糖基化終產(chǎn)物——促進(jìn)糖尿病房顫易感性

糖尿病(DM)是一種常見的慢性代謝性疾病，由糖基化終產(chǎn)物(AGEs)的大量積累引起。心房顫動(dòng)(AF)是DM常見的心血管并發(fā)癥。本研究闡明了心房肌細(xì)胞衰老在糖尿病房顫易感性中的作用和機(jī)制：AGEs加速心房電重構(gòu)和細(xì)胞衰老，通過激活p16/Rb通路增加房顫易感性，抑制RAGE或p16/Rb通路可能是糖尿病房顫潛在的治療靶點(diǎn)。本研究于2022年10于月發(fā)表在《AGING CELL》IF：11.005期刊上。

技術(shù)路線：

主要實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

1、糖尿病小鼠對(duì)房顫的易感性增加

快速經(jīng)食管心房起搏用于評(píng)估對(duì)照組和糖尿病組對(duì)房顫的易感性（圖1）。結(jié)果顯示糖尿病小鼠心房顫動(dòng)(AFIR)發(fā)生率較高，平均心房顫動(dòng)(MDAF)持續(xù)時(shí)間較對(duì)照組長(zhǎng)（圖1d）。因此，糖尿病小鼠比對(duì)照組小鼠更容易發(fā)生房顫。

圖1糖尿病小鼠心房快速起搏的代表性電生理學(xué)結(jié)果

2、糖尿病小鼠心房肌細(xì)胞電生理的改變

首先探討了糖尿病小鼠的心肌細(xì)胞電重構(gòu)。記錄兩組心房肌細(xì)胞動(dòng)作電位持續(xù)時(shí)間(APD)的變化。在全細(xì)胞電流箝位模式下誘發(fā)50%、90%復(fù)極(APD50、APD90)時(shí)的動(dòng)作電位振幅(APA)和動(dòng)作電位APD。與對(duì)照組相比，糖尿病小鼠心房肌細(xì)胞APA未見明顯變化，糖尿病小鼠游離心房肌細(xì)胞APD50和APD90顯著延長(zhǎng)（圖2a）。為探討糖尿病小鼠心房肌細(xì)胞動(dòng)作電位延長(zhǎng)的具體機(jī)制，采用全細(xì)胞電壓箝模式測(cè)量了離子通道電流。與正常小鼠相比，糖尿病小鼠I Ca, L的峰值電流降低，而激活電位、峰值電位和逆轉(zhuǎn)電位無(wú)顯著差異。糖尿病小鼠I Ca, L的激活和恢復(fù)動(dòng)力學(xué)與對(duì)照組小鼠相比無(wú)顯著差異，但失活曲線明顯左移（圖2b）。糖尿病小鼠心房肌細(xì)胞中Ito和IKur的電流密度顯著低于對(duì)照組（圖2c-d）。

圖2糖尿病小鼠心房肌細(xì)胞APD和離子通道電流的影響

3、糖尿病小鼠心房離子通道、AGE、RAGE和p16/Rb蛋白表達(dá)的改變

接下來(lái)，我們檢測(cè)了糖尿病小鼠心房中離子通道、AGE、RAGE和p16/Rb蛋白的表達(dá)。與電流密度降低一致，糖尿病小鼠心房組織中Cav1.2、Kv4.3和Kv1.5蛋白水平顯著降低（圖3a）。與對(duì)照組相比，糖尿病小鼠心房組織中AGE、RAGE、p16和Rb蛋白表達(dá)水平明顯升高（圖3b）。提示糖尿病小鼠體內(nèi)AGEs/RAGE通路和p16/Rb通路上調(diào)。

圖3糖尿病小鼠心房中離子通道、AGE、RAGE和p16/ Rb蛋白的表達(dá)

