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研究背景与目的糖尿病是一个全球性的健康问题,目前全世界成年人糖尿病的患病率约有10%,其中2型糖尿病（type 2 diabetes mellitus,T2DM）患者人数占据90%以上。缺血性心肌病是T2DM患者的主要心血管并发症和死亡原因,研究表明糖尿病患者的心肌缺血发生率是非糖尿病患者的2.45到2.99倍。除了累及心外大血管,T2DM也常累及微血管。冠状动脉微循环障碍（coronary microvascular dysfunction,CMD）是T2DM患者早期的心肌改变,且贯穿T2DM造成心肌损伤的整个过程。CMD是指小动脉血管舒张功能受损,导致静息到负荷状态下的血流量增加不足,最终引发患者在无梗阻性冠状动脉疾病（non-obstructive coronary artery disease,NOCAD）的情况下出现心绞痛、心电图缺血性改变等症状。研究显示,患有CMD的患者发生心源性猝死、心肌梗死、充血性心力衰竭等不良心血管事件的风险显著增加,且预后效果不佳,因此,准确评估T2DM患者心肌微循环状况对于疾病的监测和指导临床早期干预是极其重要的。但是目前尚缺乏可靠的、可直接反映T2DM心肌微循环状况的影像学相关研究的报道。心脏磁共振（cardiac magnetic resonance,CMR）非增强负荷T1 mapping技术有望通过检测心肌T1值随血液灌注的变化,在无需钆对比剂情况下定量心肌微循环。近年来有研究表明静息至负荷状态下T1值的改变率是反映心肌微血管血流的一个灵敏指标。正常情况下,负荷药物使得微血管扩张,自由水含量的增加延长了心肌纵向弛豫时间,导致T1值的升高。相反,T2DM伴CMD患者心肌微血管扩张功能受损,表现为负荷下降低的T1值改变率。然而,目前关于负荷T1 mapping技术在CMD的诊断效能的研究大多通过可反映微循环功能水平的指标验证,其是否能够能表达微循环结构水平上的变化,以及二者之间的相关性还未可知。因此,本课题首先拟构建CMD兔模型,从组织病理学角度探讨CMR T1 mapping技术评估CMD的可行性;进一步建立各时间节点T2DM兔模型,结合心脏磁共振综合评估随T2DM病程进展心肌微循环的改变情况,研究CMR T1 mapping技术在评价CMD中的诊断价值。本研究的目的是1)确定基于3.0T CMR负荷T1 mapping技术评估兔CMD的可行性及病理学基础,2)观察随T2DM病程发展兔心肌微循环各影像学和生物学相关指标改变情况,寻找T2DM早期心肌改变的敏感指标。并分析心肌T1值和灌注指标与分子生物学指标之间的相关性,评估CMR负荷T1 mapping技术在评估T2DM兔CMD方面的优势。材料与方法本课题分为以下两部分研究:1.基于组织病理学验证CMR负荷T1 mapping技术评估兔CMD的可行性研究:24只新西兰大白兔随机分为微栓塞球诱导的CMD组（n=10）、假手术组（n=5）和健康对照组（n=9）。所有兔均进行3.0T CMR检查,依次获得左心室长轴位四腔心、两腔心及短轴位（扫描范围从基底部到心尖部）电影、静息与在三磷酸腺苷（adenosine triphosphate,ATP）负荷下T1 mapping图像,并进行负荷与首过灌注扫描。得到负荷T1应变值（stressΔT1）、心肌灌注储备指数（myocardial perfusion reserve index,MPRI）。CMR扫描后立即处死家兔,取左心室短轴位中间层面室间隔组织进行包埋并固定,行苏木精-伊红（H＆E）染色评价心肌微循环形态,Masson三色染色检测血管周围和心肌间质纤维化水平,以及CD31染色计数微血管,得到微血管密度（microvascular density,MVD）和胶原体积分数（collagen volume fraction,CVF）。