糖尿病大鼠视网膜微血管的重建及某些药物对其的影响
作者：刘志勇 韩丽荣 张传森 韩传贵
单位：刘志勇 韩丽荣 韩传贵(第二军医大学长海医院眼科，上海 200433)；张传森(基础医学部解剖学教研室)
关键词：病因学；糖尿病视网膜病；视网膜新生血管形成；非酶糖化；活血化瘀
第二军医大学学报001204 [摘要] 目的：研究糖尿病大鼠视网膜微 血管的重建。方法：用链脲佐菌素(STZ)诱导SD大鼠建立糖尿病动物模 型，运用视网膜消化铺片和图像分析方法观测糖尿病大鼠视网膜微血管的重建，及非酶糖化 抑制剂和活血化瘀中药对其重建的影响。结果：在8周时毛细血管宽度 即有显著性变化(P <0.05)，非酶糖化抑制剂和活血化瘀中药治疗组在8～12周后与糖尿病组有显著性差异( P<0.05)。结论: (1)糖尿病促进了视网膜微血管的形态重建，两者 之间呈显著正相关。(2)非酶糖化抑制剂和活血化瘀中药对糖尿病视网膜微血管的重建有一 定的防治作用。
, http://www.100md.com
[中图分类号] R 774.102 [文献标识码] A
[文章编号] 0258-879X(2000)12-1110-03
Remodeling of retinal microvessels in STZ-induced diabetic rats and medical inf luence
LIU Zhi-Yong HAN Li-Rong HAN Chuan-Gui
(D epartment of Ophthalmology, Changhai Hospital, Second Military Medical Universit y, Shanghai 200433， China)
ZHANG Chuan-Sen
, 百拇医药
(Department of Anatomy, Department of Basic Medici ne)
[ABSTRACT] Objective: To observe the remodeling of diabetic m icrovessels in diabetic rats. Methods: Diabetic animal models we re induced by STZ on SD rats. The rats were treated with nonenzymatic glycosylat ion inhibitor and blood flow-activating and stasis-removing traditional Chines e medicine to evaluate the remodeling of diabetic retinal microves sels by trypsin digestion and figure analysis. Results: At 8 wee ks, significant alteration of retinal capillary width in diabetic rats were observed(P<0.05). At 8-12 weeks,the rats treated with nonenzymatic glycosyl ation inhibitor and traditional Chinese medicine exhibited statistical significa nce (P<0.05) to diabetic rats. Conclusion： (1) Remodelings of retinal microvessels are accelerated in diabetic rats and they are correlated positively. (2) Nonenzymatic glycosylation inhibitor and blood flow-activating and stasis-removing traditional Chinese medicine have effects of preventing an d treating diabetic retinopathy.
, 百拇医药
[KEY WORDS] diabetes； retina； vascular remodeling； nonenzymati c glycosylation
糖尿病视网膜病变(diabetic retinopathy, DR)是糖尿病的严重并发症之一，严重影 响了糖尿病患者的身心健康和生活质量。本文以链脲佐菌素(streptozotocin,STZ)诱导S D大鼠，建立糖尿病动物模型。对糖尿病大鼠视网膜的微血管病变进行定量分析，旨在探讨D R的演变规律及其与糖尿病病程的关系。利用此动物模型，观察了非酶糖化抑制剂氨基胍(A G)、活血化瘀药物复方丹参(CPR)对糖尿病视网膜血管重建的影响，分析对比此两类药物 的作用效果，并探讨糖尿病视网膜血管重建的机制，为进一步研究DR的发病机制及防治提供 理论依据。
1 材料和方法