4、AGEs/RAGE對(duì)心房肌細(xì)胞電重構(gòu)的影響

為評(píng)估AGEs處理HL- 1細(xì)胞APD的變化，在電流鉗夾模式下評(píng)估了APA和APD50、APD90。與BSA組相比，AGEs誘導(dǎo)的HL- 1細(xì)胞APD50和APD90均明顯延長(zhǎng)。此外，通過anti-RAGE抑制RAGE可以顯著抑制這種效果，然而，三組間的APA沒有改變（圖4a）。AGEs處理后HL- 1細(xì)胞中ICa,L電流密度明顯降低，這種效果被anti-RAGE抗體減弱（圖4b）。此外，圖4c表明與BSA組相比，AGEs處理后HL- 1細(xì)胞IKur電流密度明顯降低，該作用也被anti-RAGE抗體逆轉(zhuǎn)。WB結(jié)果顯示，與ICa,L和IKur電流密度一致，AGEs處理后Cav1.2和Kv1.5蛋白水平也顯著降低，并且可以被RAGE抗體處理逆轉(zhuǎn)（圖4d）?？傊?，這些結(jié)果證實(shí)之前的研究，即ICa,L和IKur參與糖尿病心房電重構(gòu)的發(fā)病機(jī)制。

圖4APD和離子通道電流對(duì)經(jīng)AGEs或抗RAGE抗體處理的HL- 1細(xì)胞的影響

5、AGEs通過p16/Rb途徑誘導(dǎo)細(xì)胞衰老

使用SA- β- Gal染色和流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)HL- 1細(xì)胞中糖尿病與衰老的關(guān)系。AGEs組細(xì)胞衰老數(shù)量和G1期DNA含量的比率明顯高于BSA組，且RAGE抗體處理可抵消AGEs的影響（圖5a-b）。與動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致，與對(duì)照組相比，經(jīng)AGEs處理的HL- 1細(xì)胞中p16和Rb蛋白水平升高，這些變化被RAGE抗體阻斷，但對(duì)照組影響不大（圖5c）。這些結(jié)果表明RAGE的激活與AGEs誘導(dǎo)的糖尿病細(xì)胞衰老有關(guān)。

為了進(jìn)一步證實(shí)AGEs通過p16/Rb通路介導(dǎo)衰老和心房電重構(gòu)，使用siRNA敲低p16或Rb。WB結(jié)果顯示，與AGEs組相比，AGEs + p16- siRNA組Rb蛋白表達(dá)降低，敲除Rb后，HL- 1細(xì)胞中p16蛋白水平無(wú)明顯變化。此外，AGEs敲除p16或Rb后，HL- 1細(xì)胞中Cav1.2和Kv1.5蛋白表達(dá)量顯著增加（圖5d-e）。這些結(jié)果表明，p16/Rb通路的激活可能促進(jìn)糖尿病患者心房電重構(gòu)。

圖5 AGEs、anti-RAGE抗體、質(zhì)粒轉(zhuǎn)染對(duì)HL- 1細(xì)胞衰老表型和表達(dá)水平的改變

綜上所述，AGEs/RAGE的上調(diào)在糖尿病小鼠AF的誘發(fā)性中起重要作用。AGEs/RAGE通過激活p16/Rb信號(hào)通路加速心房肌細(xì)胞衰老，進(jìn)而促進(jìn)Cav1.2、Kv4.3、Kv1.5重構(gòu)，延長(zhǎng)APD時(shí)間，導(dǎo)致心房電重構(gòu)（圖6）。這些結(jié)果表明，靶向AGEs/RAGE或p16/Rb通路可能是改善糖尿病相關(guān)房顫的一種有前途的方法。

圖6圖形摘要

參考文獻(xiàn)：

Zheng Dan-Lin., Wu Qing-Rui., Zeng Peng., Li Sui-Min., Cai Yong-Jiang., Chen Shu-Zhen., Luo Xue-Shan., Kuang Su-Juan., Rao Fang., Lai Ying-Yu., Zhou Meng-Yuan., Wu Fei-Long., Yang Hui., Deng Chun-Yu.(2022). Advanced glycation end products induce senescence of atrial myocytes and increase susceptibility of atrial fibrillation in diabetic mice. Aging Cell, undefined(undefined), e13734. doi:10.1111/acel.13734