TfR、sTfR表達(dá)與2型糖尿病大鼠大血管病變的關(guān)系

劉江月 張代娟 劉同美 郭軍堂 李香玲

(濰坊醫(yī)學(xué)院病理生理學(xué)教研室，山東 濰坊 261042)

糖尿病(DM)引起的大血管病變?nèi)绻跔顒用}性心臟病、腦血管病及周圍血管病已成為DM患者致死、致殘的主要原因。動脈粥樣硬化(AS)是2型糖尿病(T2DM)常見的伴發(fā)病之一。越來越多的證據(jù)揭示，鐵代謝和糖代謝之間存在相互影響，二者的關(guān)系可能是雙向的，即鐵代謝異?？梢杂绊懱谴x;而長期高血糖又可損傷鐵代謝通路〔1〕。鐵儲存的增加預(yù)示著T2DM的發(fā)生，鐵誘導(dǎo)的損傷還會影響到DM并發(fā)癥的發(fā)展。本研究旨在探討T2DM血管并發(fā)癥與鐵代謝之間的關(guān)系。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗動物 健康雄性 Wistar大鼠，清潔級，日齡30～50 d，體重160～180 g，由山東魯抗醫(yī)藥股份有限公司實(shí)驗動物中心提供，許可證號SCXK魯20090017。

1.2 主要試劑 鏈脲佐菌素(STZ)(美國Sigma公司);胰島素放免試劑盒(北京原子高科技股份有限公司);血糖(BS)試劑盒(中生北控生物科技股份有限公司產(chǎn)品);糖化血紅蛋白(HbA1c)測試盒(美國Bio公司);轉(zhuǎn)鐵蛋白受體(TfR)多克隆抗體(美國Sigma公司);sTfR酶聯(lián)免疫吸附法試劑盒(美國BPB生物醫(yī)學(xué)公司生產(chǎn))。

1.3 動物分組及模型建立 Wistar大鼠分為對照組、模型組各10只。①對照組:喂以標(biāo)準(zhǔn)飼料不作任何處理(蛋白質(zhì)占23%，碳水化合物占53%，脂肪占5%);②模型組:動物以自制高糖高脂飼料喂養(yǎng)1個月(含碳水化合物占48%，脂肪占22%，蛋白質(zhì)占20%)誘導(dǎo)胰島素抵抗后，按25 mg/kg腹腔注射STZ誘發(fā)DM，2 w后測量尾靜脈血糖濃度達(dá)到16.7 mmoL/L為建模成功標(biāo)準(zhǔn)。

1.4 檢測項目及方法 各組分別于最后1 d禁食12 h。然后腹腔注射3%戊巴比妥鈉1 ml/kg，麻醉固定后，快速由頸總動脈取血4～5 ml，室溫靜置20 min后，離心10 min，分離血清，檢測BS、采用微柱親和層析法測定HbA1c、放射免疫法檢測胰島素(INS)及sTfR水平。同時取主動脈壁，分別固定、－80℃超低溫冰箱保存，以備電鏡觀察和TfR mRNA表達(dá)檢測。

2 結(jié)果

2.1 實(shí)驗大鼠一般情況 對照組大鼠毛色光澤，活動自如，活潑，飲食正常。模型組大鼠體重增長較快，皮下脂肪厚，但隨實(shí)驗進(jìn)程，毛色色澤暗淡，活動減少，精神狀態(tài)較差，進(jìn)食量減少。

2.2 各組BS、HbA1c、INS、ISI值的比較 模型組BS、HbA1c、INS均明顯高于對照組，而ISI明顯低于對照組(P＜0.05)。見表1。

2.3 各組總膽固醇(TC)、甘油三酯(TG)、低密度脂蛋白(LDL)、高密度脂蛋白(HDL)水平比較 模型組 TC、TG、LDL水平均明顯高于對照組，而HDL明顯低于對照組(P＜0.05)。見表2。

2.4 血清sTfR水平的比較 模型組大鼠血清sTfR較對照組顯著升高〔(4.25±0.18)vs(2.92±3.75)mg/L，P＜0.05〕。

2.5 主動脈壁平滑肌細(xì)胞TfR mRNA表達(dá) 模型組大鼠主動脈壁平滑肌細(xì)胞TfR mRNA表達(dá)較對照組明顯升高(0.826±0.003 vs 0.213±0.001，P ＜0.05)。

2.6 T2DM大鼠主動脈弓動脈壁內(nèi)皮細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)的影響對照組大鼠主動脈壁平滑肌細(xì)胞核內(nèi)異染色質(zhì)成團(tuán)塊狀分布于核周，胞質(zhì)內(nèi)有正常形態(tài)和大小的粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基復(fù)合體和線粒體，所觀察的粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上都有豐富的核糖體。模型組可見主動脈壁平滑肌細(xì)胞成異常改變，核內(nèi)電子密度升高，異染色質(zhì)增多，胞質(zhì)內(nèi)大量線粒體出現(xiàn)明顯嵴斷裂、空泡樣變、髓鞘樣變，高爾基復(fù)合體內(nèi)出現(xiàn)大空泡。見圖1。

2.7 血清 sTfR 水平與 BS、HbA1c、INS、ISI、TC、TG、LDL、HDL的關(guān)系 模型組 sTfR水平與 BS、HbA1c、INS呈明顯正相關(guān)(r=0.23、0.26、0.21，P ＜0.05)，與HDL呈負(fù)相關(guān)(P ＜0.05)。

