糖基化终产物——促进糖尿病房颤易感性

糖尿病(DM)是一种常见的慢性代谢性疾病，由糖基化终产物(AGEs)的大量积累引起。心房颤动(AF)是DM常见的心血管并发症。本研究阐明了心房肌细胞衰老在糖尿病房颤易感性中的作用和机制：AGEs加速心房电重构和细胞衰老，通过激活p16/Rb通路增加房颤易感性，抑制RAGE或p16/Rb通路可能是糖尿病房颤潜在的治疗靶点。本研究于2022年10于月发表在《AGING CELL》IF：11.005期刊上。

技术路线：

主要实验结果：

1、糖尿病小鼠对房颤的易感性增加

快速经食管心房起搏用于评估对照组和糖尿病组对房颤的易感性（图1）。结果显示糖尿病小鼠心房颤动(AFIR)发生率较高，平均心房颤动(MDAF)持续时间较对照组长（图1d）。因此，糖尿病小鼠比对照组小鼠更容易发生房颤。

图1糖尿病小鼠心房快速起搏的代表性电生理学结果

2、糖尿病小鼠心房肌细胞电生理的改变

首先探讨了糖尿病小鼠的心肌细胞电重构。记录两组心房肌细胞动作电位持续时间(APD)的变化。在全细胞电流箝位模式下诱发50%、90%复极(APD50、APD90)时的动作电位振幅(APA)和动作电位APD。与对照组相比，糖尿病小鼠心房肌细胞APA未见明显变化，糖尿病小鼠游离心房肌细胞APD50和APD90显著延长（图2a）。为探讨糖尿病小鼠心房肌细胞动作电位延长的具体机制，采用全细胞电压箝模式测量了离子通道电流。与正常小鼠相比，糖尿病小鼠I Ca, L的峰值电流降低，而激活电位、峰值电位和逆转电位无显著差异。糖尿病小鼠I Ca, L的激活和恢复动力学与对照组小鼠相比无显著差异，但失活曲线明显左移（图2b）。糖尿病小鼠心房肌细胞中Ito和IKur的电流密度显著低于对照组（图2c-d）。

图2糖尿病小鼠心房肌细胞APD和离子通道电流的影响

3、糖尿病小鼠心房离子通道、AGE、RAGE和p16/Rb蛋白表达的改变

接下来，我们检测了糖尿病小鼠心房中离子通道、AGE、RAGE和p16/Rb蛋白的表达。与电流密度降低一致，糖尿病小鼠心房组织中Cav1.2、Kv4.3和Kv1.5蛋白水平显著降低（图3a）。与对照组相比，糖尿病小鼠心房组织中AGE、RAGE、p16和Rb蛋白表达水平明显升高（图3b）。提示糖尿病小鼠体内AGEs/RAGE通路和p16/Rb通路上调。

图3糖尿病小鼠心房中离子通道、AGE、RAGE和p16/ Rb蛋白的表达

4、AGEs/RAGE对心房肌细胞电重构的影响

为评估AGEs处理HL- 1细胞APD的变化，在电流钳夹模式下评估了APA和APD50、APD90。与BSA组相比，AGEs诱导的HL- 1细胞APD50和APD90均明显延长。此外，通过anti-RAGE抑制RAGE可以显著抑制这种效果，然而，三组间的APA没有改变（图4a）。AGEs处理后HL- 1细胞中ICa,L电流密度明显降低，这种效果被anti-RAGE抗体减弱（图4b）。此外，图4c表明与BSA组相比，AGEs处理后HL- 1细胞IKur电流密度明显降低，该作用也被anti-RAGE抗体逆转。WB结果显示，与ICa,L和IKur电流密度一致，AGEs处理后Cav1.2和Kv1.5蛋白水平也显著降低，并且可以被RAGE抗体处理逆转（图4d）。总之，这些结果证实之前的研究，即ICa,L和IKur参与糖尿病心房电重构的发病机制。

图4APD和离子通道电流对经AGEs或抗RAGE抗体处理的HL- 1细胞的影响

5、AGEs通过p16/Rb途径诱导细胞衰老

使用SA- β- Gal染色和流式细胞术检测HL- 1细胞中糖尿病与衰老的关系。AGEs组细胞衰老数量和G1期DNA含量的比率明显高于BSA组，且RAGE抗体处理可抵消AGEs的影响（图5a-b）。与动物实验结果一致，与对照组相比，经AGEs处理的HL- 1细胞中p16和Rb蛋白水平升高，这些变化被RAGE抗体阻断，但对照组影响不大（图5c）。这些结果表明RAGE的激活与AGEs诱导的糖尿病细胞衰老有关。

为了进一步证实AGEs通过p16/Rb通路介导衰老和心房电重构，使用siRNA敲低p16或Rb。WB结果显示，与AGEs组相比，AGEs + p16- siRNA组Rb蛋白表达降低，敲除Rb后，HL- 1细胞中p16蛋白水平无明显变化。此外，AGEs敲除p16或Rb后，HL- 1细胞中Cav1.2和Kv1.5蛋白表达量显著增加（图5d-e）。这些结果表明，p16/Rb通路的激活可能促进糖尿病患者心房电重构。

图5 AGEs、anti-RAGE抗体、质粒转染对HL- 1细胞衰老表型和表达水平的改变

综上所述，AGEs/RAGE的上调在糖尿病小鼠AF的诱发性中起重要作用。AGEs/RAGE通过激活p16/Rb信号通路加速心房肌细胞衰老，进而促进Cav1.2、Kv4.3、Kv1.5重构，延长APD时间，导致心房电重构（图6）。这些结果表明，靶向AGEs/RAGE或p16/Rb通路可能是改善糖尿病相关房颤的一种有前途的方法。

图6图形摘要

参考文献：

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