通过Pearson相关性分析确定stressΔT1和CVF、MVD之间的相关性。2.CMR综合评估2型糖尿病兔心肌微循环障碍的实验研究:将30只新西兰大白兔随机分为对照组（n=8）、T2DM 5周组（n=6）、T2DM 10周组（n=9）和T2DM 15周组（n=7）,T2DM家兔模型通过四氧嘧啶和高脂饲料建立。所有家兔均行CMR检查,扫描流程同上,得到心功能、stressΔT1和MPRI等影像学指标。检查后空腹抽取耳缘静脉血以测定相应血生化指标。通过ELISA测量血清胰岛素水平,并经计算得到胰岛素抵抗指数。随即处死家兔,依次行HE、Masson及免疫组化CD31染色,得到MVD和CVF,并对心肌进行透射电镜检查观察T2DM兔心肌微循环微观结构。取心肌室间隔组织做成匀浆,用商业试剂盒测定心肌氧化应激标志物。采用Pearson相关分析确定stressΔT1、MPRI与病理学指标的相关性。结果1.基于组织病理学验证CMR负荷T1 mapping技术评估兔CMD的可行性研究:与对照组与假手术组兔相比,CMD组兔心肌微血管密度明显降低（CMD组,8.0±1.6 vs.对照组,18.4±2.6 vs.假手术组,18.1±1.1,p＜0.001）。此外,Masson染色发现CMD组兔微血管周围纤维化程度更显著,CMD组、对照组和假手术组CVF值分别为2.5±0.7%、0.7±0.5%和0.8±0.5%,各组间比较差异有统计学意义（p＜0.001）;CMD组兔的stressΔT1值（CMD组,2.5±0.4%vs.对照组,6.0±0.6%vs.假手术组,6.1±1.0%,p＜0.001）和MPRI（CMD,1.5±0.1 vs.对照组,1.9±0.2 vs.假手术组,1.9±0.2,p＜0.001）均低于假手术组和对照组兔。StressΔT1与CVF（r=-0.806,p＜0.001）和MVD（r=0.920,p＜0.001）呈高度相关。2.CMR综合评估2型糖尿病兔心肌微循环障碍的实验研究:T2DM组兔空腹血糖、甘油三酯、总胆固醇（total cholesterol,TC）、胰岛素及胰岛素抵抗指数水平均显著高于对照组（p＜0.001）,而血清高密度脂蛋白胆固醇（highdensity lipoprotein cholesterol,HDL-C）和低密度脂蛋白胆固醇（low-density lipoprotein cholesterol,LDL-C）水平各组间差异无统计学意义（p＞0.05）;与对照组相比,T2DM组兔血清中一氧化氮（nitric oxide,NO）、超氧化物歧化酶（superoxide dismutase,SOD）和谷胱甘肽过氧化物酶（glutathione peroxide,GSH-Px）显著降低（p=0.005,0.001,0.023）,丙二醛（malondialdehyde,MDA）水平显著升高（p=0.015）;随着T2DM病程进展,stressΔT1逐渐减弱（对照组,6.2±0.6%vs.T2DM 5周组,4.9±0.5%vs.10周组,3.8±0.4%vs.15周组,3.1±0.5%,p＜0.001）;此外,stressΔT1与CVF（r=-0.562,p＜0.001）和MVD（r=0.866,p＜0.001）呈现出较强的相关性。结论1、通过以单分散聚苯乙烯微球为栓塞剂构建兔CMD模型,发现CMR负荷T1mapping技术在评估CMD方面与病理学对照有较好的一致性,表明该技术在评估CMD上是可行的;2、研究发现,T2DM兔stressΔT1值与微循环相关病理指标MVD、CVF相关性较强,表明CMR负荷T1 mapping技术可准确反映T2DM兔微血管结构功能的改变;3、随着T2DM早期病程进展,stressΔT1值逐渐下降,提示其可能是反应T2DM早期心肌损伤的敏感指标。