化 程 度n 抑 制 ICa,L、 上 调 INa， 改 善 离 子 通 道 重 构吡 格 列 酮 抑 制 心 房 重 构 和 AF发 生 的 主 要 机 制 2021-6-5 49 谢 谢 ！