1.1 动物模型的建立与分组 选鼠龄10周的健康雄性SD大鼠(上海西普尔-必凯 实验动物有限公司)，体质量(200±25) g。以1%STZ(美国Sigma公司)按60 mg/kg的剂量 注入大鼠腹腔内，其后48，72 h连续两次采尾血测空腹血糖，血糖高于16.7 mmol/L为模型 建立成功。以后每2周测1次血糖，空腹血糖高于16.7 mmol/L的大鼠定为糖尿病模型。动物 分为正常SD大鼠组(SC组)，糖尿病大鼠组(SM组)，AG治疗组(SA组)和CPR治疗组(SP 组)4组。各组再分为1,4,8,12,16,24周6个亚组各10只。
, 百拇医药
1.2 实验方法 SA组给予AG(美国Sigma公司)100 mg/(kg.d)；SP组给予CPR( 第二军医大学生物医学工程研究所，主要成分为丹参等活血化瘀类纯中药)6.4 ml/(kg.d) (相当于丹参生药1.6 g/kg)。用2%戊巴比妥钠腹腔内注射麻醉，全身灌注固定 ，取眼球置于固定液中。参照文献[1]的方法进行视网膜消化铺片。
1.3 图像处理及统计学分析 视网膜消化铺片的观察部位：距视乳头2PD内的后极 部及距锯齿缘2PD的周边部除外，非毛细血管区除外。在显微镜下，视网膜标本随机选择10 个区域，运用计算机图像分析系统(中国科学院自动化技术公司，通用颗粒分析系统)分别 测量毛细血管长度和宽度。实验结果用两样本均数t检验作统计学分析。
2 结 果
2.1 视网膜毛细血管的长度 运用计算机图像分析系统测量每个被测视网膜区域 内全部毛细血管的长度，然后进行统计分析，计算一个被测视网膜区域内的毛细血管的平均 长度。各组毛细血管长度均略呈增加趋势,仅在24周时SM组显著大于SC组(P<0.05 )，图1。
, 百拇医药
图 1 视网膜毛细血管长度
Fig 1 Retinal capillary length
○： SC； ●：SM； □：SA ； ■：SP
2.2 视网膜毛细血管宽度 SC组血管宽度无明显变化；SM组在8周时与SC组相差显 著(P<0.05)，12周后相差非常显著(P<0.01)；SA组在12周时与 SM组相差显著(P<0.05)，24周后相差非常显著(P<0.01)，12周 与SC组相差显著(P<0.05)，16周、24周与SC组相差非常显著(P<0. 01)；SP组在12周时与SC，SM和SA组相差显著(P<0.05)，16周、24周时与SC和SM组 相差非常显著(P<0.01)，图2。
图 2 视网膜毛细血管宽度
, 百拇医药
Fig 2 Retinal capillary width
○： SC； ●：SM ； □：SA ； ■：SP
3 讨 论
DR是糖尿病严重的微血管并发症之一，我国的DR的发病率达38%～90%，在病程超过20年的 患者中，有5%～8%因视网膜病变而致盲，盲者达7万多人[2]。因此，DR已成为眼 科重要的研究课题。
3.1 糖尿病视网膜微血管重建 毛细血管的长度、宽度与高血糖的持续时间有相 关性，这些参数的定量研究可以用来评估糖尿病微血管病变的严重程度[3]。本研 究发现2 4周内毛细血管长度呈增加趋势，与对照组相比，SM组毛细血管宽度最早的变化是在8周时出 现的(P<0.05)，12周起相差非常显著(P<0.01)。
, 百拇医药
3.2 非酶糖化抑制剂对糖尿病视网膜微血管重建的影响 长期高血糖被认为是所 有糖尿病慢性并发症发生的关键启动因素，而高血糖状态下蛋白质发生的过度非酶糖化对引 起血管重建起到了重要作用。非酶糖化是糖与多种蛋白质在无需酶的参与下发生的结合反应 ，形成的糖基化终产物严重干扰了正常组织的功能与结构，是糖尿病微血管病变的主要发病 原因[4]。AG是研究最为深入的特异性的非酶糖化抑制剂之一，它竞争性地抑制蛋 白质发生 非酶糖化，抑制糖基化终产物的形成及随后的蛋白交联，可起到防止糖尿病微血管病变发生 的作用[5,6]。
本研究发现AG对视网膜微血管重建的改善作用大都在8～12周后与SM组出现较明显的统计学 差异，但其与SC组的统计学差异也在12～24周时出现，说明AG对糖尿病时视网膜的微血管的 重建有一定意义，但效果可能不是非常理想，其本身是否有不良反应还需进一步研究。
3.3 活血化瘀类中药对糖尿病视网膜微血管重建的影响 中国传统医学认为，以 血液流变学异常及血液循环障碍为特征的瘀血病证是糖尿病微血管病变发生的根本机制。糖 尿病时全血粘度、血浆粘度均增高；红细胞膜流动性、变形能力降低，聚集性增高[7, 8]。丹参是活血化瘀类药物，对血管功能、血液循环有改善作用。本研究发现活血化瘀 类中药改善糖尿病时视网膜微血管重建的效果与AG相近。毛细血管宽度在16～24周病程时SP 与SA组无统计学差异，但在12周时两者均有一定的统计学差异，表明AG与CPR在本组实验的 病程前期的疗效有差异，CPR的效果略好于AG，而在病程后期则无差异。
, 百拇医药
本研究中，SM,SA和SP组3组动物均处于高血糖状态下，SA组和SP组虽经药物治疗，血糖并未 控制在正常范围内，因而两组的毛细血管宽度与SC组存在显著性差异，但两组与SM组也存在 显著性差异，表明AG和CPR在高血糖状态下对视网膜血管的重建有一定的作用。因此我们推 测如果血糖得到控制后，两种药物对糖尿病时视网膜微血管病变将会有积极的防治作用。
[基金项目] 军队留学归国人员科研启动基金项目(98H017).
