血糖异常对心肌梗死大鼠内质网应激介导心肌细胞凋亡的作用和机制研究

内质网应激（ERS）介导的细胞凋亡对于急性心肌梗死（AMI）心肌细胞丢失和功能异常具有重要的病理生理意义。我们已发表的研究表明，空腹血糖水平与AMI死亡率呈U型曲线，轻-中度血糖下降（≤5.0mmol/L）可导致死亡率增加，但机制不明，需抢先研究。体外实验显示，培养基葡萄糖浓度与ERS标志蛋白GRP78/BIP的表达也呈U型曲线。据此提出假说：AMI血糖异常（高、低血糖）通过影响GRP78/BIP表达调节ERS介导的心肌细胞凋亡。本项目拟通过在体/离体模型观察血糖异常对GRP78/BIP、ERS感受蛋白及凋亡信号分子等表达的影响，确定血糖异常对ERS介导的心肌细胞凋亡的作用、作用靶点和信号通路，明确AMI前/后血糖异常对ERS介导的心肌细胞凋亡的不同作用，探索阻断ERS信号通路对血糖异常诱导ERS致心肌细胞凋亡的保护作用。本项目将为进一步探索AMI危险因素及降低死亡率提供新理论、新靶点。

本研究观察血糖异常下急性心肌梗死（AMI）大鼠心肌组织形态学变化及血糖异常是否会加重AMI大鼠心肌组织的凋亡程度，确定血糖异常加重AMI大鼠心肌组织凋亡程度是否通过内质网应激（ERS）途径介导的，并进一步探讨高、低血糖AMI大鼠ERS介导心肌细胞凋亡的具体途径，进而为研发与应用阻断ERS药物提供证据。以SPF级健康雄性Wistar大鼠为研究对象，依据随机原则将动物分成6组：低血糖假手术组（SL）、正常血糖假手术组（SN）、高血糖假手术组（SH），低血糖AMI组（ML）、正常血糖AMI组（MN）和高血糖AMI组（MH）。采用注射胰岛素5U/kg或25%葡萄糖1.5g/kg，同时结扎左冠状动脉前降支的方法建立大鼠低、高血糖兼AMI模型。结果：1. 血糖仪检测高、正常、低血糖组动物血糖值分别为≥16 mmol/L，5-7 mmol/L和≤3.6 mmol/L。2. HE染色：SN组心肌组织形态学接近正常；SL、SH组少量心肌细胞核仁固缩，细胞核几乎无聚集。MN组心肌细胞核仁轻度固缩，细胞核出现聚集；ML、MH组心肌细胞核仁大量固缩，细胞核在边缘区发生大量聚集，少数心肌组织边缘区出现坏死。3. TUNEL凋亡检测：SL、SH组心肌细胞凋亡程度与SN组无显著性差异，AMI组心肌细胞凋亡程度显著大于假手术组，ML、MH组心肌细胞凋亡程度显著大于MN组。4. 免疫组化、RT-PCR及Western Blot检测：GRP78在ML、MH组显著高于MN组；ATF6在ML组显著高于MN组，IRE-1在ML、MH组显著高于MN组，PERK在ML、MN、MH组无显著差异；Caspase 12在ML、MN、MH组无显著差异，CHOP在ML、MH组显著高于MN组。上述蛋白在假手术组不同血糖水平间无显著差异，且在AMI组表达均显著高于假手术组。结论：血糖异常可使AMI大鼠心肌组织形态学发生病变及心肌细胞凋亡程度加重。血糖异常加重AMI大鼠心肌细胞的凋亡程度确实通过ERS途径介导的。高血糖主要通过IRE-1途径激活下游凋亡信号分子CHOP介导心肌细胞的凋亡。低血糖主要通过IRE-1和ATF6途径共同激活下游凋亡信号分子CHOP介导心肌细胞的凋亡。