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研究背景心房颤动常合并多种慢性疾病,如糖尿病、高血压等,糖尿病是一种全身慢性代谢性疾病,是房颤的独立危险因素,但其具体机制有待研究。近年研究发现,内质网与各细胞器交联区域参与多种慢性代谢性疾病的发生发展。其中内质网-线粒体交互结构中的IP3R1-GRP75-VDAC1复合体及线粒体相关钙通道共同调节胞内钙平衡与线粒体钙浓度,而线粒体钙是细胞存亡的关键。因此,本课题以交叉学科-糖尿病心房重构为导向,基于前期研究,聚焦细胞器交互作用,提出内质网应激引起内质网-线粒体钙流动紊乱诱导参与糖尿病心房重构的科学问题。研究目的1.探讨内质网应激是否参与糖尿病心房重构2.研究内质网-线粒体钙流动及线粒体膜钙通道对糖尿病心房重构的影响及其分子机制3.探究拮抗内质网应激对糖尿病心房内质网-线粒体钙流动的影响及其对心房重构的干预作用研究内容及方法第一部分首先通过腹腔注射内质网应激激动剂衣霉素,建立内质网应激大鼠模型,分为对照组、衣霉素组、4PBA组,4PBA组是在衣霉素大鼠中应用内质网应激抑制剂4-PBA(4-苯基丁酸)灌胃4周,剂量为80mg/kg,探究内质网应激在心房重构中的作用。第二部分高脂喂养联合鼠尾静脉注射30mg/kg链脲佐菌素建立2型糖尿病模型。分为对照组、糖尿病组、4PBA组,4PBA组是在糖尿病大鼠中给予内质网应激抑制剂4-PBA(4-苯基丁酸)灌胃8周,剂量为20mg/kg。以血糖、OGTT及胰岛素为建模成功指标。通过检测糖尿病心房组织中内质网应激标志物GRP78、CHOP、XBP1,检测2型糖尿病大鼠心房内质网应激状态。第三部分2型糖尿病大鼠心房重构表型的验证:1.心脏超声:测量左房内径(LAD)、室间隔厚度(IVS)、左室后壁厚度(LVPW)、左室舒张末内径(LVEDD)、左室收缩末内径(LVESD);2.血流动力学:记录分析血压和左室压力最大上升和下降速度(±dp/dtmax)等心脏功能指标;3.病理实验:苏木素-伊红染色测心房肌细胞横截面积,Masson染色左房纤维化水平;4.电生理实验及心房心外膜电标测:建立Langendorff灌流心脏离体模型,行心房外膜电标测,计算心房表面传导速度及异质性指数,电生理实验测定各项基本参数及房颤诱发率。第四部分内质网-线粒体钙流动对2型糖尿病大鼠心房重构的影响:1.Western Blot测定内质网-线粒体GRP75、VDAC1、MCU、BCL、BAX等蛋白;2.提取线粒体进行线粒体内钙离子浓度测定。研究结果1.衣霉素诱导的内质网应激大鼠心房间质显著纤维化,而内质网应激抑制剂4PBA能明显减轻心房纤维化程度。2.糖尿病组大鼠出现多饮多食多尿等症状。大鼠实验全程随机血糖保持大于16.7mmol/L,建模2周时糖耐量曲线呈现糖尿病性糖耐量异常状态,建模2周及建模10周时糖尿病组空腹胰岛素水平较对照组有所下降。糖尿病心房肌内质网应激标志蛋白GRP78、CHOP表达明显上调,而4PBA能减少以上蛋白的表达,差异均具有统计学意义。3.糖尿病组心房直径、心肌细胞横截面积、心房间质纤维化、房颤诱发率、传导异质性指数均较对照组有显著统计学差异,而4PBA能改善上述基质改变。4.糖尿病大鼠内质网-线粒体交联钙蛋白GRP75、VDAC1、MCU蛋白表达均明显升高,4PBA显著降低MCU的表达;凋亡蛋白BCL-2家族的BAX、BCL-2的表达增加,4PBA能降低两者表达;糖尿病大鼠线粒体内钙离子浓度较对照组显著下降,而4PBA组线粒体钙离子高于糖尿病组。研究结论1.内质网应激参与糖尿病心房重构;2.2型糖尿病内质网应激状态下,内质网-线粒体钙流动通过影响线粒体钙离子平衡参与心房重构;3.拮抗内质网应激能改善糖尿病心房线粒体钙储存能力和心房重构。