インスリン投与によるラットにおける2型糖尿病誘発性大動脈超構造変化の抑制：血管障害バイオマーカーとの関連

Suppression of type 2 diabetes mellitus-induced aortic ultrastructural alterations in rats by insulin: an association of vascular injury biomarkers.

• Norah M Alzamil
• Amal F Dawood
• Peter W Hewett
• Ismaeel Bin-Jaliah
• Abdullah S Assiri
• Dina H Abdel Kader
• Refaat A Eid
• Mohamed A Haidara
• Bahjat Al-Ani

抄録

糖尿病は主要な公衆衛生上の問題であり，糖尿病患者の70％が心血管系の合併症で死亡すると推定されている．2型糖尿病（T2DM）によって誘発される大動脈の中膜内膜および中膜中膜の超構造的損傷に対するインスリン治療の保護効果は、これまで透過型電子顕微鏡（TEM）を用いて検討されていませんでした。そこで、高脂肪食とストレプトゾトシン（50 mg/kg）を用いてラットにT2DMを誘導し、インスリンを毎日静脈注射で8週間投与した。一方、T2DM対照群は実験期間中は無処置であった。また、大動脈組織に対するインスリンの効果と、血管障害、炎症、酸化ストレスのバイオマーカーの血中濃度を比較した。T2DMは大動脈内皮と血管平滑筋細胞に深遠な超構造的損傷を誘発したが、これらはインスリンによって実質的に保護されていた。さらに、インスリンは血糖値をコントロールレベルに戻し、内皮および白血球細胞間接着分子-1（ICAM-1）、血管細胞接着タンパク質1（VCAM-1）、内皮細胞接着分子、-selectinおよびE-selectin、腫瘍壊死因子α（TNF-α）、C反応性タンパク質（CRP）、およびマロンジアルデヒド（MDA）の糖尿病性アップレギュレーションを有意に（<.05）抑制した。さらに、インスリンは抗酸化酵素であるスーパーオキシドディスムターゼ（SOD）の血中濃度を増加させました。以上の結果から、2型糖尿病モデルラットにおいて、インスリン投与は、高血糖、血管活性化、炎症、酸化ストレスを抑制することにより、8週間にわたり2型糖尿病に伴う大動脈損傷を大幅に減少させることが明らかになった。

Diabetes represents a major public health problem and an estimated 70% of people with diabetes die of cardiovascular complications. The protective effect of insulin treatment against ultrastructural damage to the tunica intima and tunica media of the aorta induced by type 2 diabetes mellitus (T2DM) has not been investigated before using transmission electron microscopy (TEM). Therefore, we induced T2DM in rats using high fat diet and streptozotocin (50 mg/kg) and administered insulin daily by i.v injection for 8 weeks to the treatment group. Whereas, the T2DM control group were left untreated for the duration of the experiment. A comparison was also made between the effect of insulin on aortic tissue and the blood level of biomarkers of vascular injury, inflammation, and oxidative stress. T2DM induced profound ultrastructural damage to the aortic endothelium and vascular smooth muscle cells, which were substantially protected with insulin. Furthermore, insulin returned blood sugar to a control level and significantly ( < .05) inhibited diabetic up-regulation of endothelial and leukocyte intercellular adhesion molecule-1 (ICAM-1), vascular cell adhesion protein 1 (VCAM-1), endothelial cell adhesion molecules, -selectin and E-selectin, tumor necrosis factor-alpha (TNF-α), C-reactive protein (CRP), and malondialdehyde (MDA). Furthermore, insulin augmented the blood level of the anti-oxidant enzyme superoxide dismutase (SOD). We conclude that in a rat model of T2DM, insulin treatment substantially reduces aortic injury secondary to T2DM for a period of 8 weeks, possibly due to the inhibition of hyperglycemia, vascular activation, inflammation, and oxidative stress.