本研究的目的是在建立稳定的糖尿病动物模型和稳定的组织细胞培养的基础上,综合运用细胞电生理技术以及分子生物学研究技术解决以下具体问题①采用离体小动脉灌流技术研究高糖状态下冠状小动脉血管壁的舒缩功能是否改变,并进一步阐明高糖条件下小冠状动脉对β受体兴奋剂等舒血管物质的反应性是否降低;②结合膜片钳技术研究高糖状态下血管壁平滑肌细胞Kv通道在功能上的变化;③采用免疫荧光及分子生物学技术揭示高糖所引起的Kv通道活动降低的机制,我们将阐明高糖本身是否对Kv通道具有直接的抑制作用;④采用荧光成像技术、免疫组织化学技术及Western-blot技术揭示氧自由基在冠状微循环小血管中的特异产生部位。通过以上技术揭示糖尿病高糖状态对冠状小动脉电压依赖型钾通道(Kv channel)的作用以及作用机制,其研究成果将对临床冠心病合并糖尿病的治疗有重要的指导意义。
本研究应用STZ诱导Wistar大鼠糖尿病模型;采用离体小动脉灌流技术证实糖尿病大鼠冠状小动脉经腺苷酸环化酶激活剂foskolin和β受体激动剂Isoproterenol介导的非内皮依赖性血管舒张反应降低,对Kv通道抑制剂4-AP的缩血管反应也降低,应用氧自由基清除剂可明显改善血管的舒缩功能,研究表明其与Kv通道和氧自由基产生增多有关;采用全细胞膜片钳技术揭示糖尿病大鼠冠状动脉平滑肌细胞Kv通道电流低于正常对照组,自由基清除剂明显提高糖尿病组峰电流密度,表明糖尿病时Kv通道功能的减弱与氧自由基产生有关,自由基清除剂对糖尿病大鼠的Kv通道有明显保护作用;采用Western blot和RT-PCR技术显示糖尿病大鼠冠状动脉平滑肌细胞Kv1.2和Kv1.5蛋白和mRNA的表达显著降低;采用免疫荧光技术揭示糖尿病大鼠冠状小动脉氧自由基产生部位为内皮细胞,表明高糖通过刺激冠状小动脉产生过量的氧自由基参与糖尿病状态下的氧化应激,与糖尿病微血管并发症密切相关,并使冠状小动脉Kv通道电流降低,影响Kv通道的功能活动,导致糖尿病高血糖状态下冠脉小血管舒缩功能的改变。