您好,欢迎来到五一七教育网。
搜索
您的当前位置:首页FGF21siRNA对STZ诱导的1型糖尿病小鼠心脏功能的影响

FGF21siRNA对STZ诱导的1型糖尿病小鼠心脏功能的影响

来源:五一七教育网
Feb.2017.37(1) 实验动物与比较医学Laboratory Animal and Comparative Medicine ・doi:10.3969/j.issn.1674—5817.2017.01.001 论 著・ FGF21siRNA对STZ诱导的1型 糖尿病小鼠心脏功能的影响 陈翠 ,孟哲颖1,郑元义1,胡兵1-一,申锷1,2,3 (1.上海交通大学附属第六人民医院,上海200233; 2.上海超声医学研究所,上海200233; 3.上海交通大学医学院附属同仁医院,上海200336) [摘要】 目的 探讨成纤维细胞生长因子21(FGF21)siRNA对链脲佐菌素(STZ)诱导的l型糖尿病 (T1DM)小鼠心脏功能的影响机制。方法 l6只8周龄雄性C57BL/6J小鼠随机分为正常对照组 =6),FGF21siRNA对照组( =10),16只T1DM模型小鼠分为T1DM组 =6),T1DM+FGF21siRNA 组( =1O)。T1DM模型由单次腹腔注射STZ(150 mg/kg)建立。8周后行FGF21siRNA给药。实验 到达终点时采用小动物高分辨超声仪测量小鼠心脏功能;光学显微镜下HE染色观察心肌细胞形态, Masson染色观察纤维化程度,利用实时PCR技术检测心肌组织Oc一肌球蛋白重链(Oc.MHC),B一肌 球蛋白重链(B—MHC),心房钠尿肽(A^ )、I型胶原(Col I)和III型胶原(Col III)及FGF 21 mRNA 的表达含量。结果与正常对照组小鼠相比,T1DM小鼠的心脏功能减低,心肌细胞肥大,胶原 FGF21siRNA能降低1型糖尿病小鼠的 纤维增生,伴随小鼠心肌组织A州。、0c.MHC、[5-MHC、Col I、cDf III mRNA表达增加,T1DM 小鼠经FGF 21siRNA处理后上述表现进一步加重。结论心脏功能,其机制可能与心肌肥大和心肌纤维化有关。 [关键词]成纤维细胞生长因子21(FGF 21)siRNA;1型糖尿病(T1DM);糖尿病心肌病;心肌肥大; 心肌纤维化 [中图分类号]Q95—33[文献标识码]A 【文章编号]1674-5817(2017)01—0001—05 1972年Rubler等【 】研究了4例伴有充血性心力 衰竭的糖尿病患者,其冠状动脉正常,没有其他引 起充血性心力衰竭的病因,他们提出该疾病是由糖尿 病心肌病导致。Bell等【z]将糖尿病心肌病定义为与 冠状动脉疾病不相关的疾病,它以舒张功能障碍为 特征,少有明显的临床表现,除非并发高血压(临 床表现明显时)和/或心肌缺血(临床表现严重时)。 成纤维细胞生长因子21(fibroblast growth factor 产生和分泌【 。FGF21也在其他组织中表达,例如 心肌[4]。FGF21作为内源性的物质代谢调节因子,其 与肥胖、糖尿病及代谢综合征等代谢性疾病的关系 研究已成为热点,人血清FGF21在上述疾病中表达 的升高提示FGF21参与代谢性疾病的发生发展【5 。1 然而,FGF21对心脏的作用还有待深入研究。现有 研究『71表明FGF21通过促进大量抗氧化基因表达阻止 心脏肥大,并且以自分泌形式抑制活性氧形成。1型 糖尿病(TIDM)大鼠的心脏FGF21 mRNA表达与糖尿 病进展呈正相关 。本实验拟用STZ诱导的小鼠 21,FGF21)是含有209/210个(人/啮齿类动物)氨基 酸残基组成的多肽,主要由肝脏、脂肪组织及胸腺 【收稿日期]2016—09—06 T1DM模型,应用FGF21siRNA降低小鼠FGF21的表达, 【基金项目】国家自然科学基金面上项目(NO.81270208) [作者简介】陈翠(1989.),女,临床医学硕士研究生。 E—mail:sjtuchencui1989@163.com 【通讯作者】申 锷(1968.),女,主任医师,从事糖尿病心肌病 研究。E.mail:shene126@126.com 观察小鼠心脏功能变化、心肌组织Oc一肌球蛋白重链 (0c.myosin heavy chain,0【.MHC)、D一肌球蛋白重链 ([ ̄-myosin heaw chain, ̄MHC)、心房钠尿肽(ANP)、 I型胶原(Col I)和Ⅲ型胶原(ColⅢ)表达,从功能及结 构方面探讨FGF2 1对糖尿病心肌病的影响机制。 2 实验动物与比较医学Laboratory Animal and Comparative Medicine 1材料与方法 1.1糖尿病动物模型建立及分组 1.4光学显微镜下观察心肌细胞形态及胶原纤维 小鼠左心室心肌组织用体积分数10%中性甲醛 固定,脱水、清洗、石蜡包埋后制成切片,HE染 SPF级雄性C57BL/6J小鼠40只,5--6周龄,体 质量18 ̄20 g,购于上海斯莱克实验动物有限公司 [SCXK(沪)2007—0005】,于上海交通大学附属第六 人民医院动物实验中一t ̄,[SYXK(沪)201 1-0128]操作实 验。小鼠达8周龄后,随机选取20只通过一次性 色及Masson染色后在光学显微镜下观测并摄片。 1.5实时PCR检测 使用Trizol试剂抽提总RNA并检测浓度和纯度, 取2 总RNA按照M—MLV逆转录酶行反转录(RT), 合成cDNA,加入特异引物(引物序列见表1)及PCR 腹腔注射链脲佐菌素(STZ)(150 mg/kg)建立T1DM 所需试剂,行PCR循环。