糖尿病缺血心肌易损性增强的新机制：胎球蛋白B上调致心肌胰岛素敏感性受损

Cardiovascular disease is the main threat of diabetic patients’ survival. Ischemic injury is increased in diabetic heart than normal heart. However, the mechanisms are unclear. We previously demonstrated that insulin signaling is important for normal cardiac function and protect against ischemic/reperfused injury. The preliminary data shows decreased cardiac insulin sensitivity in diabetic mice, suggesting cardiac insulin resistance may participate in increased vulnerability of diabetic heart. Recently, we found that Fetuin-B mRNA levels in diabetic hearts are 4.84 times higher than those in the normal heart. On the other hand, diabetic hearts showed increased FoxO1 and Fetuin-B expression and decreased cardiac insulin sensitivity. These results suggest that FoxO1-induced cardiac Fetuin-B upregulation may be one of the important mechanisms that contribute to cardiac insulin resistance and increased vulnerability of diabetic heart. The present study aims to determine the exact relationship among cardiac FoxO1 and Fetuin-B expression, cardiac insulin resistance and vulnerability of diabetic heart using multiple techniques. Clarifying this hypothesis might gain further insight into the pathogenesis of increased vulnerability of diabetic heart and provide novel possible targets for ischemic heart disease in diabetes.

糖尿病人群与正常人群相比，心肌缺血损伤加重且预后更差，然而其机制尚不明确。我们前期发现，胰岛素信号对心脏正常功能的维持及保护具有重要作用 (AJP-E&M, 2010)，而糖尿病大鼠心肌胰岛素敏感性明显降低 (JCMM, 2013)，提示其与糖尿病缺血心肌易损性增加相关。胎球蛋白B (Fet-B) 是一种新发现的酪氨酸激酶抑制剂，可能对胰岛素受体的酪氨酸激酶活性产生影响。我们新近预实验显示，Fet-B在糖尿病心肌的表达上调，且转录因子FoxO1表达增加，敲低FoxO1则Fet-B表达降低，提示FoxO1诱导的Fet-B表达增加可能是诱发心肌胰岛素敏感性降低并增加糖尿病缺血性心肌损伤的机制之一。本项目拟在前期基础上，应用药理学与基因干预方法，研究糖尿病心肌Fet-B表达变化对心肌易损性的影响及机制，期望为深入认识糖尿病心肌损伤机理提供实验依据，并为糖尿病缺血性心脏病的防治提供新靶点。

2型糖尿病（T2DM）患者更易发生急性心肌缺血/再灌注（MI/R）损伤，且一旦发生，损伤程度更为严重。然而，这种心肌缺血易损的机制在很大程度上仍未阐明。临床观察表明，血浆中肝球胎蛋白B（FetB）的高水平与糖尿病和冠心病有显著相关性。本研究旨在阐明主要来源于肝脏的FetB是否加重了MI/R诱导心肌损伤以及其潜在分子机制。用高脂饲料加链脲佐菌素诱导T2DM模型，30 min缺血后再灌注3h。糖尿病可导致肝FetB表达增加，MI/R后心肌损伤加重、心肌细胞凋亡增加、心肌酶释放增加。在T2DM心脏中，胰岛素诱导的胰岛素受体底物1（Tyr608位点）和Akt（Ser473位点）的磷酸化以及葡萄糖转运子4（Glut4）的膜转位显著减少。免疫共沉淀结果显示，FetB和胰岛素受体（IR）亚基之间的相互作用增强。更重要的是，通过AAV9敲低FetB可减轻MI/R损伤，改善T2DM小鼠心脏胰岛素诱导的信号转导。相反，正常小鼠FetB上调会加重MI/R损伤和胰岛素介导的信号传导受损。培养的新生小鼠心肌细胞中，FetB的孵育显著降低了IR的酪氨酸激酶活性和胰岛素诱导的葡萄糖摄取，增加了缺氧/复氧诱导的凋亡。此外，siRNA敲除FoxO1可抑制高脂处理肝细胞的FetB表达。总之，糖尿病肝脏FetB上调可增加MI/R损伤和心脏功能障碍，其机制与FetB通过直接与IR相互作用从而抑制心脏胰岛素信号有关。这些发现不仅在理论上揭示了2型糖尿病缺血心肌易损性增强的一个全新机制，为深入认识代谢异常状态下心血管病理性改变的分子病因学机制提供了新的实验依据；而且对早期防诊治糖尿病性缺血性心脏病有重要的现实意义，胎球蛋白B可能成为早期筛选该病的易患个体的血清标志物，并为从改善心肌胰岛素抵抗的角度实现对糖尿病缺血性心脏病的防治提供了新思路和新靶点。