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目的:
通过制作糖尿病ApoE-/-小鼠动脉粥样硬化模型,采用大蒜素进行干预,研究大蒜素对该动物模型的干预作用及其作用机制,探讨大蒜素在保护血管内皮作用机制中与糖脂代谢紊乱、氧化应激反应、炎症反应的相关性。为临床防治糖尿病大血管病变提供实验支撑。
方法:
选8周龄ApoE-/-雄性小鼠80只,体重25±5g。随机分为对照组(n=20)、实验组(n=60),对照组不做任何处理,普通饲料喂养;实验组将先后通过腹腔注射STZ、颈动脉套管、含3%蛋氨酸高脂饮食,制作糖尿病动脉粥样硬化小鼠动物模型,造模后适应性喂养1周。将糖尿病小鼠分为模型组(双蒸水,0.15ml/d,n=20)、大蒜素低剂量组(大蒜素,10mg/kg,0.15ml/d,n=20)、大蒜素高剂量组(大蒜素,20mg/kg,0.15ml/d,n=20),模拟药物的防治作用,于灌胃8周后,留取血样本,测定血脂(TG、LDL、TC)、血糖、Hcy浓度,然后处死小鼠,取颈动脉、主动脉组织,进行HE染色、油红O染色、Masson染色、天狼猩红染色检测,免疫组化法检测IL-6,MMP-9的表达。
结果:
1.血脂:
1.1血清TC:各组与对照组比较血清TC的浓度均显著升高,具有显著的统计学差异(均P<0.01);大蒜素高、低剂量组与模型组比较血清TC的浓度均有显著降低,具有显著的统计学差异(均P<0.01);大蒜素高剂量组降低血清TC浓度的作用优于低剂量组,两组比较具有统计学差异(P<0.05)。
1.2血清HDL:各组间相比较血清HDL浓度变化趋势不明显,均无显著的统计学差异(均P>0.05)。
1.3血清LDL:各组与对照组比较血清LDL的浓度均显著升高,具有显著统计学差异(均P<0.01);大蒜素高、低剂量组与模型组比较血清LDL均明显降低,具有显著统计学差异(均P<0.01);大蒜素高剂量组降低血清LDL浓度的作用优于大蒜素低剂量组,具有显著统计学差异(P<0.01)。
1.4血清TG:模型组、大蒜素低剂量组与对照组比较血清TG浓度均有显著升高,均有显著统计学差异(均P<0.01);大蒜素高剂量组血清TG浓度比对照组略有降低,但无显著统计学差异(P>0.05);大蒜素低剂量组血清TG浓度比模型组有降低,但无显著统计学差异(P>0.05);大蒜素高剂量组血清TG浓度比模型组明显降低,具有显著统计学差异(P<0.01);大蒜素高剂量组血清TG浓度比大蒜素低剂量组明显降低,具有显著统计学差异(P<0.01)。
2.血清Hcy:模型组与对照组比较血清Hcy浓度显著升高,具有显著统计学差异(P<0.01);大蒜素高、低剂量组与对照组比较,血清Hcy均无统计学差异(均P>0.05);大蒜素高、低剂量组与模型组比较血清Hcy浓度显著降低,均有显著统计学差异(均P<0.01);大蒜素高、低剂量组血清Hcy比较,无显著统计学差异(P>0.05)。
3.血糖:模型组小鼠血糖在实验期间一直维持高血糖状态(≥16.7mmol/L),与对照组相比,具有显著的统计学差异(P<0.01),大蒜素高、低剂量组小鼠的血糖于干预2周后出现下降,与模型组相比血糖均明显降低,均有显著统计学差异(均P<0.01);大蒜素高剂量组血糖较低剂量组明显降低,具有显著统计学差异(P<0.01)。
4.体重:与对照组相比,模型组与大蒜素高、低剂量组小鼠均表现体重明显下降,均有显著的统计学差异(均P<0.01);模型组小鼠体重保持下降趋势,大蒜素高、低剂量组小鼠于灌胃后体重均出现回升。
5.组织病理形态学结果
5.1颈动脉组织HE染色
