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目的:研究大蒜素对糖尿病心肌损伤大鼠心律失常的作用,并进一步探讨其可能的作用机制。
方法:采用腹腔注射链脲佐菌素(STZ)制备糖尿病大鼠模型,实验设正常对照组,模型组及大蒜素低、中、高(4mg/kg、8mg/kg和16mg/kg)剂量组。(1)建模4周后,通过舌下静脉注射氯化钡诱导心律失常,记录标准Ⅱ导联心电图,观察心律失常发生时间、存活时间、死亡率和心律失常评分;(2)采用全细胞膜片钳技术深入研究大蒜素对大鼠单个心肌细胞动作电位时程(APD)、L-型钙电流(ICa-L)、内向整流钾电流(IK1)和瞬时外向钾电流(Ito)的作用;(3)提取心肌组织总RNA,用逆转录聚合酶链式反应(RT-PCR)方法观察大蒜素对糖尿病心肌损伤大鼠L-型钙通道α1c和钾通道Kir2.1、Kv4.2 mRNA表达的影响。
结果:(1)模型组大鼠体重明显低于造模前和正常对照组(P<0.01);大蒜素(4 mg/kg、8 mg/kg和16 mg/kg)组与模型组相比没有统计学差异,但有增加趋势。模型组大鼠的空腹血糖值明显高于造模前和正常对照组(P<0.01);大蒜素(8 mg/kg和16 mg/kg)组空腹血糖值明显低于模型组(P<0.01)。(2)静注氯化钡后,与正常对照组相比,模型组大鼠的心律失常出现时间明显缩短(P<0.05),死亡率明显增加,心律失常评分明显增加(P<0.01)。大蒜素(4 mg/kg、8 mg/kg和16mg/kg)可使心律失常出现时间明显延长(与模型组相比,P<0.01);使死亡率明显降低。大蒜素(16 mg/kg)可使心律失常评分明显降低(与模型组相比,P<0.01)。(3)全细胞膜片钳结果表明,大蒜素(250μmol/L和500μmol/L)能够明显缩短动作电位时程,使APD50从对照组的163.24±42.66 ms减少到111.08±14.81 ms、80.56±35.04 ms(P<0.05),使APD90从对照组的200.70±44.85ms减少到145.08±13.14 ms(P<0.05)、109.26±30.38 ms(P<0.01);刺激电压为10 mV时,大蒜素(250μmol/L和500μmol/L)使ICa-L从对照组的-13.07±1.70pA/pF分别降至-9.19±1.15 pA/pF和-6.79±0.52 pA/pF(n=5,P<0.01);在实验电压为-120 mV时,大蒜素(250μmol/L和500μmol/L)使IK1从对照组的-20.94±5.16pA/pF分别增加至-29.73±6.73 pA/pF(n=5,P<0.05)和-38.01±5.85 pA/pF(n=5,P<0.01);在实验电压为+50 mV时,大蒜素(500μmol/L)使Ito从对照组的15.50±1.76 pA/pF降至4.97±0.74 pA/pF(n=5,P<0.01)。(4)RT-PCR结果显示糖尿病模型组大鼠心肌L-型钙通道蛋白mRNA表达量显著高于对照组(P<0.01),大蒜素(8 mg/kg和16 mg/kg)组同模型组比较表达量有所降低(P<0.05,P<0.01);糖尿病模型组大鼠心肌钾通道蛋白Kv4.2 mRNA表达量显著低于对照组(P<0.01),大蒜素(8 mg/kg和16 mg/kg)组同模型组比较表达量明显升高(P<0.01);糖尿病模型组大鼠心肌钾通道蛋白Kir2.1 mRNA表达量显著低于对照组(P<0.01),大蒜素(8 mg/kg和16 mg/kg)组同模型组比较表达量有所升高(P<0.05,P<0.01);糖尿病模型组大鼠心肌钾通道蛋白Kir2.1 mRNA表达量显著低于对照组(P<0.01);大蒜素(8 mg/kg和16 mg/kg)组同模型组比较表达量有所升高(P<0.05,P<0.01)。
结论:(1)大蒜素可降低糖尿病大鼠的空腹血糖,对糖尿病大鼠具有保护作用。(2)在本实验条件下,糖尿病大鼠并未出现明显的心律失常,但对心律失常诱发因素(氯化钡)的敏感性增强。(3)大蒜素对氯化钡诱导的糖尿病大鼠心律失常具有抑制作用。其作用机制可能与抑制ICa-L,抑制Ito,增加IK1,从而缩短动作电位时程有关。长期作用之后,大蒜素可以纠正糖尿病大鼠心肌细胞膜上L型钙通道蛋白α1c、钾通道蛋白Kv4.2和Kir2.1 mRNA的异常表达,调节失衡的离子通道,从而保护心肌细胞而降低心律失常的发生。