检测目的基因 一MHC、  ̄3-MHC、Col I和Col III、AⅣP及FGF 21 mRNA。 甘油醛一3一磷酸脱氢酶(GAPDH)作为内参。总反应 体积为2O UL,扩增条件为94℃预变性5 min,94℃ 60 S,62 oC40 S,72℃60 S,延伸10 min,内参 小鼠模型,48 h后经鼠尾静脉采血并检测,血糖大于 16.7 mmol/L为成模。本实验中成模率80%,成模后 随机选取同等数量正常组小鼠16只,共32只小鼠分为 4组:正常对照组( =6),FGF21siRNA对照组( =10), T1DM(n---6),T1DM+FGF21siRNA组(n=10)。成模8 扩增27个循环,目的基因扩增32个循环。以目的 基因B—MHC、0c.MHC、ANP、Col I、Col III及 周后行FGF2lsiRNA尾静脉注射,给药剂量为5 Bg/g, 实验于给药72 h后结束。 1.2主要试剂及仪器 STZ(美国Sigma公司),Onetouch II血糖仪(美 国强生公司);小动物用高分辨超声仪(Vevo2100,加 拿大VisualSonics公司);FGF21siRNA(Genepharma, FGF2 1与GAPDH比率做定量分析。 1.6统计学处理 用SPSS2 1.0统计软件包完成数据统计分析, 计量资料以均数±标准差表示,组问比较用单因素 方差分析(One.way ANOVA),两两比较用 检验, P<0.05为差异有统计学意义。 上海),DEPC水,转染试剂,葡萄糖,Trizol试剂 (美国Sigma公司)。 1.3超声心动图技术测量心脏功能 2结果 2.1糖尿病小鼠体质量及血糖变化 STZ注射后48 h小鼠较正常组小鼠体质量降 低,血糖升高(P<O.05),表明造模成功。各组小 鼠体质量及血糖变化(表2)。 2.2糖尿病小鼠心脏功能变化 相比于正常对照组,T1DM组小鼠EF,FS明显 减低 《0.05);T1DM+FGF21siRNA组比T1DM组EF和 于实验终点使用小动物高分辨超声仪检测小鼠 心脏功能:腹腔注射质量分数1.5%戊巴比妥钠进行 麻醉(0.1 mL/20 g),然后将小鼠固定在37℃的恒温 垫上,小鼠四肢末端用4个电极连接。获取胸骨 旁长轴切面M型超声心动图,测定左心室舒张末 期内径(LVIDd),左室收缩末期内径(LVIDs),取 3个持续心动周期的平均值作为原始数据,软件自 动测算左室短轴缩短率(fractional shortening,FS), 左室射血分数(ejection fraction,EF)。 FS进一步减tk ̄(P<O.05);但FGF21siRNA对照组与正常 对照组差异不具有统计学意义(P>O.05)(表3、图1)。 表1[ ̄-MHC,0【-MHC,Col I,Col III,ANP,FGF21,GAPDH的PCR扩增引物 Table 1 Primer sequence of[ ̄-MHC,0【-MHC,Col I,Col III,ANP,FGF21,GAPDH Feb.20 1 7,37(1 实验动物 比较l父学Laboratory Animal and Comparative Medicine 表2各组小鼠体质量及血糖 Table 2 Changes of body weight and blood glucose in mice 3 沣: j 常埘照纠儿E较 P<0.05 2.3心肌细胞形态改变及胶原纤维增生 与正常埘j!{{组小鼠心肌细胞( 2A)比较, TlDM绀小鼠心肌排列紊 L,心肌细胞肥大,细胞 核增大(图2C) FGF2l siRNA处理TIDM小鼠后,心 表3小鼠心脏功能变化 Table 3 Cardiac function of mice in each group % 肌细胞肥大 俊及细胞核增大程度l史 蒋( 2D), 单纯FGF 2l siRNA处 细则末见 显改变(图2B)。 Masson染色I_},J FGF21 siRNA处 后fI勺TlDM小 鼠(图2H)较术处 小鼠(图2G)胶 纤维 增 汁: P<0 05 JF 0对照组比较, P<0.05: j T1 DM组比较 JJlJ,正常埘照 ( 2E)与FGF2l siRNA组(图2F) 汴:a:IF常对照组:b:TIDM;c:FGF2I siRNA对照 :d:T1DM+FGF21 siRNA纠【 图1小鼠心脏超声表现 Figure 1 Ech0cardi0graphy performance of mice A:JIi 0对照纠l(HE×40):B:FGF21 siRNA对照组(HE×40):C:T1DM组【(HE×40):D:T1DM+FGF2 I siRNA红I(HE×40): E: f 对照组(Mass0n×40):F:FGF21 siRNA对照坌ll(Masson×40);G:T1DM ̄ll(Masson×40):H:TIDM+FGF21siRNA (Masson×40) 图2小鼠心肌细胞形态及胶原纤维增生 Figure 2 Cardiomyocytes morphology and collagen fibro proliferation 4 实验动物与比较医学Laboratory Animal and Comparative Medicine 未见明显差异。 2.4 FGF21siRNA沉默效果 与正常对照组比较,FGF21siRNA处理组心肌组 织内FGF 21 mRNA表达水平降低(P<0.05),表明 FGF21siRNA有效沉默FGF 21 mRNA表达(图3)。 