糖尿病大鼠主动脉内皮细胞的原子力显微镜观察

论文摘要

目的:用原子力显微镜观察糖尿病大鼠胸主动脉内皮细胞形态的变化,探讨糖尿病对血管内皮细胞结构的影响。 方法:SD大鼠36只,随机分为2组:(1)对照组:18只;(2)糖尿病组:18只,腹腔注射链脲佐菌素建立糖尿病大鼠模型。分别于成模后2、7、12周处死,取胸主动脉,用原子力显微镜观察糖尿病大鼠胸主动脉内皮细胞形态的变化;由其所配的IP软件获取相关参数。 结果:(1)血糖变化:对照组大鼠血糖维持在5.75±1.15～5.94±1.43 mmol/L,糖尿病组大鼠血糖在27.28±2.29～32.88±2.76 mmol/L之间,均显著高于同一时间对照组(P<0.05)。(2)原子力显微镜定性观察结果:血管内皮的整体形貌由大量的火山口样的环形山构成,可观察到内皮细胞的排列与血管的长轴的方向一致,而且可见较明显的与血管长轴一致的长形浅沟;对照组的整体形貌与实验组无明显的差异。分别用50μm、20μm、5μm扫描器扫描显示对照组大鼠各时期血管内皮细胞膜结构无明显变化,在胞核处较隆起,突向腔面,胞核突起周围由类似山谷样凹陷,这些山谷样凹陷可由多个小的凹陷相互连接而成;细胞表面有许多片状或指状隆起;并见大量的绒毛样突起,其走向大致一致;细胞表面还可见大而圆的窗孔样结构,形态较规则,其内部结构犹如迷宫样的管道结构,细胞膜较平处可见大量的虫蚀样小凹。糖尿病2周内皮细胞膜表面的结构较正常组杂乱,突起、凹陷排列走向不甚规则;随着糖尿病的进展,表面的结构变得越杂乱,窗孔样结构的边缘不整齐,类似风化岩石样外貌;尤其是在糖尿病12周时血管内皮细胞膜表面的圆形、串珠状、珊瑚状、菜花样颗粒粘附增多,多位于细胞膜窗孔样结构的边缘。(3)原子力显微镜观察的定量结果:对照组峰谷差值和糖尿病组的变化相似,不同时期有逐渐增高的趋势,但无明显差异;与对照组比较,糖尿病组各时期均显著增高(P<0.05)。对照组均方根粗糙度各时期有增高的趋势,但差异无显著性;糖尿病组2周与7周之间无明显差异,而12周与2周与7周相比显著增高(P<0.05)。组间比较,糖尿病组12周明显增加(P<0.05)。平均粗糙度和均方根粗糙度的变化相似,对照组3个时期无明显差异;糖尿病组2周与7周之间比较无明显差异,12周显著增高(P<0.05)。与对照组比较,7周与12周均明显增高(P<0.05)。对照组中值高度各时期相比无明显差异;糖尿病组中值高度虽然7周轻微度降低,12周增高,但无统计学意义。糖尿病组2局和7周与对照组比较无明显差异;12周增高明显(P<0 .05)。结论:(1)原子力显微镜对细胞膜结构的观察具有明显的优势,是一种观察膜结构良好手段;(2)正常内皮细胞的表面有丰富的结构,包括山晴样隆起,绒毛样突起,窗孔样结构和虫蚀样小凹,这些结构可能与内皮细胞的物质转运有关;(3)糖尿病时内皮细胞膜存在渐进性的结构破坏,包括细胞膜上各种微细结构不同程度的受损,而且内皮的粗糙度随着高血糖的持续逐渐增加;(4)糖尿病时内皮细胞膜上有大量的球形、串珠状、珊瑚样颗粒样物质粘附,可能与糖尿病血管病变的发生有关。关键词:糖尿病;主动脉;内皮细胞;细胞膜;原子力显微镜;大鼠

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