实验背景： 随着经济的迅速发展和人们生活方式的改变，糖尿病已愈来愈成为影响人们身体健康的重大疾病之一。和非糖尿病病人相比，糖尿病病人更易于发生心力衰竭。Framingham的流行病学调查发现充血性心力衰竭的发病率在18岁以上的男性糖尿病病人中增加了2.4倍，在女性病人中增加了5.1倍。糖尿病病人心力衰竭的主要原因之一是糖尿病性心肌病。糖尿病性心肌病是一种独立于糖尿病性动脉粥样硬化性心血管病的心脏病，是由代谢紊乱和心脏微血管病变引起的心肌细胞广泛性病变而导致心力衰竭，其病理机制有别于冠心病及高血压性心脏病，是一种独立的疾病。先前国际上对糖尿病性心肌病的研究主要集中在心脏的微小血管病变、自主神经功能紊乱、代谢失衡和间质纤维化等方面。这些研究主要从心肌细胞以外的因素考虑，难以很好地理解糖尿病性心肌病的心肌细胞舒张功能以及收缩功能障碍等现象。已知细胞内Ca²⁺浓度的周期性变化是心肌细胞收缩、舒张的主要原因，而肌浆网（sarco／endoplasic reticulum，SR）对Ca²⁺的贮存、释放和摄取则是决定胞内Ca²⁺浓度变化的主要因素。在心肌细胞的兴奋-收缩耦联中，心肌细胞兴奋时细胞膜上L型钙通道开放，Ca²⁺顺浓度差从胞外通过细胞膜钙通道进入胞内，导致胞浆内局部Ca²⁺浓度升高，同时SR钙释放通道开放，大量的Ca²⁺从SR进入胞浆，触发心肌收缩。SR Ca²⁺-ATP酶(sarco／endoplasic reticulum Ca²⁺-ATPase，SERCA)及其调节蛋白受磷蛋白（Phospholamban，PLB）调控细胞内钙池对Ca²⁺的摄取，而1，4，5三磷酸肌醇受体2型（1，4，5-trisphophate inositol receptor type 2，IP₃R₂）、兰尼碱受体2型（ryanodine receptor type 2，RyR₂）是SR贮存钙的释放通道。 实验目的： 本研究以糖尿病大鼠为模型，研究糖尿病时心肌细胞的结构变化及Ca²⁺调控蛋白SERCA、PLB、IP₃R₂、RyR₂、L型钙通道等基因表达的改变，以探讨糖尿病心肌病的病理生理机制。 实验方法：浙江大学博士学位论文 经尾静脉注射四氧喀咤（4 om吵g）制备糖尿病大鼠模型，对照组大鼠的尾静脉注射相同体积的生理盐水。分别于2、4、6周大鼠处死前测血糖，如血糖>1 6.7^。比者确认为糖尿病大鼠。取心尖部组织用409几多聚甲醛固定，经脱水，透明，石蜡包埋，制成4林m切片后行HE常规染色。取少许心肌组织用2.5%戊二醛固定，制备电镜标本，透射电镜观察大鼠心肌超微结构的改变。去除心房，用浸在液氮罐中的不锈钢夹子将心脏夹扁后打碎速冻后在一70℃低温冰箱中保存备用。采用一步法提取细胞总RNA，测定260nm和28OnLm处的吸光度OD值，要求全部样本的A260/28。比值在1 .8一2.0之间。再行RNA的逆转录和心肌SERCA、PLB、IP3R:、助RZ及L型钙通道等蛋白基因的PCR扩增。PCR产物采用Sanger的双脱氧链终止法测序。实验结果: 2周、4周、6周糖尿病组大鼠的体重和心脏重量均低于正常对照组，但4周、6周大鼠的心脏/体重比显著大于正常对照组，2周大鼠的心脏/体重比高于正常对照但无统计学意义组。光镜下心肌细胞、间质在糖尿病组与正常大鼠组之间无明显差别。 电镜下对照组大鼠心室肌细胞中肌原纤维是胞浆的主要成分，肌丝整齐排列，明暗带清晰可见，含大量肌丝，A带、工带、Z带显示无异常，线粒体正常，圆形或椭圆形，崎发达明显，排列密集。可见闰盘连接，排列整齐。但是，糖尿病组大鼠心室肌细胞内肌原纤维含量明显减少，排列紊乱、稀疏，有的肌丝断裂扭曲，局部溶解、丧失，肌节长短不一，肌节周期性结构丧失，明暗带不明显，内质网扩张，线粒体排列紊乱，有的肿胀，靖变宽断裂、消失，基质密度下降，其内形成空泡，有的线粒体变暗，其内结构不清。在心肌闰盘处，有的区域间隙变宽，连接紊乱或断裂。线粒体间见大量糖原沉着。心肌细胞超微结构的变化在2周糖尿病组大鼠即开始出现。 与对照组相比，2周和4周糖尿病组大鼠sERCA、 PLB、助R:、IP3RZ及L型钙通道的mRNA表达无显著差异。6组糖尿病组大鼠心肌SERCA及L型钙通道的mRNA表达无显著差异，但PLB的mRNA表达显著增加、IP3R:、琦凡的mRNA表达显著下降。 实验结论: 1.糖尿病大鼠心脏/体重比显著大于正常对照组。 2.2周糖尿病组大鼠即开始出现心肌细胞超微结构的变化，早于心肌钙离子调控蛋白基因表达的异常。 3.糖尿病大鼠心肌细胞的病变与心肌钙离子调控蛋白的异常有关。