摘要：我们假设糖尿病诱导的大鼠后肢结扎后侧支形成受损部分是由细胞内糖化引起的，而乙二醛酶-I（Glo-I）的过度表达（即晚期糖化终产物（Age）前体的主要解毒酶）可以阻止这种情况的发生。野生型和GLO-I转基因大鼠，无论是否患有糖尿病（由55 mg/kg链脲佐菌素诱导），均接受右股动脉结扎。与对照组相比，激光多普勒灌注成像显示糖尿病动物6天后的血液灌注恢复率显著降低，而没有任何GLO-I过度表达的影响。与对照组相比，时间飞跃法磁共振血管造影显示野生型糖尿病动物的侧支数量和体积明显减少。Glo-I的过度表达部分阻止了糖尿病动物的这种减少。糖尿病引起的动脉源性适应障碍可部分通过GLO-I的过度表达得到缓解，这表明AGE在糖尿病引起的侧支形成受损中的作用。

 

  

简介：动脉粥样硬化引起的动脉闭塞性病变导致心血管和外周动脉疾病，是现代社会死亡的主要原因。在动脉闭塞的情况下，受影响器官的命运不仅与闭塞的严重程度有关，而且与发展的侧支血管系统补偿血液灌注损失的能力有关。糖尿病患者新血管的发展显著减少。因此，与非糖尿病患者相比，糖尿病患者的动脉阻塞和代偿性侧支容量均较低，导致更多的足部溃疡和下肢截肢。高血糖是糖尿病组织损伤的起始原因，有几种机制可以调节这些影响。其中一个可能的机制是产生晚期糖基化终产物（AGE）或其反应前体。AGEs是由还原糖通过所谓的美拉德反应与蛋白质中的氨基发生非酶反应形成，从而导致功能失调的修饰产物。细胞内糖化的主要来源是糖酵解中间体甲基乙二醛（MGO）和乙二醛（GO）。在生理条件下，这些活性氧醛能被乙二醛酶系统有效地解毒，其中乙二醛酶-I（GLO-I）是限速步骤。以前的研究表明，培养的内皮细胞中MGO水平升高会导致细胞分离、失活和导管形成受损，而这可以通过GLO-I过度表达加以预防。此外，Liu等人已经在体外广泛证明，mgo也会损害内皮细胞的生存能力、迁移、导管形成、自噬和体外主动脉环的血管生成，这可以通过过度表达glo1来挽救。尽管有这些体外研究和最近发现，用激光多普勒测量，Glo1过度表达可恢复糖尿病小鼠缺血诱导的血管生成，但Glo-1过度表达对特异性侧支形成的体内作用尚不清楚。因此，我们在糖尿病GLO1过度表达的大鼠后肢结扎模型中使用磁共振血管造影来研究糖尿病是否可以阻止受损侧支的形成。

 

材料和方法：糖尿病大鼠后肢缺血模型：野生型和GLO-I转基因大鼠分别为非糖尿病大鼠（wtc和tgc）或糖尿病大鼠（wtd和tgd），为期12周（55 mg/kg链脲佐菌素），右股动脉结扎（每组10只）。在股动脉回旋支下方0.5 cm处和腘动脉和隐动脉分叉处上方进行结扎，使股动脉闭塞。在结扎过程中，激光多普勒灌注成像（LDPI）和磁共振血管造影（MRA）检查，，大鼠吸入3%异氟醚氧气。动物接受Temgesic（皮下注射0.01 mg/kg）作为术后用药。

 

激光多普勒灌注成像（LDPI）：LDPI用于测量结扎后的后肢血流。在测量灌注之前，将动物麻醉并放置在一个保温垫上，以确保体温恒定。低强度激光束（λ=632.8nm）在标准工作距离下无接触地扫描皮肤表面。扫描模式设置为10 ms/像素，分辨率设置为256×256像素。每只动物的缺血和非缺血肢体在每个时间点完成三次扫描，并分别测定每只肢体的任意单位（流量）的平均灌注。术前和术后3天和6天恢复后立即评估基线灌注。标准化灌注用于计算术后时间点的基线灌注百分比。

 

磁共振血管造影与侧支量化：结扎后7天，在磁共振系统中，如前所述，用鸟笼正交线圈对动物进行仰卧位成像。简单地说，血管造影协议包括一个多层二维流补偿梯度回波序列。应用位于成像平面远端的血流饱和板抑制静脉增强。在医学图像软件应用程序Osirix中在有限的轴切面范围内，使用头尾方向的最大轴强度投影计算可见侧支动脉的数量。通过信号强度分布分析，对侧支化的量化进行评估。侧支指数代表直径约0.5 mm血管的标准化体积分数，因此用作侧支动脉体积的测量。

 

统计：所有数值均表示为平均值±SEM。采用单因素方差分析对各组之间的统计差异进行检验，并对相关组进行事后Bonferroni校正。P值小于0.05被认为具有统计学意义。著降低，i/ni值也显著降低。这一差异持续到第6天，而没有任何GLO-I过度表达的影响。由于激光多普勒测量仅限于闭塞远端的浅表皮肤血流，因此我们还应用MRA来评估结扎实际部位的深部动脉生成。根据结扎后7天的MRA测量，与WTC大鼠相比，WTD大鼠侧支动脉数量减少。GLO-1过表达可部分阻止这种下降。侧支指数（即侧支动脉体积）显示出WTD与WTC的比较结果，并且TGD大鼠也有改善。

 

讨论：GLO1过表达的糖尿病大鼠在结扎处的侧支血管明显多于野生型糖尿病小鼠。特别是MGO可以影响侧支形成的机制在体外已被广泛研究。已经证明，MGO可改变胶原的rgd和gfoger整合素结合位点，导致内皮细胞分离、失活和抑制血管生成，从而在理论上损害了侧支的重构。此外，MGO还损害了血管内皮生长因子与血管内皮生长因子2的结合，从而影响血管生成过程。MGO诱导的侧支损伤也发生在体内。尽管glo1过度表达对结扎部位的侧支生长有有益的影响，但glo1过度表达并不能改善大鼠爪部的血流。7天后，大鼠爪部无坏死迹象，结扎对各组大鼠运动行为无影响。后肢功能能力的任何差异都只能通过跑步机运动测试来解决，不幸的是，我们没有进行测试。此外，肢体远端低氧区组织血流的维持也依赖于血管生成过程，后者在恢复过程中发生。我们的观察表明，GLO1的过度表达可促进糖尿病大鼠体内的侧支生长。用激光多普勒技术处理侧支形成时应小心。

 

我们的研究表明，GLO1的过度表达导致氧醛的猝灭和对AGE形成的抑制.因此，增加Glo1的表达，正如最近在一项随机、安慰剂对照的交叉临床试验中所证明的那样，可以成为预防糖尿病引起的动脉生成受损的重要新工具。