[作者简介] 刘志勇(1968-)，男(汉族)，硕士，主治医师.
参考文献
[1] 张惠荣 主编. 眼微循环及相关疾病[M]. 北京：北京医科大学中国 协和医科大学联合出版社，1993.19-21.
[2] 韩丽荣. 糖尿病视网膜病变与视力损害[J].中华眼底病杂志，1992,8(4):21 7-219.
, http://www.100md.com
[3] Robison WG, Laver NM,Jacot JL. Efficacy of treatment after measurable diabetic-like retinopathy in galactose-fed rats[J]. Invest Opht halmol Vis Sci,1997,38(6):1066-1073.
[4] Friedman EA. Advanced glycosylated end products and hyperglycemia in the pathogenesis of diabetic complications[J]. Diabetes Care,1999,22(Suppl 2) :B65-B71.
[5] Brownelee M, Vlassara H, Kooney A. Aminoguanidine prevents diabetes-induced arterial wall protein cross-linking[J]. Science,1986,232( 4758):1629-1632.
, 百拇医药
[6] Wautier JL,Guillausseau PJ. Diabetes, advanced glycation end products and vascular disease[J]. Vasc Med,1998,3(2):131-137.
[7] 沈丽萍，王 竞，徐启彬. 糖尿病视网膜病变患者视网膜中央动脉、静脉血流 动力学研究[J].中华眼底病杂志，1997,13(4):210-213.
[8] 侯承花，刘成玉. 糖尿病视网膜病变与红细胞变形能力和膜磷脂及收缩蛋白变 化的关系[J].中华眼底病杂志，1999,15(3):160-162.
[收稿日期] 2000-03-15
[修回日期] 2000-09-15, 百拇医药
单位：刘志勇 韩丽荣 韩传贵(第二军医大学长海医院眼科，上海 200433)；张传森(基础医学部解剖学教研室)
关键词：病因学；糖尿病视网膜病；视网膜新生血管形成；非酶糖化；活血化瘀
第二军医大学学报001204 [摘要] 目的：研究糖尿病大鼠视网膜微 血管的重建。方法：用链脲佐菌素(STZ)诱导SD大鼠建立糖尿病动物模 型，运用视网膜消化铺片和图像分析方法观测糖尿病大鼠视网膜微血管的重建，及非酶糖化 抑制剂和活血化瘀中药对其重建的影响。结果：在8周时毛细血管宽度 即有显著性变化(P <0.05)，非酶糖化抑制剂和活血化瘀中药治疗组在8～12周后与糖尿病组有显著性差异( P<0.05)。结论: (1)糖尿病促进了视网膜微血管的形态重建，两者 之间呈显著正相关。(2)非酶糖化抑制剂和活血化瘀中药对糖尿病视网膜微血管的重建有一 定的防治作用。
, http://www.100md.com
[中图分类号] R 774.102 [文献标识码] A
[文章编号] 0258-879X(2000)12-1110-03
Remodeling of retinal microvessels in STZ-induced diabetic rats and medical inf luence
LIU Zhi-Yong HAN Li-Rong HAN Chuan-Gui
(D epartment of Ophthalmology, Changhai Hospital, Second Military Medical Universit y, Shanghai 200433， China)
ZHANG Chuan-Sen
, 百拇医药
(Department of Anatomy, Department of Basic Medici ne)
[ABSTRACT] Objective: To observe the remodeling of diabetic m icrovessels in diabetic rats. Methods: Diabetic animal models we re induced by STZ on SD rats. The rats were treated with nonenzymatic glycosylat ion inhibitor and blood flow-activating and stasis-removing traditional Chines e medicine to evaluate the remodeling of diabetic retinal microves sels by trypsin digestion and figure analysis. Results: At 8 wee ks, significant alteration of retinal capillary width in diabetic rats were observed(P<0.05). At 8-12 weeks,the rats treated with nonenzymatic glycosyl ation inhibitor and traditional Chinese medicine exhibited statistical significa nce (P<0.05) to diabetic rats. Conclusion： (1) Remodelings of retinal microvessels are accelerated in diabetic rats and they are correlated positively. (2) Nonenzymatic glycosylation inhibitor and blood flow-activating and stasis-removing traditional Chinese medicine have effects of preventing an d treating diabetic retinopathy.
