2型糖尿病大鼠脑损伤改变及氨基胍干预的脑保护作用的研究

摘要

背景：2型糖尿病作为一种慢性疾病，极易并发微血管病及多种系统病变，尤其是脑血管及中枢神经损伤，目前研究较多的在糖尿病并视网膜病变及肾脏病变，但对于2型糖尿病造成的脑血管重塑以及神经损伤在脑神经元形态结构及突触改变方面研究甚少，其病理过程仍不十分清楚，对此方面的干预治疗目前仍无突破性进展，缺乏有效的治疗措施。因此，明确2型糖尿病脑损伤机制并寻找有效的糖尿病神经保护药物，干预糖尿病引起的脑血管及脑神经元损伤，仍是当今医学的研究热点及难点。一些研究表明氨基胍在延缓2型糖尿病各种并发症治疗中都显出良好的疗效，推测其在糖尿病脑保护中具有潜在的治疗价值，但其保护机制尚未阐明。
　　目的：本实验建立2型糖尿病大鼠模型，旨在研究2型糖尿病并发的大脑病变导致神经功能障碍的病理过程及机制，观察2型糖尿病大鼠脑血管重塑，脑神经元树突、树突棘的变化以及相关因子尤其是EGFL7、Spinophilin等在其过程中的调控作用，并研究氨基胍干预的影响，探讨2型糖尿病脑损伤的神经病理变化，及氨基胍干预可能的神经保护作用及作用机制，为临床研究和药物治疗提供一定的实验依据。
　　第一部分2型糖尿病大鼠行为学改变及氨基胍干预的影响
　　研究方法：
　　SD大鼠随机分为3组：对照组、模型组(糖尿病组)、治疗组（氨基胍干预组），模型组及治疗组建立2型糖尿病大鼠模型（高糖高脂饮食+STZ（30mg/kg）一次性腹腔注射），造模成功后治疗组给予氨基酸干预（日剂量均为150mg.kg-1.），分别于12周、16周观察各组大鼠神经症状，计算卒中指数评分，通过Morris水迷宫评价大鼠学习记忆能力的行为学改变。
　　研究结果：
　　1.各组大鼠卒中指数评分
　　与对照组相比，模型组及治疗组大鼠卒中指数显著增高（ P<0.05或P<0.01），并随着时间延长，16周模型组大鼠卒中指数显著增高（P<0.05）；与模型组相比，治疗组大鼠卒中指数显著降低（P<0.05）。提示2型糖尿病大鼠随着病程延长，脑血管损伤加重；经氨基胍干预后大鼠脑血管损伤较前恢复，神经功能得到改善。
　　2．各组大鼠Morris水迷宫评价结果
　　与对照组相比，模型组及治疗组大鼠潜伏期明显延长，穿越平台位置次数明显减少（P<0.05或 P<0.01），表明模型组大鼠的学习记忆功能下降，出现一定程度的认知功能障碍；随着病程时间延长，模型组大鼠16周学习记忆障碍加重（P<0.05）。与模型组相比，各时间点治疗组潜伏期显著缩短、穿越平台位置次数明显增加（P<0.05），表明氨基胍干预后2型糖尿病大鼠的学习记忆能力有所恢复，神经功能有所改善。
　　第二部分2型糖尿病大鼠脑血管重塑及氨基胍干预的保护作用及机制
　　研究方法
　　SD大鼠随机分为3组：对照组、模型组(糖尿病组)、治疗组（氨基胍干预组），分别于12周、16周电镜下观察各组大鼠海马区脑血管重塑过程中内皮细胞变化，采用免疫组化方法测定海马区脑血管密度CD34表达变化及脑血管内皮细胞EGFL7的表达变化，用流式细胞仪LSRII检测海马区脑血管内皮细胞ROS的含量变化，采取ELISA法测定海马区脑血管内皮细胞炎症因子TNF-α和VEGF的水平变化，探讨2型糖尿病脑血管重塑的病理机制及氨基胍干预对糖尿病脑保护的作用及机制。
　　研究结果
　　1.脑血管透射电镜观察结果
　　对照组：血管管腔规则，内皮细胞内核仁形态正常，清晰可见，染色质分布均匀，基底膜结构清晰。
　　模型组：12周大鼠脑血管管腔变形，血管内皮细胞肿胀，细胞核少见，细胞内染色质聚集；基底膜结构不清晰。16周大鼠脑血管均可见不同程度管腔变形、塌陷，血管形态不规则，血管内皮细胞肿胀，细胞核基本不见，细胞内染色质大片聚集，胞浆内可见空泡样变性；基底膜肿胀增厚，结构不清晰。
　　治疗组：各时间点治疗组大鼠脑血管呈现部分血管形态不规则，内皮细胞肿胀程度较轻，细胞内染色趋向均匀，核仁可见或不可见，胞浆内无空泡改变；基底膜肿胀不明显，结构尚清晰。
　　2．脑血管内皮细胞CD34免疫组化表达结果
　　与对照组相比，模型组和治疗组CD34表达均显著增加（P＜0.05或P＜0.01）；模型组内比较，随着病程进展，16周CD34表达较12周显著增加（P＜0.05）；与模型组相比，治疗组各时间点CD34表达均显著减少（P＜0.05）。
　　3．脑血管内皮细胞EGFL7免疫组化表达结果