2.5心肌组织B,0c.MI-IC、Col I、Col III、ANP变化 与正常对照组比较,T1DM组小鼠心肌组织 内13/aMHC比值及ANP,Col I,Col HI表达水平均升 高(P<O.05);T1DM+FGF21siRNA组13/aMHC比值 及ANP,Col I,Col III表达水平较T1DM组升高 (P<0.O5):但FGF21 siRNA对照组与正常对照组差异 不具有统计学意义(P>0.O5)(表4)。 正常对照组 FGF21sIRNA组 与正常对照组比较, P<0.05 图3 FGF21siRNA处理组FGF21mRNA表达量 Figure3 ExpressionofFGF21mRNAincard ̄ctissueofmice treated with FGF21siRNA 表4各组小鼠,blE.i ̄q ̄/fa-MHC、ColI、ColIH、ANP变化 Table 4 Changes of ̄/a-MHC,Col I,Col III,ANP in cardiac itssue of mice {l} 僻靛目聿vN 基 :i! ● 毫 |一P 2 O 注:与正常对照组比较, P<0.05;与DM比较, <0.05 3讨论 血清FGF21与心血管疾病关系密切,动脉粥样 pm—MHC比值进一步升高,差别具有统计学意 义,符合光学显微镜下观察到的心肌细胞肥大表 现。实验结果表明FGF21siRNA可促进心肌组织中 硬化、冠心病、心肌缺血,心脏肥大,糖尿病心肌 病的患者血清中FGF21含量增加『3]。外源性FGF21 ANP表达及升高p/a.MHC比值。以往的研究[101报 道高血糖引发糖尿病心肌病并且启动一系列刺激因 素进而引起心肌纤维化及胶原沉积,心肌纤维化主 要表现为心肌胶原含量增加,胶原类型及胶原比例发 干预能显著预防DM早期诱导的心肌细胞凋亡f81,内 源性FGF21在糖尿病状态下也能发挥抗心肌细胞凋 亡作用 。本实验应用STZ构建DM病小鼠模型, 通过FGF21siRNA降低小鼠心肌中FGF21 mRNA表 达,研究FGF2l与糖尿病心肌病的关系。超声心 动图检查显示T1DM组小鼠心脏功能低于正常组, 经过FGF21siRNA处理后心脏功能进一步降低,表明 FGF21 siRNA可降低心脏射血分数及左室短轴缩短 率,降低T1DM小鼠的心脏功能。 B/0c.MHC比值及ANP是反应心肌肥大的代表 性指标。与正常对照组小鼠相比,T1DM组小鼠心 生改变,心肌组织中主要含有Col I和Col III。本 实验中T1DM组小鼠较正常组小鼠心肌组织中Col I、 Col Ill表达显著增加,FGF2lsiRNA处理后表达程 度进一步增加,这与光学显微镜下观察到胶原纤维 增生进展表现一致,表明FGF21siRNA可引起心肌 组织胶原纤维增生。 本实验结果显示:FGF21siRNA可引起心肌肥大 和心肌纤维化,使心脏功能减低;该作用可能是通 过影响心肌肥大及心肌纤维化关键基因转录水平的 表达实现的。 肌组织中ANP表达明显增加,p/a.MHC比值明显升 高,FGF21 siRNA处理后,ANP表达进一步增加, Feb.2017.37(1) 实验动物与比较医学Laboratory Animal and Comparative Medicine 5 参考文献: [1】Rubler S,Dlugash J,Yuceoglu YZ,et a1.New type of cardiomyopathy associated with diabetic glomerulosclero— [6]Mraz M,Bartlova M,Lacinova Z,et 1.Serum aconcentrations and tissue expression of a novel endocrine regulator fibro. blast growth factor-21 in patients with type 2 diabetes and obesity[J].Clin Endocrinol,2009,71(3):369—375. [71 Planavila A,Redondo AI,Ribas F,et a1.Fibr0blast growth factor21protectstheheartfromoxidative stress【J】.Cardiovasc sis【J].Am J Cardiol,1972,30(6):595—602. [2】Bell DS.Diabetic cardiomyopathy[J].Diabetes Care,2003, 26(10):2949—295 1. 【3】Cheng P,Zhang F,Yu L,et a1.Physiological nd apharmaco— logical roles of FGF21 in cariovasdculr aisdeases[J].J Diabe— tes Res,2016,2016:1540267. Res,2015,106(1):19—31. [8】张芳芳,林秀飞,陈聪聪,等.Akt在FGF21预防糖尿病心 肌病中的作用研究[J].