, 百拇医药
[KEY WORDS] diabetes； retina； vascular remodeling； nonenzymati c glycosylation
糖尿病视网膜病变(diabetic retinopathy, DR)是糖尿病的严重并发症之一，严重影 响了糖尿病患者的身心健康和生活质量。本文以链脲佐菌素(streptozotocin,STZ)诱导S D大鼠，建立糖尿病动物模型。对糖尿病大鼠视网膜的微血管病变进行定量分析，旨在探讨D R的演变规律及其与糖尿病病程的关系。利用此动物模型，观察了非酶糖化抑制剂氨基胍(A G)、活血化瘀药物复方丹参(CPR)对糖尿病视网膜血管重建的影响，分析对比此两类药物 的作用效果，并探讨糖尿病视网膜血管重建的机制，为进一步研究DR的发病机制及防治提供 理论依据。
1 材料和方法
1.1 动物模型的建立与分组 选鼠龄10周的健康雄性SD大鼠(上海西普尔-必凯 实验动物有限公司)，体质量(200±25) g。以1%STZ(美国Sigma公司)按60 mg/kg的剂量 注入大鼠腹腔内，其后48，72 h连续两次采尾血测空腹血糖，血糖高于16.7 mmol/L为模型 建立成功。以后每2周测1次血糖，空腹血糖高于16.7 mmol/L的大鼠定为糖尿病模型。动物 分为正常SD大鼠组(SC组)，糖尿病大鼠组(SM组)，AG治疗组(SA组)和CPR治疗组(SP 组)4组。各组再分为1,4,8,12,16,24周6个亚组各10只。
, 百拇医药
1.2 实验方法 SA组给予AG(美国Sigma公司)100 mg/(kg.d)；SP组给予CPR( 第二军医大学生物医学工程研究所，主要成分为丹参等活血化瘀类纯中药)6.4 ml/(kg.d) (相当于丹参生药1.6 g/kg)。用2%戊巴比妥钠腹腔内注射麻醉，全身灌注固定 ，取眼球置于固定液中。参照文献[1]的方法进行视网膜消化铺片。
1.3 图像处理及统计学分析 视网膜消化铺片的观察部位：距视乳头2PD内的后极 部及距锯齿缘2PD的周边部除外，非毛细血管区除外。在显微镜下，视网膜标本随机选择10 个区域，运用计算机图像分析系统(中国科学院自动化技术公司，通用颗粒分析系统)分别 测量毛细血管长度和宽度。实验结果用两样本均数t检验作统计学分析。
2 结 果
2.1 视网膜毛细血管的长度 运用计算机图像分析系统测量每个被测视网膜区域 内全部毛细血管的长度，然后进行统计分析，计算一个被测视网膜区域内的毛细血管的平均 长度。各组毛细血管长度均略呈增加趋势,仅在24周时SM组显著大于SC组(P<0.05 )，图1。
, 百拇医药
图 1 视网膜毛细血管长度
Fig 1 Retinal capillary length
○： SC； ●：SM； □：SA ； ■：SP
2.2 视网膜毛细血管宽度 SC组血管宽度无明显变化；SM组在8周时与SC组相差显 著(P<0.05)，12周后相差非常显著(P<0.01)；SA组在12周时与 SM组相差显著(P<0.05)，24周后相差非常显著(P<0.01)，12周 与SC组相差显著(P<0.05)，16周、24周与SC组相差非常显著(P<0. 01)；SP组在12周时与SC，SM和SA组相差显著(P<0.05)，16周、24周时与SC和SM组 相差非常显著(P<0.01)，图2。
图 2 视网膜毛细血管宽度
, 百拇医药
Fig 2 Retinal capillary width
○： SC； ●：SM ； □：SA ； ■：SP
3 讨 论
DR是糖尿病严重的微血管并发症之一，我国的DR的发病率达38%～90%，在病程超过20年的 患者中，有5%～8%因视网膜病变而致盲，盲者达7万多人[2]。因此，DR已成为眼 科重要的研究课题。
3.1 糖尿病视网膜微血管重建 毛细血管的长度、宽度与高血糖的持续时间有相 关性，这些参数的定量研究可以用来评估糖尿病微血管病变的严重程度[3]。本研 究发现2 4周内毛细血管长度呈增加趋势，与对照组相比，SM组毛细血管宽度最早的变化是在8周时出 现的(P<0.05)，12周起相差非常显著(P<0.01)。
, 百拇医药