　　对照组脑血管内皮细胞中未见EGFL7阳性表达，与对照组相比，模型组和治疗组EGFL7表达均显著增加（P＜0.05或P＜0.01）；模型组内比较，随着病程进展，16周EGFL7表达较12周EGFL7表达显著增加（P＜0.05）；与模型组相比，治疗组各时间点EGFL7表达均显著减少（P＜0.05）。
　　4.脑血管内皮细胞ROS含量检测结果
　　与对照组相比，模型组和治疗组脑血管内皮细胞ROS含量均显著增加（P＜0.001或P＜0.01）；模型组内比较，随着病程进展，16周ROS含量较12周显著增加（P＜0.05）；与模型组相比，治疗组各时间点ROS含量均显著减少（P＜0.01）。
　　5.脑血管内皮细胞TNF-α/VEGF水平检测结果
　　与对照组相比，模型组和治疗组脑血管内皮细胞TNF-α/VEGF水平均显著增加（P＜0.01）；模型组内比较，随着病程进展，16周TNF-α/VEGF水平较12周显著增加（ P＜0.05/ P＜0.01）；与模型组相比，治疗组各时间点TNF-α/VEGF水平均显著减少（P＜0.01/P＜0.001）。
　　第三部分2型糖尿病大鼠神经元树突、树突棘变化及氨基胍干预的保护作用及机制
　　研究方法
　　SD大鼠随机分为3组：对照组、模型组(糖尿病组)、治疗组（氨基胍干预组），分别于12周、16周用快速灌注的Golgi染色法银染各组大鼠脑神经元，光镜下观察统计各组大鼠海马区锥体神经元树突分支、长度及树突棘密度的变化，采用免疫组化方法测定各组大鼠海马区神经元树突棘素（Spinophilin）的表达变化，探讨2型糖尿病脑神经损伤的病理机制及氨基胍干预对糖尿病脑保护的作用及机制。
　　研究结果
　　1.树突分支及长度的结果
　　与对照组相比，12周、16周模型组及治疗组大鼠海马区锥体神经元树突分支、长度均显著减少（P<0.05）。模型组16周组树突分支、长度较12周组显著减少（P<0.05），说明树突分支、长度随着糖尿病病程进展逐渐减少。与模型组比较，治疗组树突分支、长度显著增加（P<0.05）。
　　2.树突棘密度测定结果
　　与对照组相比，12周、16周模型组及治疗组大鼠海马区锥体神经元树突棘密度均显著减少（ P<0.05）。模型组16周组树突棘密度较12周组显著减少（P<0.05），说明树突棘密度随着糖尿病病程进展逐渐减少。与模型组比较，治疗组树突棘密度显著增加（P<0.05）.
　　3.树突棘素（Spinophilin）免疫组化结果
　　与对照组相比，12周、16周模型组及治疗组大鼠海马区神经元内Spinophilin的表达显著减少（P<0.05），模型组随着时间延长呈现显著递减的趋势（P<0.05）；与模型组比较，治疗组Spinophilin的表达显著增多（P<0.05）。
　　研究结论
　　1.2型糖尿病可造成大鼠不同程度的卒中表现及学习记忆能力下降的行为学障碍，并随病程进展进行性加重。
　　2.氨基胍干预可改善2型糖尿病大鼠卒中指数，改善大鼠学习记忆能力，改善神经功能。
　　3.2型糖尿病大鼠存在脑血管重塑，表现为血管内皮细胞肿胀、管腔变形狭窄、基底膜增厚、染色质聚集等，并出现增生的毛细血管，但增生的血管是病理的。
　　4.2型糖尿病大鼠脑血管重塑过程是由多因子多环节参与的慢性病理过程， EGFL7、ROS、TNF-α、VEGF、及CD34的表达改变均参与及影响脑血管重塑过程。
　　5.2型糖尿病大鼠脑神经元树突及树突棘呈现损伤性改变，树突棘素表达下调，进而影响神经功能，是糖尿病并发脑神经损伤的病理机制之一。
　　6.氨基胍干预对2型糖尿病大鼠脑保护作用是通过抑制EGFL7、VEGF表达上调，减少ROS及炎症因子TNF-α的产生等途径，改善糖尿病脑血管重塑过程中血管内皮损伤及血管病理增生，发挥脑保护作用。
　　7.氨基胍干预对2型糖尿病大鼠脑保护作用是通过改善脑神经元树突形态结构，上调树突棘素的表达调控树突棘的密度及形态改善突触功能等途径实现。

目录

声明

缩 略 语 表

前言

第一部分2型糖尿病大鼠行为学改变及氨基胍干预的影响

材料和方法

结果

讨论

小结

参考文献

第二部分 2型糖尿病大鼠脑血管重塑及氨基胍干预的保护作用及机制

材料和方法

结果

讨论

小结

附图

参考文献

第三部分 2型糖尿病大鼠神经元树突、树突棘变化及氨基胍干预的保护作用及机制

材料和方法

结果

讨论

小结

附图：

参考文献

结论

问题与展望

综述：糖尿病并脑卒中

个人简历及在学期间发表的学术论文

致谢