表1 各組大鼠BS、HbA1c、INS、ISI的比較=10)

表1 各組大鼠BS、HbA1c、INS、ISI的比較=10)

與對照組比較:1)P＜0.05，下表同

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表2 各組大鼠TC、TG、LDL、HDL的比較，n=10)

表2 各組大鼠TC、TG、LDL、HDL的比較，n=10)

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3 討論

近年來Brownlee〔2〕提出，高血糖致內(nèi)皮細(xì)胞線粒體活性氧簇(ROS)生成增加是DM血管病變發(fā)病機(jī)制中的關(guān)鍵因素。而鐵是體內(nèi)最重要的脂質(zhì)過氧化反應(yīng)促進(jìn)劑，可啟動或催化Haber-Weiss反應(yīng)，產(chǎn)生ROS，并能使低活性自由基轉(zhuǎn)變?yōu)楦呋钚宰杂苫?，特別是通過Fenton反應(yīng)產(chǎn)生羥基。高活性自由基及其他氧化產(chǎn)物是損傷血管舒張及引起內(nèi)皮細(xì)胞內(nèi)生性抗氧化劑缺失的主要因子。同時鐵和ROS可作為生長因子促進(jìn)血管平滑肌增生，在動脈硬化粥樣斑塊形成過程中，鐵蛋白基因表達(dá)是提高的〔3〕。另有研究發(fā)現(xiàn)，AS的動脈內(nèi)膜細(xì)胞質(zhì)含鐵量明顯高于AS組織，且鐵沉積量與AS程度直接相關(guān)〔4〕。本研究提示T2DM大鼠大血管病變可能與TfR mRNA高表達(dá)有關(guān)，而TfR mRNA高表達(dá)與高糖導(dǎo)致的血管內(nèi)皮細(xì)胞ROS生成增加及氧化應(yīng)激反應(yīng)增強(qiáng)有關(guān)。

胰島素是一種合成激素，它刺激細(xì)胞攝取許多營養(yǎng)素。腸道吸收非血紅素鐵是與人體的需求緊密相關(guān)的，人體內(nèi)總鐵儲存正常時這種鐵的攝取量很小。然而，血紅素鐵的吸收卻不依賴于總鐵含量。穩(wěn)態(tài)下，循環(huán)鐵是通過高親和力的特異的轉(zhuǎn)鐵蛋白受體從血液中吸收的，并與轉(zhuǎn)鐵蛋白結(jié)合在一起。TfR復(fù)合物被吞入細(xì)胞后，釋放進(jìn)入一個無酸性的細(xì)胞間隔中，消化成為細(xì)胞基本的組成成分。胰島素可以顯著加速脂肪細(xì)胞攝取鐵，將TfR重新由細(xì)胞內(nèi)膜間隔分布到細(xì)胞表面，從而介導(dǎo)細(xì)胞對鐵的攝取，致使細(xì)胞內(nèi)鐵超負(fù)荷。在鼠神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞上發(fā)現(xiàn)，INS也影響鐵蛋白合成的增加〔5〕。更重要的是，TfR使得胰島素敏感的葡萄糖載體和胰島素樣生長因子受體在微粒體膜上聚集，意味著胰島素調(diào)節(jié)鐵的攝取與其調(diào)節(jié)葡萄糖的轉(zhuǎn)運(yùn)存在著關(guān)聯(lián)。相反地，鐵也影響胰島素的功能。鐵干擾胰島素限制肝糖輸出的作用。鐵負(fù)荷增加可以抑制肝臟攝取和清除胰島素，干擾胰島素對肝糖原異生的抑制作用，造成循環(huán)中高胰島素血癥〔6〕。這樣，胰島素與鐵潛在的相互作用形成惡性循環(huán)，加重胰島素抵抗和誘導(dǎo)DM的發(fā)生。本研究提示高胰島素血癥可能導(dǎo)致鐵代謝紊亂，T2DM大鼠大血管病變可能與高胰島素血癥導(dǎo)致鐵代謝紊亂有關(guān)。

1 Fernandezr JM，Lope BA，Ricart W.Cross-talk between iron metabolism and diabetes〔J〕.Diabete，2002;51(8):2348-54.

2 Brownlee M.Biochemistry and molecular cell biology of diabetic complications〔J〕.Nature，2001;414(3):813.

3 Wu EX，Kim D，Tosti CL，et al.Magnetic resonance assessment of iron overload by separate measurement of tissue ferritin and hemosiderin iron〔J〕.Ann N Y Acad Sci，2010;1202(2010):115-22.

4 Vlasakova Z，Pelikanova T，Kazadova L，et al.Serum ferritin，oxidation and risk factors for atherogenes in healthy of spring of hypertensive patients〔J〕.Vnitr Lek，2002;48(2):105-11.

5 Cameron NE，Cotter MA.Effects of an extracellular metal chelator on neurovascular function in diabetic rats〔J〕.Diabetologia，2001;44(5):621-8.

6 賈 悅，董凌燕.鐵元素在糖尿病中的作用〔J〕.國外醫(yī)學(xué)·內(nèi)科學(xué)分冊，2004;31(5):201.