对照组(a)细胞整齐有序、形态清晰、结构完整,管腔狭窄Ⅰ级,斑块面积<40%(22.16±6.07),脂核小,纤维帽厚,斑块稳定;模型组(b)细胞排列紊乱、形态模糊、结构不完整,管腔狭窄Ⅳ级,斑块面积>40%(92.81±1.02),脂核较大,纤维帽薄,可见大量泡沫细胞、脂质结晶,斑块极不稳定;大蒜素低剂量组(c)较模型组细胞排列轻度紊乱、形态轻度模糊、结构轻度完整,管腔狭窄Ⅱ级,斑块面积>40%(42.48±0.98),脂核偏大,纤维帽略薄,可见泡沫细胞,斑块轻度不稳定;大蒜素高剂量组(d)细胞排列较整齐、形态较清晰、结构较完整,管腔狭窄Ⅱ级,斑块面积<40%(38±0.44),脂核小,纤维帽厚,斑块稳定。
5.2大体油红O法检测糖尿病小鼠主动脉斑块负荷
对照组(a)主动脉斑块负荷较轻,模型组(b)主动脉斑块负荷非常严重,此糖尿病小鼠模型极易发生动脉粥样硬化不稳定斑块。大蒜素低剂量组(c)主动脉斑块负荷略严重,大蒜素高剂量组(d)主动脉负荷明显减轻。
5.3颈动脉组织油红O染色结果
模型组(b)的脂质含量与对照组(a)相比明显升高,具有显著的统计学差异(P<0.01);大蒜素高(d)、低剂量组(c)的脂质含量与模型组相比均明显降低,具有显著的统计学差异(均P<0.01);大蒜素高剂量组的脂质含量与低剂量组相比明显降低,具有显著的统计学差异(P<0.01)。
5.4颈动脉组织MASSON染色结果
模型组(b)与对照组(a)相比胶原纤维明显减少,具有显著的统计学差异(P<0.01);大蒜素高(d)、低剂量组(c)与模型组相比胶原纤维明显增加,具有显著的统计学差异(均P<0.01);大蒜素高剂量组胶原纤维明显高于低剂量组,两组比较具有显著的统计学差异(P<0.01)。
5.5颈动脉组织天狼猩红染色结果
对照组(a)斑块胶原含量多,以Ⅰ型胶原纤维为主,斑块稳定;模型组(b)斑块极不稳定,其胶原含量明显降低,与对照组相比Ⅰ型/Ⅲ型胶原比值明显降低,具有显著的统计学差异(P<0.01);大蒜素低剂量组(c)斑块胶原含量较模型组增多,Ⅰ型/Ⅲ型胶原比值升高,具有显著的统计学差异(P<0.01);大蒜素高剂量组(d)斑块相对稳定,其胶原含量较模型组增多,以Ⅰ型胶原为主,Ⅰ型/Ⅲ型胶原比值与模型组、大蒜素低剂量组相比均明显升高,具有显著的统计学差异(P<0.01,P<0.05)。
5.6免疫组化结果
5.6.1IL-6模型组(b)与对照组(a)相比IL-6表达量明显升高,具有显著的统计学差异(P<0.01);大蒜素高(d)、低剂量组(c)与模型组相比IL-6表达量均明显降低,具有显著的统计学差异(均P<0.01);大蒜素高剂量组IL-6表达量明显低于低剂量组,两组比较具有显著的统计学差异(P<0.01)。
5.6.2MMP-9模型组(b)与对照组(a)相比MMP-9表达量明显升高,具有显著的统计学差异(P<0.01);大蒜素高(d)、低剂量组(c)与模型组相比MMP-9表达量明显降低,具有显著的统计学差异(P<0.01);大蒜素高剂量组MMP-9表达量明显低于低剂量组,两组比较具有显著的统计学差异(P<0.01)。
结论:
1.8周龄雄性ApoE-/-小鼠腹腔注射STZ后,能成功诱发糖尿病,与人类的糖尿病状态基本类似。ApoE-/-小鼠在糖尿病状态下,促进动脉粥样硬化的发生与发展,加速不稳定斑块的形成。
2.糖尿病ApoE-/-小鼠的血脂(TG、LDL、TC)、血糖、Hcy浓度显著升高,体重明显下降,大蒜素干预能有效降低血脂(TG、LDL、TC)、血糖、Hcy的浓度,抑制血管内皮糖脂代谢紊乱的发生,减少动脉粥样硬化发生的危险因素。
3.ApoE-/-小鼠的糖尿病状态,降低动脉粥样硬化斑块内Ⅰ/Ⅲ型胶原比值及胶原含量,降低了斑块稳定性;大蒜素干预后能有效升高粥样硬化斑块内Ⅰ/Ⅲ型胶原比值及胶原含量,减少动脉粥样硬化斑块的易损性,稳定粥样硬化不稳定斑块,并具有量效关系。
4.糖尿病ApoE-/-小鼠的IL-6、MMP-9表达量明显升高。大蒜素干预能够有效抑制IL-6、MMP-9的活性及其表达。
