第一部分β₂肾上腺素受体在糖尿病心脏储备功能损伤中的作用目的:糖尿病（Diabetes mellitus,DM）患者早期出现对肾上腺素能信号激活的心肌收缩反应降低,心脏储备功能受损。前期研究表明在培养的心肌细胞和离体灌流心脏中胰岛素以β₂肾上腺素受体（β₂ adrenergic receptor,β₂AR）依赖方式抑制β₁AR（β₁ adrenergic receptor,β₁AR）调控的心肌收缩功能。本研究拟在整体动物水平观察高胰岛素血症对糖尿病心脏储备功能的影响,以及β₂AR在其中的作用及机制。方法:建立高脂饮食糖尿病小鼠模型,采用超声心动图检测小鼠心功能,并检测血糖代谢指标,β₂AR磷酸化和总蛋白水平及β₁AR调控的心肌细胞收缩功能信号通路的变化。观察基因敲除β₂AR对高脂饮食糖尿病小鼠心功能变化的影响。结果:小鼠在高脂饮食（High fat diet,HFD）8周后出现高血糖和高胰岛素血症,以及糖耐量和胰岛素耐量异常。HFD小鼠心脏组织并未出现显著的心肌肥厚及纤维化,其基础心功能与正常组无差异,但心脏储备功能出现受损。HFD小鼠心脏组织的βAR信号通路包括β₁AR、β₂AR、GRK2和G_i等蛋白水平无改变,但β₂AR在蛋白激酶A（Protein kinase A,PKA）位点和G蛋偶联受体激酶（G protein-coupled receptor kinase,GRK）位点的磷酸化水平较对照组小鼠显著升高。HFD小鼠环磷腺苷酸（Cyclic adenosine monophosphate,cAMP）水平及受磷蛋白（Phospholamban,PLB）磷酸化均无显著降低,而在HFD小鼠心肌细胞对βAR激动剂异丙肾上腺素（isoproterenol,ISO）诱导的受磷蛋白磷酸化反应减弱,可被G_i蛋白抑制剂百日咳毒素（pertussis toxin,PTX）所恢复。β₂AR-KO小鼠在高脂饮食8周后同样的出现了高血糖和高胰岛素血症,以及糖耐量和胰岛素耐量异常。但是β₂AR-KO小鼠在高脂饮食8周后并未出现心脏储备功能损伤。结论:高脂饮食诱导的糖尿病在尚未出现心脏重构病理改变时,可通过高胰岛素血症诱导β₂AR磷酸化促其与G_i偶联而损伤心脏储备功能,敲除β₂AR可以改善HFD诱导的心脏储备功能损伤。早期干预胰岛素和β₂AR信号通路的交叉对话可能有助于糖尿病心血管并发症的防治。第二部分PDE4抑制剂对糖尿病心功能不全的治疗作用目的:前期研究发现胰岛素可通过β2AR依赖方式促进心肌细胞磷酸二酯酶IV（phosphodiesterase IV,PDE4）表达增加而抑制心肌细胞收缩力,参与糖尿病心功能不全的发病过程。本研究拟观察PDE4抑制剂罗氟司特（roflumilast,ROF）对HFD糖尿病小鼠心功能不全的作用及机制。方法:小鼠随机分成4组:正常饮食（normal chow,NC）组、高脂饮食HFD组、预防给药ROF+HFD组、治疗给药HFD+ROF组。ROF+HFD组从喂养第一周同时开始灌胃给予roflumilast（1mg/kg/day）,HFD+ROF组从高脂喂养第16周开始灌胃给予roflumilast（1mg/kg/day）。每4周检测小鼠血糖代谢和心功能变化。喂养20周后取各组小鼠心脏进行分析。结果:与HFD组相比,预防给药和治疗给药组的葡萄糖耐量和胰岛素耐量均得到改善。超声心动图结果显示给予roflumilast治疗可增加心脏射血分数和短轴缩短率;而HE、Masson和天狼星红染色显示roflumilast可使HFD小鼠心脏心肌肥厚得到改善,心肌纤维化和胶原合成显著减少。结论:PDE4抑制剂能够改善HFD诱导的心功能不全和心肌纤维化以及胰岛素抵抗,PDE4是治疗糖尿病心功能不全的潜在靶点。