糖尿病低血糖后自噬调控Cx43介导心律失常发生的机制

Hypoglycemia is a common complication in the treatment of diabetic patients, which is prone to arrhythmia, but the specific mechanism is unclear. Our previous studies have confirmed that hypoglycemia in type 1 diabetic rats are susceptible to ventricular arrhythmia, accompanied by the reduced expression and abnormal distribution of Cx43, as well as an increased level of autophagy. And the same phenomenon was observed in H9c2 cells. As is known to all, reduce in number and abnormity in distribution of myocardial gap junction protein 43 (Connexin43, Cx43) are closely related with diabetes arrhythmia, so the cardiac Cx43 is the critical index for assessment of arrhythmia. Autophagy is reported to be an important degradation pathway of gap junction protein. This study proposes to establish a model of primary cardiomyocytes cultured in low-after-high glucose, as well as models of hypoglycemia in type 1 and type 2 diabetes mellitus. Then explore the correlation between autophagy and Cx43 at the cellular level, to observe the difficulty of inducing arrhythmia, then explore and verify the correlation between autophagy level, myocardial Cx43 expression and arrhythmia at the animal level. This study can provide theoretical basis for the pathogenesis and the treatment of arrhythmia in diabetic hypoglycemia.

低血糖是糖尿病患者治疗过程中的常见并发症，容易诱发心律失常，在老年患者中尤为明显，但具体机制不清。本课题组前期研究发现1型糖尿病大鼠低血糖时易诱发心律失常，同时心肌缝隙连接蛋白43（Connexin43,Cx43）表达降低及分布异常，且自噬水平增加，并在H9c2心肌细胞中观察到类似现象。众所周知，心肌Cx43的数量减少及分布异常与心律失常的发生密切相关。文献报道，自噬是缝隙连接蛋白降解的重要途径。因此，我们推测糖尿病低血糖发生时通过激活自噬功能使Cx43的降解增加，从而易诱发心律失常。本课题拟建立原代心肌细胞高糖后低糖培养模型，并建立1型、2型糖尿病小鼠低血糖模型。拟在细胞水平探索自噬与Cx43的相关性，在动物水平观察心律失常诱发的难易程度，探索并验证自噬水平与心肌Cx43表达及心律失常发生的相关性。本课题将为糖尿病低血糖心律失常的发病机制及防治提供新的理论依据。

背景：糖尿病心肌病 (DCM) 是一种复杂的多方面疾病，导致糖尿病 (DM) 患者心力衰竭的发病率和死亡率升高。 DCM 患者表现出亚临床舒张功能障碍、发展为收缩功能障碍和电生理异常。自发性或由于过量注射胰岛素而发生的低血糖事件威胁着 DM 患者的生命——增加了猝死的风险。然而，这种致命疾病的分子基础仍有待阐明。.方法和结果：在这里，我们使用已建立的链脲佐菌素诱导的 DCM 小鼠模型来研究低血糖如何加剧 DCM 进展。我们在 DM 和 DCM 小鼠的心肌细胞中证实了 Cx43 从细胞间相互作用和线粒体内膜积累中解离。慢性高血糖或低血糖挑战抑制了 DCM 小鼠模型中的心脏舒张功能。在葡萄糖波动挑战下，使用新生小鼠心室肌细胞 (NMVM) 重现了类似的收缩缺陷。使用免疫沉淀质谱法，我们确定并验证了低血糖挑战会激活 MEK/ERK 并抑制 PI3K/Akt 通路，从而导致心肌细胞中 Src 蛋白对 Cx43 的磷酸化。为了确定因果关系，我们使用 AAV2/9 过表达了靶向 Cx43 (mtCx43) 的线粒体。在正常血糖水平下，mtCx43 过表达概括了心脏舒张功能障碍以及体内电生理学异常。我们的研究结果支持针对 MEK/ERK/Src 和 PI3K/Akt/Src 通路的治疗靶向，以防止 mtCx43 驱动的 DCM。.结论：低血糖挑战导致 mtCx43 通过 MEK/ERK/Src 和 PI3K/Akt/Src 途径积累。我们提供证据表明 Cx43 错误定位存在于 DM 患者心脏、STZ 诱导的 DCM 小鼠模型和葡萄糖波动挑战 NMVM。从机制上讲，我们证明 mtCx43 负责诱导异常收缩并破坏心肌细胞的电生理学，我们的结果支持靶向 mtCx43 治疗 DCM。