摘要
目的：联合应用7.0T心脏磁共振成像（cardiac magnetic resonance imaging，CMRI）T1mapping和CMR-Feature Tracking（CMR-FT）技术及超声心动图，动态定量分析1型糖尿病（diabetes mellitus,T1DM）和2型糖尿病（diabetes mellitus，T2DM）小鼠模型心脏早期心脏结构、功能（尤其心肌力学）和弥漫性心肌纤维化（diffuse myocardial fibrosis,DMF）改变，揭示糖尿病心肌病（diabetic cardiomyopathy,DCM）左室结构与功能异常、心肌力学改变及弥漫性心肌纤维化的影像学特征，为DCM早期诊断及治疗提供影像学依据。 方法：选取90只健康的C57BL/6J雄性小鼠采用随机数表法随机分成三组，分别为:对照组（control,4周龄，n=30），1型糖尿病组（T1DM，4周龄，n=30），2型糖尿病组（T2DM,4周龄，n=30）。其中，Control和T1DM组，均采用普通饲料喂养;T2DM组，采用高脂饮食。T1DM组，普通饲料喂养4周后，采用多次低剂量腹腔注射链脲佐菌素（streptozotocin，STZ）的造模方案（60mg/kg）诱导T1DM模型，T2DM高脂喂养4周后，单次大剂量腹腔注射STZ的造模方案（100mg/kg）诱导T2DM模型;此外，control组注射等剂量柠檬酸盐缓冲液，并于造模成功后第4周（4W）、第8周（8W）、第12周（12W）、第16周（16W），第20周（20W）和第24周（24W）应用7.0T磁共振设备和小动物超声，采集心脏电影（cine）、延迟强化（late gadolinium enhancement,LGE）图像，同时运用Look-Locker序列采集Pre-T1mapping和post-T1mapping图像，并测量血细胞压积（hematocrit，HCT）,计算细胞外容积分数（Extracellular volume fraction,ECV）。基于心脏电影图像，采用CMR-FT技术获取左室整体周向应变（global peak circumferential strain,GCPS）、应变率值（peak systolic strain rate,GCPSSR）和整体径向应变（global peak radial strain,GRPS）和应变率值（peak systolic strain rate,GRPSSR）。基于组织多普勒和M型超声成像获取左室舒张功能指标（E/A,E/E''，andE''/A''）和左室质量等指标。每个时间点各组随机选择3只小鼠处死获取心脏组织，进行心肌苏木素-伊红染色和天狼星红染色，观察心肌组织病理改变并计算胶原容积分数(collagen volume fraction,CVF)。采用GraphPad Prism version6和SPSS22.0软件进行统计学分析，两组间计量资料均数比较采取独立样本t检验，多组间计量资料均数比较采用单因素方差分析(ANVOA)，两变量间相关性分析运用皮尔森线性相关。P＜0.05为差异有统计学意义。 结果：每个时间节点control、T1DM和T2DM组各有6只小鼠纳入统计学分析。整个实验过程T1DM和T2DM组小鼠血糖均维持在13.89mmol/L以上。随着糖尿病病程的进展，与对照组相比，T1DM和T2DM组左室质量和E/E''值逐渐升高，而E/A、E''/A''、GCPS、GCPSSR、GRPS和GRPSSR绝对值逐渐减低。此外，与T2DM组相比，T1DM组更早出现GCPS和GCPSSR减低(GCPS12W,T1DM-12.18±1.41％VS.control-16.21±2.23％,P=0.004;GCPSSR12W,T1DM-4.21±0.69％VS.control-5.25±1.13％，P=0.004)。同时，随着糖尿病病程的进展，T1DM和T2DM组ECV值逐渐升高，并于12周时较control组出现统计学差(ECV T1DM32.5±1.6％VS control29.1±1.7％,P=0.002;T2DM30.8±1.3％VS control29.1±1.7％,P=0.044)。ECV与CVF和E/E''值呈高度相关(CVF:T1DM r=0.856,P＜0.001;T2DM r=0.834,P＜0.001;E/E'':T1DM,r=0.757,P＜0.001;T2DM,r=0.811,P＜0.001)。 结论：心肌应变、应变率和ECV是评估T1DM和T2DM小鼠心脏形态、功能、心肌力学和心肌纤维化动态改变良好的影像学指标。ECV值可用于定量评价DCM早期弥漫性心肌纤维化程度。越高的ECV值往往预示着更严重的心功能障碍。ECV和心肌力学参数可为T1DM和T2DM的病理生理、早期临床诊断和未来疗效评估提供影像学评分支持。
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