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糖尿病小鼠心肌缺血易损性增加的新机制FoxO1表达增加及其介导的PPARγ下调

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一、糖尿病与缺血性心脏病

二、叉头转录因子 O1 1．叉头转录因子 O1 概述

四、FoxO1 与 PPARγ 的关系

五、糖尿病缺血性心肌病中 FoxO1 作用及其下调 PPARγ 的研究价值

正文

实验一 糖尿病小鼠心肌 FoxO1 变化及其对心肌缺血/再灌注损伤的影响

1 材料

2 方法

3 结果

4 讨论

5 小结

实验二 抑制糖尿病小鼠心肌 FoxO1 表达对缺血再灌注损伤的影响及其机制

1 材料

2 方法

3 结果

4 讨论

5 小结

实验三 FoxO1 对乳鼠心肌细胞缺氧/复氧的影响及其机制

1 材料

2 方法

3 结果

4 讨论

5 小结

结论

参考文献

个人简历和研究成果

致谢

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摘要

研究背景：
　　糖尿病在我国发病率高，并发症多，严重威胁国人的健康和生命安全。研究表明，糖尿病患者死亡终末事件的最主要病因是心血管疾病尤以缺血性心脏病为主，这类患者不仅血管管腔狭窄、管壁硬化，而且心肌细胞受损，缺血缺氧耐受性降低，对缺血缺氧损伤敏感性增加，从而导致心肌缺血/再灌注损伤后心梗面积增大、细胞凋亡增加、心功能下降明显、病情严重、死亡率高。现已证实糖尿病患者心肌细胞所处的高糖、低胰岛素及胰岛素抵抗等细胞外环境是诱发及加重缺血性心脏病的重要原因。但是迄今为止，我们对其造成心肌细胞损伤的分子机制并未完全清楚。
　　近年研究发现过氧化物酶体增殖物激活受体γ不仅存在于脂肪细胞，而且在心肌细胞内也有表达，过氧化物酶体增殖物激活受体γ受体激动剂上调其在心肌中的表达会减轻心肌缺血/再灌注损伤，改善损伤后心功能。而FoxO1作为磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B底物，其表达量及转录调节受到体内胰岛素的高度调控，FoxO1在糖尿病机体内因胰岛素缺乏而表现出高活性状态，参与细胞的转录调节。现有的研究已经证实FoxO1在脂肪细胞中会抑制过氧化物酶体增殖物激活受体γ的表达，抑制脂肪细胞分化，加重胰岛素抵抗。
　　但是，FoxO1是否在糖尿病心肌缺血/再灌注损伤中发挥作用及其作用是否通过过氧化物酶体增殖物激活受体γ调控却不得而知，这有待于我们进一步研究。
　　研究目的：
　　1．观察糖尿病小鼠心肌中FoxO1表达变化，研究FoxO1在糖尿病小鼠心肌中表达变化对缺血/再灌注损伤的影响。
　　2．研究 FoxO1在心肌缺血/再灌注损伤中是否通过调控过氧化物酶体增殖物激活受体γ而发挥其作用的机制。
　　3．培养乳鼠心肌细胞，在细胞水平验证FoxO1变化对心肌细胞缺氧/复氧的影响及其调控PPARγ的作用机制发生在心肌细胞内，从而明确FoxO1在糖尿病心肌细胞中作用及PPARγ调控机制。
　　实验方法：
　　1．糖尿病小鼠模型制备：DM小鼠给予高糖高脂饮食及一次小剂量STZ(0.1mol/L柠檬酸缓冲液溶解)腹腔注射，注射剂量为100mg/Kg，待模型构建完成后，采取各组小鼠尾部血检测空腹血糖，以空腹血糖值＞10mmol/L作为造模成功的标准。
　　2．FoxO1SiRNA点注射：DM+FoxO1SiRNA+I/R组小鼠在预行心肌I/R结扎点下方，侧面及背后三个部位行FoxO1SiRNA点注射，注射量为20μg/点，待点注射48h后行心肌I/R手术。
　　3．制备小鼠心肌I/R模型（缺血30min,再灌注3h、24h）:缺血30min再灌注3h后，检测心肌细胞凋亡、caspase-3活性、FoxO1和PPARγ表达量；再灌注24h后检测心肌梗死面积和小鼠术后24h心功能变化
　　4．制备乳鼠心肌细胞缺氧/复氧模型（缺氧3h,复氧6h）:高糖孵育心肌细胞，转染进去 FoxO1SiRNA成功后，复氧6h后检测细胞凋亡、FoxO1和PPARγ表达量。
　　实验结果：
　　1．与Control+Sham相比，DM小鼠心肌FoxO1表达增高（P<0.01）；与 I/R组相比，DM+I/R组小鼠心肌缺血再灌注损伤后，心梗面积增加（P<0.05），心肌细胞凋亡及caspase-3活性增高（P<0.01）.
　　2．与DM+I/R组相比，DM+FoxO1SiRNA+I/R组小鼠心肌FoxO1SiRNA点注射下调FoxO1表达后,心梗面积及caspase-3活性减小（P<0.05），心肌细胞凋亡减少（P＜0.01），PPARγ表达增加（P<0.01），术后24h心功能增加（P<0.05）；与DM+scramble+I/R组相比，DM+FoxO1SiRNA+I/R组小鼠心梗面积及caspase-3活性减小（P<0.05），心肌细胞凋亡减少（P＜0.01），PPARγ表达、术后24h心功能增加（P<0.05）。
　　3．与HG+FoxO1SiRNA+H/R组相比较，HG+H/R组心肌细胞 FoxO1表达增加（P<0.05）、细胞凋亡增加（P<0.01），PPARγ表达下降（P<0.05）；HG+scramble+H/R组心肌细胞FoxO1表达、细胞凋亡增加（P<0.05），PPARγ表达下降（P<0.05）。
　　结论：
　　1．糖尿病小鼠心肌的FoxO1表达较正常小鼠明显增高，其表达量增高会引起心肌缺血再灌注损伤加重，而下调心肌中FoxO1表达会减轻缺血再灌注损伤。所以，FoxO1表达增加是加重糖尿病心肌缺血再灌注损伤的重要因素，FoxO1可能会成为预防及治疗糖尿病缺血性心脏病的新治疗靶点。
　　2．糖尿病小鼠心肌中FoxO1表达与PPARγ表达呈负相关，当下调心肌FoxO1表达后，心肌中的PPARγ表达会增加。FoxO1对糖尿病心肌损伤与调控细胞内PPARγ转录过程有关，下调PPARγ表达量，加重心肌缺血再灌注损伤。
　　3．高糖孵育的乳鼠心肌细胞下调细胞内FoxO1表达同样引起细胞缺氧/复氧损伤减轻，PPARγ表达增加。

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