温州医科大学学报,2016,46(7): 490—496,502. [4】ZhangC,HuangZ,Gu J,eta1.Fibroblast growthfactor21 protects the heart from apoptosis in a diabetic mouse model via extracellular signal・-regulated kinase 112一dependent sig- [9]Planavila A,Redondo I,Hondares E,et a1.Fibroblast growth factor 21 protects against cardiac hypertrophy in mice[J】. Nat Commun,2013,4:2019. nailing pathway[J】.Diabetologia,2015,58(8):1937—1948. [10]AnejaA,TangWH,BansillS,aeta1.Diabeticcardiomyopathy: insights into pathogenesis,diagnostic challenges,and thera— 【5]WooYC,XuA,WangY,eta1.Fibroblastgrowthfactor21 as n aemerging metabolic regulator:clinical perspectives[J].Clin peutic options[J1.Am J Med,2008,121(9):748—757. Endocrinol,2013,78(4):489—496. Reduction of Cardiac Function Induced by FGF21siRNA in Type 1 Diabetic Mice CHEN Cui ,MENG Zhe—ying ,ZHENG Yuan—yi ,Hu Bing ,一,SHEN E ’ r_f.Shanghai Jiaotong Univesity Afilifated No.6 Hospital,Shanghai 200233,China 2.Shanghai Institute of Ultrasound in Medicine,Shanghai 200233,China 3.Tong Ren Hospital,Shanghai Jiaotong University School fMediocine,Shanghai 200336,China 【Abstract】 Objective To investigate the effects of Fibroblast growth factor 2 1(FGF2 1)siRNA on cardiac function in type 1 iabetdic(T1DM)mice and explore the mechanisms of actions.Methods Sixteen C57BL/6J mice were randomly divided into,control group and FGF2 1 siRNA control group,sixteen T1DM model mice were divided into T1DM group and T1DM+FGF21siRNA group,type 1 diabetes was induced by STZ.Cardiac function was analyzed by echocardiography,morphological changes of cardiomyocytes were observed by HE staining,collagen fiber was observed by Masson staining,the expression of O【.myocin heavy chain(0【一MHC),D—myocin heavy chain(p-MHC),atrial natriuretic peptide(ANP),type I collagen(Col I)and type III collagen(Col III)of myocardium were detected by Real—time PCR.Results The expression of 0c—MHC,-MHC,ANP,Col I and Col III in myocardium of T1DM mice treated wih tFGF21siRNA were increased compared to those of untreated ones.Cardiac function,cardiomyocyte hypertrophy and collagen fiber proliferation of treated mice were worse than those of untreated ones.Conclusion FGF21siRNA may contribute to cardiac malfunction T1DM mice,which may associate with the development of myocardial hypertrophy,myocardial fibrosis. [Key words】FGF21siRNA;Type 1 diabetic(T1DM);Diabetic cardiomyopathy;Myocardial hypertrophy; Myocardial fibrosis 

因篇幅问题不能全部显示,请点此查看更多更全内容

Copyright © 2019- 517ttc.cn 版权所有 赣ICP备2024042791号-8

违法及侵权请联系:TEL:199 18 7713 E-MAIL:2724546146@qq.com

本站由北京市万商天勤律师事务所王兴未律师提供法律服务