3.2 非酶糖化抑制剂对糖尿病视网膜微血管重建的影响 长期高血糖被认为是所 有糖尿病慢性并发症发生的关键启动因素，而高血糖状态下蛋白质发生的过度非酶糖化对引 起血管重建起到了重要作用。非酶糖化是糖与多种蛋白质在无需酶的参与下发生的结合反应 ，形成的糖基化终产物严重干扰了正常组织的功能与结构，是糖尿病微血管病变的主要发病 原因[4]。AG是研究最为深入的特异性的非酶糖化抑制剂之一，它竞争性地抑制蛋 白质发生 非酶糖化，抑制糖基化终产物的形成及随后的蛋白交联，可起到防止糖尿病微血管病变发生 的作用[5,6]。
本研究发现AG对视网膜微血管重建的改善作用大都在8～12周后与SM组出现较明显的统计学 差异，但其与SC组的统计学差异也在12～24周时出现，说明AG对糖尿病时视网膜的微血管的 重建有一定意义，但效果可能不是非常理想，其本身是否有不良反应还需进一步研究。
3.3 活血化瘀类中药对糖尿病视网膜微血管重建的影响 中国传统医学认为，以 血液流变学异常及血液循环障碍为特征的瘀血病证是糖尿病微血管病变发生的根本机制。糖 尿病时全血粘度、血浆粘度均增高；红细胞膜流动性、变形能力降低，聚集性增高[7, 8]。丹参是活血化瘀类药物，对血管功能、血液循环有改善作用。本研究发现活血化瘀 类中药改善糖尿病时视网膜微血管重建的效果与AG相近。毛细血管宽度在16～24周病程时SP 与SA组无统计学差异，但在12周时两者均有一定的统计学差异，表明AG与CPR在本组实验的 病程前期的疗效有差异，CPR的效果略好于AG，而在病程后期则无差异。
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本研究中，SM,SA和SP组3组动物均处于高血糖状态下，SA组和SP组虽经药物治疗，血糖并未 控制在正常范围内，因而两组的毛细血管宽度与SC组存在显著性差异，但两组与SM组也存在 显著性差异，表明AG和CPR在高血糖状态下对视网膜血管的重建有一定的作用。因此我们推 测如果血糖得到控制后，两种药物对糖尿病时视网膜微血管病变将会有积极的防治作用。
[基金项目] 军队留学归国人员科研启动基金项目(98H017).
[作者简介] 刘志勇(1968-)，男(汉族)，硕士，主治医师.
参考文献
[1] 张惠荣 主编. 眼微循环及相关疾病[M]. 北京：北京医科大学中国 协和医科大学联合出版社，1993.19-21.
[2] 韩丽荣. 糖尿病视网膜病变与视力损害[J].中华眼底病杂志，1992,8(4):21 7-219.
, http://www.100md.com
[3] Robison WG, Laver NM,Jacot JL. Efficacy of treatment after measurable diabetic-like retinopathy in galactose-fed rats[J]. Invest Opht halmol Vis Sci,1997,38(6):1066-1073.
[4] Friedman EA. Advanced glycosylated end products and hyperglycemia in the pathogenesis of diabetic complications[J]. Diabetes Care,1999,22(Suppl 2) :B65-B71.
[5] Brownelee M, Vlassara H, Kooney A. Aminoguanidine prevents diabetes-induced arterial wall protein cross-linking[J]. Science,1986,232( 4758):1629-1632.
, 百拇医药
[6] Wautier JL,Guillausseau PJ. Diabetes, advanced glycation end products and vascular disease[J]. Vasc Med,1998,3(2):131-137.
[7] 沈丽萍，王 竞，徐启彬. 糖尿病视网膜病变患者视网膜中央动脉、静脉血流 动力学研究[J].中华眼底病杂志，1997,13(4):210-213.
[8] 侯承花，刘成玉. 糖尿病视网膜病变与红细胞变形能力和膜磷脂及收缩蛋白变 化的关系[J].中华眼底病杂志，1999,15(3):160-162.
[收稿日期] 2000-03-15
[修回日期] 2000-09-15, 百拇医药