心功能不全合并糖尿病大鼠模型建立及代謝組學研究.pdf

1、目的：構(gòu)建一種高穩(wěn)定性心功能不全合并糖尿病大鼠模型，并借助超高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（UPLC-MS）代謝組學研究平臺，對其血清及心肌組織代謝輪廓變化進行分析，從而篩選出差異顯著的特征性內(nèi)源性代謝物，進一步分析其所涉及的代謝通路以及與疾病發(fā)生發(fā)展的內(nèi)在聯(lián)系，以期指導(dǎo)臨床相關(guān)疾病的早期診斷、干預(yù)與治療。
　　方法：取清潔級雄性Wistar大鼠70只，隨機分為4組，正常組（Normal），糖尿病組（DM），心功能不全組（AAC），心功能

2、不全合并糖尿病組（AAC+DM），首先將DM組大鼠隨機分為5個亞組：DM1~5，分別采用單次腹腔注射40、45、50、55、60 mg/kg鏈脲佐菌素（STZ）的方法構(gòu)建糖尿病模型，同期對心功能不全組、心功能不全合并糖尿病組大鼠采用腹主動脈縮窄的方法構(gòu)建心功能不全模型，縮窄2個月后，對心功能不全合并糖尿病組大鼠采用上述糖尿病造模方法構(gòu)建心功能不全合并糖尿病大鼠模型。實驗過程中動態(tài)觀察大鼠一般狀況及體質(zhì)量改變，監(jiān)測鏈脲佐菌素注射后72小時

3、、4周大鼠隨機血糖水平，并于鏈脲佐菌素注射后1個月，對各組大鼠進行心臟超聲及心肌病理改變評價，然后收集各組大鼠血清及心肌組織標本，利用代謝組學超高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（UPLC-MS）平臺，采用 SIMCA-P+12.0.1.0的模式識別方法構(gòu)建主成分分析（PCA）及正交偏最小二乘判別分析(OPLS-DA)模型對其代謝輪廓進行初步分析，根據(jù)變量投影重要性（VIP）值及變量投影重要性置信區(qū)間篩選出潛在的內(nèi)源性差異性離子，然后利用統(tǒng)計學工具

4、（SPSS17.0,USA）對所得變量進行非參數(shù)檢驗，排除P＞0.05的變量進而篩選出潛在特征離子，并對最終離子進行鑒定，最后對差異性代謝物的變化趨勢、代謝通路及其臨床應(yīng)用價值進行分析和探討。
　　結(jié)果：對比不同劑量，鏈脲佐菌素為45 mg/kg時，構(gòu)建心功能不全合并糖尿病模型穩(wěn)定性高且成模大鼠一般狀況、血糖水平、心臟超聲、心肌組織鏡下形態(tài)學較正常組發(fā)生明顯變化，符合心功能不全合并糖尿病改變。同時利用代謝組學平臺，成功構(gòu)建了大鼠血

5、清（R2X=53.5％, Q2=6.2%）及心肌組織（R2X=40.4%, Q2=8.9%）的主成分分析及血清（R2X=44.7%, R2Y=73.2%, Q2=36.3%）和組織（R2X=35.1%, R2Y=32.5%, Q2=13.3%）的正交偏最小二乘代謝輪廓分析模型，該模型能夠很好地區(qū)分正常組、糖尿病組、心功能不全組、心功能不全合并糖尿病組。最終從血清中鑒定出30個差異性特征代謝物，包括溶血性磷脂酰膽堿類（LPC）、溶血性磷脂

6、酸類(LPA)、膽汁酸類、鞘磷脂類等，從心肌組織中鑒定出10個特征代謝物，包括溶血性磷脂酰膽堿類、溶血性磷脂酸類等，經(jīng)通路分析，血清代謝中鞘脂代謝、甘油磷脂代謝、戊糖與葡糖醛酸轉(zhuǎn)化代謝路徑影響權(quán)重較大，為主要代謝通路，而心肌組織代謝中甘油磷脂代謝為主要代謝通路。
　　結(jié)論：采用腹主動脈縮窄2個月后腹腔單次注射45 mg/kg鏈脲佐菌素的方法誘導(dǎo)心功能不全合并糖尿病動物模型，方法簡便可靠，穩(wěn)定性高。在血清代謝中，心功能不全合并糖尿病

7、組大鼠腎上腺、膽酸類、溶血磷脂酰膽堿類、溶血磷脂酸類、棕櫚酸、前列腺素類、鞘胺醇類、肉堿類等物質(zhì)含量較正常組明顯升高，而D-葡萄糖含量明顯降低，差異具有統(tǒng)計學意義（p＜0.01）。在組織代謝中，溶血磷脂酰膽堿類、溶血磷脂酸類、二氫尿嘧啶等含量較正常組降低，肌醇含量較正常組升高，差異具有統(tǒng)計學意義（p＜0.01）。然而，溶血磷脂酰膽堿類、溶血磷脂酸類在心功能不全合并糖尿病大鼠血清和心肌組織代謝中均有涉及，但含量異同，我們推測大量溶血磷脂酰