通过制作糖尿病ApoE-/-小鼠动脉粥样硬化模型,采用大蒜素进行干预,研究大蒜素对该动物模型的干预作用及其作用机制,探讨大蒜素在保护血管内皮作用机制中与糖脂代谢紊乱、氧化应激反应、炎症反应的相关性。为临床防治糖尿病大血管病变提供实验支撑。
方法:
选8周龄ApoE-/-雄性小鼠80只,体重25±5g。随机分为对照组(n=20)、实验组(n=60),对照组不做任何处理,普通饲料喂养;实验组将先后通过腹腔注射STZ、颈动脉套管、含3%蛋氨酸高脂饮食,制作糖尿病动脉粥样硬化小鼠动物模型,造模后适应性喂养1周。将糖尿病小鼠分为模型组(双蒸水,0.15ml/d,n=20)、大蒜素低剂量组(大蒜素,10mg/kg,0.15ml/d,n=20)、大蒜素高剂量组(大蒜素,20mg/kg,0.15ml/d,n=20),模拟药物的防治作用,于灌胃8周后,留取血样本,测定血脂(TG、LDL、TC)、血糖、Hcy浓度,然后处死小鼠,取颈动脉、主动脉组织,进行HE染色、油红O染色、Masson染色、天狼猩红染色检测,免疫组化法检测IL-6,MMP-9的表达。
结果:
1.血脂:
1.1血清TC:各组与对照组比较血清TC的浓度均显著升高,具有显著的统计学差异(均P<0.01);大蒜素高、低剂量组与模型组比较血清TC的浓度均有显著降低,具有显著的统计学差异(均P<0.01);大蒜素高剂量组降低血清TC浓度的作用优于低剂量组,两组比较具有统计学差异(P<0.05)。
1.2血清HDL:各组间相比较血清HDL浓度变化趋势不明显,均无显著的统计学差异(均P>0.05)。
1.3血清LDL:各组与对照组比较血清LDL的浓度均显著升高,具有显著统计学差异(均P<0.01);大蒜素高、低剂量组与模型组比较血清LDL均明显降低,具有显著统计学差异(均P<0.01);大蒜素高剂量组降低血清LDL浓度的作用优于大蒜素低剂量组,具有显著统计学差异(P<0.01)。
1.4血清TG:模型组、大蒜素低剂量组与对照组比较血清TG浓度均有显著升高,均有显著统计学差异(均P<0.01);大蒜素高剂量组血清TG浓度比对照组略有降低,但无显著统计学差异(P>0.05);大蒜素低剂量组血清TG浓度比模型组有降低,但无显著统计学差异(P>0.05);大蒜素高剂量组血清TG浓度比模型组明显降低,具有显著统计学差异(P<0.01);大蒜素高剂量组血清TG浓度比大蒜素低剂量组明显降低,具有显著统计学差异(P<0.01)。
2.血清Hcy:模型组与对照组比较血清Hcy浓度显著升高,具有显著统计学差异(P<0.01);大蒜素高、低剂量组与对照组比较,血清Hcy均无统计学差异(均P>0.05);大蒜素高、低剂量组与模型组比较血清Hcy浓度显著降低,均有显著统计学差异(均P<0.01);大蒜素高、低剂量组血清Hcy比较,无显著统计学差异(P>0.05)。
3.血糖:模型组小鼠血糖在实验期间一直维持高血糖状态(≥16.7mmol/L),与对照组相比,具有显著的统计学差异(P<0.01),大蒜素高、低剂量组小鼠的血糖于干预2周后出现下降,与模型组相比血糖均明显降低,均有显著统计学差异(均P<0.01);大蒜素高剂量组血糖较低剂量组明显降低,具有显著统计学差异(P<0.01)。
4.体重:与对照组相比,模型组与大蒜素高、低剂量组小鼠均表现体重明显下降,均有显著的统计学差异(均P<0.01);模型组小鼠体重保持下降趋势,大蒜素高、低剂量组小鼠于灌胃后体重均出现回升。
5.组织病理形态学结果
5.1颈动脉组织HE染色
