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血管紧张素Ⅱ受体活性对骨骼肌微循环胰岛素敏感性的调节作用

王纳遂  
【摘要】:第一章血管紧张素Ⅱ受体活性对基础状态下大鼠骨骼肌微循环灌注的调节作用 研究背景骨骼肌微循环是血浆和组织间液之间物质交换的场所,骨骼肌微循环灌注量的改变对物质交换起直接调节作用。肾素-血管紧张素(Renin-angiotensin system, RAS)系统在调节血管张力及血流动力学稳定性方面发挥重要作用,血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)是RAS系统的主要生物活性物质,主要通过与其1型受体(AT1R)和2型受体(AT2R)结合发挥作用,AngⅡ对AT1R和AT2R具有相似的亲和力。在大容量血管及阻力小动脉,AT1R激活介导血管收缩,而AT2R激活可介导血管舒张。AT1R和AT2R在骨骼肌微循环中分布广泛,AT1R活性及AT2R活性是否对基础状态下骨骼肌微循环灌注起调节作用,并进而影响骨骼肌葡萄糖利用及胰岛素转运,目前并不完全清楚。 目的给予AT1R拮抗剂氯沙坦和/或AT2R拮抗剂PD123319,观察基础状态下骨骼肌循环灌注情况的变化,以明确AT1R活性及AT2R活性对基础状态下骨骼肌微循环灌注的调节作用,并在此基础上进一步观察AT1R活性及AT2R活性对骨骼肌摄取胰岛素和利用葡萄糖的影响。 方法(1)骨骼肌微循检测实验:SD大鼠(20只)随机分为氯沙坦给药组、PD123319给药组、氯沙坦+PD123319给药组、氯沙坦+L-NAME给药组,运用造影增强超声技术(Contrast-enhanced ultrasound, CEU)检测各组大鼠骨骼肌微循环灌注量(Microvascular blood volume, MBV)的变化;(2)股动脉血流检测实验:SD大鼠(10只),随机分为氯沙坦给药组和PD123319给药组,检测实验过程中股动脉血流变化;(3)骨骼肌葡萄糖利用测定实验:SD大鼠(20只)随机分为氯沙坦给药组、PD123319给药组、氯沙坦+PD123319给药组、氯沙坦±L-NAME给药组,测定大鼠下肢动静脉葡萄糖差值以明确骨骼肌葡萄糖利用情况;(4)骨骼肌胰岛素摄取实验:SD大鼠(15只),随机分为对照组、氯沙坦给药组、氯沙坦+L-NAME给药组,测定125-I胰岛素的清除率以明确骨骼肌胰岛素摄取情况。 结果(1)AT1R拮抗剂氯沙坦给药后,与基础值相比,大鼠骨骼肌微循环灌注量显著增加约3倍(p0.001),伴随骨骼肌葡萄糖利用和胰岛素摄取的明显增加(p0.05)。氯沙坦给药不影响股动脉血流及动脉血压。 (2)AT2R拮抗剂PD123319给药后,与基础值相比,大鼠骨骼肌微循环灌注量降低约80%(p0.001),伴随骨骼肌葡萄糖利用明显下降(p0.01)。PD123319给药不影响股动脉血流及动脉血压。 (3)在同时给予AT2R拮抗剂PD123319的情况下,氯沙坦增加骨骼肌微循环灌注量及葡萄糖摄取的作用被抑制(与基础值相比,p0.05)。 (4)一氧化氮合成酶抑制剂L-NAME抑制一氧化氮产生后,氯沙坦增加骨骼肌微循环灌注量、葡萄糖利用及胰岛素摄取的作用均被抑制(与基础值相比,p0.05) 结论(1)基础AT1R活性限制骨骼肌微循环灌注量,并进而影响骨骼肌葡萄糖利用和胰岛素摄取;基础AT2R活性可增加骨骼肌微循环灌注量,从而增加骨骼肌葡萄糖利用和胰岛素转运。 (2)AT1R阻滞后增加骨骼肌微循环灌注、葡萄糖利用和胰岛素摄取的作用,由AT2R介导,并依赖于一氧化氮的作用。 第二章血管紧张素Ⅱ受体活性对基础状态下大鼠骨骼肌微循环胰岛素敏感性的调节作用 研究背景骨骼肌是胰岛素调节葡萄糖代谢的主要场所,在作用于骨骼肌细胞之前,胰岛素必须首先从循环血液中转运至骨骼肌组织间隙,胰岛素的转运是决定其在骨骼肌中发挥调节葡萄糖代谢作用的限速步骤。在正常状态下,胰岛素可扩张毛细血管前终末小动脉,增加骨骼肌微循环灌注,扩大物质交换面积,促进其自身转运作用。骨骼肌微循环胰岛素敏感性正常,是保证胰岛素调节糖代谢作用正常发挥的基础。血管紧张素系统(RAS)的过度激活影响胰岛素在骨骼肌中发挥调节糖代谢的能力,RAS系统对于骨骼肌微循环胰岛素敏感性是否有影响,目前尚无直接证据。我们在第一章实验中发现,基础状态下,AT1R和AT2R活性对骨骼肌微循环灌注、葡萄糖利用及胰岛素转运具有调节作用。由于骨骼肌微循环灌注、胰岛素转运与微循环胰岛素敏感性及胰岛素调节糖代谢的能力密切相关,我们推测AT1R和AT2R活性可能对微循环胰岛素敏感性发挥调节作用,并进而影响胰岛素调节糖代谢的能力。 目的观察基础状态下AT1R和AT2R活性对胰岛素微循环作用和调节糖代谢能力的影响。 方法(1)胰岛素微循环作用和调节糖代谢能力实验:SD大鼠(15只)随机分为对照组,氯沙坦给药组和PD123319给药组。对照组大鼠接受2小时胰岛素钳夹实验(3mU/kg.min),氯沙坦组大鼠在接受胰岛素钳夹试验同时给予氯沙坦静脉注射以阻滞AT1R活性,PD123319组鼠在接受胰岛素钳夹试验同时给予PD123319持续输注以阻滞AT2R活性。计算胰岛素刺激的葡萄糖处置率(Glucose infusion rate, GIR),用于评价胰岛素调节糖代谢的能力;运用造影增强超声技术(Contrast-enhanced ultrasound, CEU)检测各组大鼠骨骼肌微循环灌注量(MBV)的变化,用于评价微循环胰岛素敏感性;整个实验过程中监测动脉血压; (2)股动脉血流检测实验:SD大鼠(15只),分组及处理同上,检测实验过程中股动脉血流变化。 结果(1)对照组大鼠中,随着胰岛素的输注,GIR逐渐升高,同时可观察到MBV的增加,与基础值相比MBV增加约1.5-2倍(P0.05)。 (2)在胰岛素输注的情况下,给予氯沙坦后可观察到MBV进一步升高,与基础值相比升高约3倍(P0.05);与对照组大鼠相比,氯沙坦给药对GIR没有进一步影响(P0.05)。 (3)在胰岛素输注的情况下同时给予PD123319输注,可观察到胰岛素增加MBV的作用消失(P0.05,与基础值相比);伴随GIR显著降低,与对照组大鼠相比,PD123319给药后GIR下降约30%(P0.05)。 结论(1)基础AT1R和AT2R活性影响胰岛素调节糖代谢的能力,AT1R活性限制胰岛素刺激的骨骼肌处理葡萄糖的能力,AT2R活性对于胰岛素正常调节糖代谢是必需的; (2)基础AT1R和AT2R活性影响骨骼肌微循环胰岛素敏感性,AT1R活性限制胰岛素增加骨骼肌微循环灌注的能力,AT2R活性对于保持骨骼肌微循环胰岛素敏感性正常是必需的。 