大鼠主动脉胰岛素敏感性的增龄改变及其机制

摘要

随着老龄化社会的到来以及日常身体活动的减少，心血管疾病和糖尿病的患者人数日趋增加，衰老导致的心血管系统机能障碍也日益引起人们的重视。近年来发现，胰岛素（Ins）除调节机体多种代谢外，对心血管活动也有重要的调控作用和影响；而胰岛素抵抗（IR）是心血管疾病、糖尿病等重大疾病发生发展的“共同土壤”，胰岛素敏感性下降是冠心病等众多心血管疾病的危险因素。因此，明确心血管系统胰岛素敏感性的增龄改变及其机制，对防治胰岛素抵抗，有效保护心血管系统抵抗衰老具有重要意义。然而，以往的关于胰岛素敏感性的研究多集中在肝脏、骨骼肌和脂肪组织，关于衰老诱导的血管胰岛素敏感性的增龄改变以及机制一直处于探索中；特别是血管系统胰岛素敏感性与血管内源性eNOS-NO系统的直接关系，目前仍无明确的实验证据。 本实验旨在观察成年和老年大鼠离体主动脉对Ins反应性的变化, 并初步研究Ins对上述血管的作用机制。研究对象为健康雄性成年（15周龄）及老年（18月龄）大鼠。 本实验分为两部分： 1、Ins对去甲肾上腺素（NE）预收缩后的成年和老年大鼠血管舒张的影响。 2、探讨产生该舒张效应的机制。 主要实验结果如下： 1．胰岛素对大鼠主动脉的舒张作用 以常规方法制备3 mm的大鼠主动脉环。以1×10-6 mol/L浓度的NE预收缩血管，达到稳态后以累积法加入Ins，使其终浓度分别为50、100、150、200、250 U/L。观察到在正常成年大鼠的主动脉，Ins可浓度依赖性地舒张NE收缩的血管，最大舒张效应为38.1％±2.0％ (n=6)。此舒张效应具有内皮依赖性，因为机械法去除内皮后Ins在同等浓度下对去内皮血管的舒张效应明显减弱(14.3％±2.4％, P<0.05, n=6)。用1×10-6 mol/L浓度的eNOS抑制剂L-NAME预处理血管后，同等浓度的Ins对内皮完整的冠脉环的舒张作用也明显减弱（15.5％±2.8％, P<0.05, n=6）。单独使用L-NAME10-6 mol/L处理血管，对血管张力无明显影响。 2．胰岛素舒血管作用的增龄改变 在老年大鼠的主动脉，Ins同样可浓度依赖性地（50至250U/L）舒张NE预收缩的主动脉血管，最大舒张效应为20.0％±2. 7％ (n=6)。与成年组大鼠相比，老年组大鼠主动脉对胰岛素的舒张反应明显减弱（20.0±2. 7 vs 38.1±2.0％， P<0.05, n=6）。提示老年大鼠存在血管内皮功能障碍，对胰岛素反应性下降。 3．内源性eNOS-NO 系统与胰岛素反应性下降的关系 为了探究老年大鼠血管胰岛素反应性下降的原因，对其内源性eNOS-NO系统的表达及活性进行了测量。结果显示，老年大鼠血管的NO 含量较成年大鼠显著下降（0.6±0.8 vs 1.0±0.9 umol/gprot, P<0.05, n=6），继而测得其血管内皮eNOS 活性也显著降低（2.3±0.1 vs 18.1±1.2 U/mgprot,P<0.05, n=6）。分别用免疫组化和Western blot 测eNOS 的蛋白表达，免疫组织化学染色照片显示老年组大鼠主动脉内皮细胞层的eNOS 表达信号明显减弱，Western blot 结果也表明老年组大鼠血管eNOS 磷酸化水平明显降低（ P﹤0.05，n=6），即老年大鼠血管组织内eNOS 的蛋白表达同样下降。 结论： 1、Ins 对大鼠胸主动脉血管有浓度依赖性地舒张作用。 2、Ins 对大鼠胸主动脉血管的舒张作用随年龄的增加而下降，即血管胰岛素敏感性随增龄而下降。 3、Ins 这种浓度依赖性地舒张与内皮源性NO 的释放有关。 4、老年大鼠内皮一氧化氮显著减少，eNOS 表达及活性均减弱，即内源性eNOS-NO 系统活性下降，可能为其血管胰岛素敏感性下降的主要原因。