对照组(a)细胞整齐有序、形态清晰、结构完整,管腔狭窄Ⅰ级,斑块面积<40%(22.16±6.07),脂核小,纤维帽厚,斑块稳定;模型组(b)细胞排列紊乱、形态模糊、结构不完整,管腔狭窄Ⅳ级,斑块面积>40%(92.81±1.02),脂核较大,纤维帽薄,可见大量泡沫细胞、脂质结晶,斑块极不稳定;大蒜素低剂量组(c)较模型组细胞排列轻度紊乱、形态轻度模糊、结构轻度完整,管腔狭窄Ⅱ级,斑块面积>40%(42.48±0.98),脂核偏大,纤维帽略薄,可见泡沫细胞,斑块轻度不稳定;大蒜素高剂量组(d)细胞排列较整齐、形态较清晰、结构较完整,管腔狭窄Ⅱ级,斑块面积<40%(38±0.44),脂核小,纤维帽厚,斑块稳定。
5.2大体油红O法检测糖尿病小鼠主动脉斑块负荷
对照组(a)主动脉斑块负荷较轻,模型组(b)主动脉斑块负荷非常严重,此糖尿病小鼠模型极易发生动脉粥样硬化不稳定斑块。大蒜素低剂量组(c)主动脉斑块负荷略严重,大蒜素高剂量组(d)主动脉负荷明显减轻。
5.3颈动脉组织油红O染色结果
模型组(b)的脂质含量与对照组(a)相比明显升高,具有显著的统计学差异(P<0.01);大蒜素高(d)、低剂量组(c)的脂质含量与模型组相比均明显降低,具有显著的统计学差异(均P<0.01);大蒜素高剂量组的脂质含量与低剂量组相比明显降低,具有显著的统计学差异(P<0.01)。
5.4颈动脉组织MASSON染色结果
模型组(b)与对照组(a)相比胶原纤维明显减少,具有显著的统计学差异(P<0.01);大蒜素高(d)、低剂量组(c)与模型组相比胶原纤维明显增加,具有显著的统计学差异(均P<0.01);大蒜素高剂量组胶原纤维明显高于低剂量组,两组比较具有显著的统计学差异(P<0.01)。
5.5颈动脉组织天狼猩红染色结果
对照组(a)斑块胶原含量多,以Ⅰ型胶原纤维为主,斑块稳定;模型组(b)斑块极不稳定,其胶原含量明显降低,与对照组相比Ⅰ型/Ⅲ型胶原比值明显降低,具有显著的统计学差异(P<0.01);大蒜素低剂量组(c)斑块胶原含量较模型组增多,Ⅰ型/Ⅲ型胶原比值升高,具有显著的统计学差异(P<0.01);大蒜素高剂量组(d)斑块相对稳定,其胶原含量较模型组增多,以Ⅰ型胶原为主,Ⅰ型/Ⅲ型胶原比值与模型组、大蒜素低剂量组相比均明显升高,具有显著的统计学差异(P<0.01,P<0.05)。
5.6免疫组化结果
5.6.1IL-6模型组(b)与对照组(a)相比IL-6表达量明显升高,具有显著的统计学差异(P<0.01);大蒜素高(d)、低剂量组(c)与模型组相比IL-6表达量均明显降低,具有显著的统计学差异(均P<0.01);大蒜素高剂量组IL-6表达量明显低于低剂量组,两组比较具有显著的统计学差异(P<0.01)。
5.6.2MMP-9模型组(b)与对照组(a)相比MMP-9表达量明显升高,具有显著的统计学差异(P<0.01);大蒜素高(d)、低剂量组(c)与模型组相比MMP-9表达量明显降低,具有显著的统计学差异(P<0.01);大蒜素高剂量组MMP-9表达量明显低于低剂量组,两组比较具有显著的统计学差异(P<0.01)。
结论:
1.8周龄雄性ApoE-/-小鼠腹腔注射STZ后,能成功诱发糖尿病,与人类的糖尿病状态基本类似。ApoE-/-小鼠在糖尿病状态下,促进动脉粥样硬化的发生与发展,加速不稳定斑块的形成。
2.糖尿病ApoE-/-小鼠的血脂(TG、LDL、TC)、血糖、Hcy浓度显著升高,体重明显下降,大蒜素干预能有效降低血脂(TG、LDL、TC)、血糖、Hcy的浓度,抑制血管内皮糖脂代谢紊乱的发生,减少动脉粥样硬化发生的危险因素。
3.ApoE-/-小鼠的糖尿病状态,降低动脉粥样硬化斑块内Ⅰ/Ⅲ型胶原比值及胶原含量,降低了斑块稳定性;大蒜素干预后能有效升高粥样硬化斑块内Ⅰ/Ⅲ型胶原比值及胶原含量,减少动脉粥样硬化斑块的易损性,稳定粥样硬化不稳定斑块,并具有量效关系。
4.糖尿病ApoE-/-小鼠的IL-6、MMP-9表达量明显升高。大蒜素干预能够有效抑制IL-6、MMP-9的活性及其表达。