第三章氯沙坦改善脂质诱导的大鼠骨骼肌微循环胰岛素抵抗 研究背景胰岛素可通过增加骨骼肌微循环灌注,促进自身转运至骨骼肌组织间隙,进而发挥调节糖代谢的作用。在糖尿病、肥胖等情况下,胰岛素增加微循环灌注的能力受损,即存在微循环胰岛素抵抗。微循环胰岛素抵抗限制了胰岛素的转运,影响胰岛素调节糖代谢的能力;微循环胰岛素抵抗是导致葡萄糖利用异常和糖尿病微血管、大血管病变发生发展的重要因素。本课题组在第一章和第二章研究中发现:正常大鼠中,血管紧张素Ⅱ1型受体(AT1R)和2型受体(AT1R)的活性与骨骼肌微循环灌注及胰岛素敏感性密切相关;AT1R拮抗后,可增加正常大鼠微循环灌注及骨骼肌葡萄糖摄取,而阻滞AT2R可使微循环胰岛素敏感性下降。在胰岛素抵抗情况下,AT1R拮抗剂氯沙坦是否能够改善骨骼肌微循环胰岛素抵抗状态,增加胰岛素转运,进而改善糖代谢紊乱(代谢性胰岛素抵抗)尚不完全清楚。 目的在脂质输注诱导的胰岛素抵抗大鼠模型中,观察AT1R拮抗剂氯沙坦是否能够改善骨髂肌微循环胰岛素抵抗状态,增加胰岛素转运,进而改善代谢性胰岛素抵抗。 方法(1)微循环胰岛素抵抗实验:SD大鼠(20只)随机分为对照组、模型组、氯沙坦治疗组和L-NAME给药组。对照组大鼠接受2小时胰岛素输注(3mU/kg.min)。模型组大鼠给予脂质输注3小时,并接受2小时胰岛素输注;氯沙坦治疗组大鼠给予脂质及胰岛素输注,于胰岛素输注开始前给予氯沙坦(0.3mg/kg);L-NAME给药组大鼠接受脂质、胰岛素及氯沙坦给药与氯沙坦治疗组相同,同时给予一氧化氮合成酶抑制剂L-NAME (50ug/kg.min)输注。各组大鼠计算胰岛素刺激的葡萄糖处置率(GIR),用于评价胰岛素调节糖代谢的能力;运用造影增强超声技术(CEU)检测各组大鼠骨骼肌微循环灌注量(MBV)的变化,用于评价微循环胰岛素敏感性;整个实验过程中监测动脉血压。 (2)骨骼肌125-I胰岛素转运实验:SD大鼠(15只),随机分为对照组、模型组、氯沙坦治疗组,对照组予以生理盐水输注,模型组予以脂质输注,氯沙坦治疗组在脂质输注同时给予氯沙坦治疗,各组大鼠注射125-I胰岛素后测定125-I胰岛素的清除率以明确骨骼肌胰岛素摄取情况。 结果(1)对照组中,胰岛素输注30分钟时可观察到骨骼肌微循环灌注量(MBV)较基础值增加约2倍(p0.05),该作用持续至少2小时,同时伴随胰岛素刺激的葡萄糖处置率(GIR)的升高。模型组中,脂质输注抑制胰岛素增加骨骼肌MBV的能力(p0.05)模型组大鼠稳定状态GIR较对照组降低约35%(p0.001)。氯沙坦治疗后,可观察到骨骼肌MBV较基础值显著增加约3倍左右(p0.05),该作用持续至少2小时,同时伴随GIR的明显改善,氯沙坦治疗组大鼠稳定状态GIR较模型组大鼠明显升高(p0.001)。L-NAME输注抑制氯沙坦增加骨骼肌MBV的作用,同时氯沙坦改善GIR的作用也受到抑制。 (2)脂质输注和/或氯沙坦给药不影响骨骼肌125I-胰岛素的摄取。 结论在胰岛素抵抗大鼠模型中,AT1R拮抗剂氯沙坦治疗能改善大鼠微循环胰岛素抵抗状态,进而改善代谢性胰岛素抵抗。


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