糖尿病(DM)是一種常見的慢性代謝性疾病，由糖基化終產物(AGEs)的大量積累引起。心房顫動(AF)是DM常見的心血管并發癥。本研究闡明了心房肌細胞衰老在糖尿病房顫易感性中的作用和機制：AGEs加速心房電重構和細胞衰老，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。本研究于2022年10于月發表在《AGING CELL》IF：11.005期刊上。

技術路線：

主要實驗結果：

1、糖尿病小鼠對房顫的易感性增加

快速經食管心房起搏用于評估對照組和糖尿病組對房顫的易感性（圖1）。結果顯示糖尿病小鼠心房顫動(AFIR)發生率較高，平均心房顫動(MDAF)持續時間較對照組長（圖1d）。因此，糖尿病小鼠比對照組小鼠更容易發生房顫。

圖1糖尿病小鼠心房快速起搏的代表性電生理學結果

2、糖尿病小鼠心房肌細胞電生理的改變

首先探討了糖尿病小鼠的心肌細胞電重構。記錄兩組心房肌細胞動作電位持續時間(APD)的變化。在全細胞電流箝位模式下誘發50%、90%復極(APD50、APD90)時的動作電位振幅(APA)和動作電位APD。與對照組相比，糖尿病小鼠心房肌細胞APA未見明顯變化，糖尿病小鼠游離心房肌細胞APD50和APD90顯著延長（圖2a）。為探討糖尿病小鼠心房肌細胞動作電位延長的具體機制，采用全細胞電壓箝模式測量了離子通道電流。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、峰值電位和逆轉電位無顯著差異。糖尿病小鼠I Ca, L的激活和恢復動力學與對照組小鼠相比無顯著差異，但失活曲線明顯左移（圖2b）。糖尿病小鼠心房肌細胞中Ito和IKur的電流密度顯著低于對照組（圖2c-d）。

圖2糖尿病小鼠心房肌細胞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蛋白表達的改變

接下來，我們檢測了糖尿病小鼠心房中離子通道、AGE、RAGE和p16/Rb蛋白的表達。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）。與對照組相比，糖尿病小鼠心房組織中AGE、RAGE、p16和Rb蛋白表達水平明顯升高（圖3b）。提示糖尿病小鼠體內AGEs/RAGE通路和p16/Rb通路上調。

圖3糖尿病小鼠心房中離子通道、AGE、RAGE和p16/ Rb蛋白的表達

4、AGEs/RAGE對心房肌細胞電重構的影響

為評估AGEs處理HL- 1細胞APD的變化，在電流鉗夾模式下評估了APA和APD50、APD90。與BSA組相比，AGEs誘導的HL- 1細胞APD50和APD90均明顯延長。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細胞IKur電流密度明顯降低，該作用也被anti-RAGE抗體逆轉。WB結果顯示，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（圖4d）。總之，這些結果證實之前的研究，即ICa,L和IKur參與糖尿病心房電重構的發病機制。

圖4APD和離子通道電流對經AGEs或抗RAGE抗體處理的HL- 1細胞的影響

5、AGEs通過p16/Rb途徑誘導細胞衰老

使用SA- β- Gal染色和流式細胞術檢測HL- 1細胞中糖尿病與衰老的關系。AGEs組細胞衰老數量和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）。與動物實驗結果一致，與對照組相比，經AGEs處理的HL- 1細胞中p16和Rb蛋白水平升高，這些變化被RAGE抗體阻斷，但對照組影響不大（圖5c）。這些結果表明RAGE的激活與AGEs誘導的糖尿病細胞衰老有關。

為了進一步證實AGEs通過p16/Rb通路介導衰老和心房電重構，使用siRNA敲低p16或Rb。WB結果顯示，與AGEs組相比，AGEs + p16- siRNA組Rb蛋白表達降低，敲除Rb后，HL- 1細胞中p16蛋白水平無明顯變化。此外，AGEs敲除p16或Rb后，HL- 1細胞中Cav1.2和Kv1.5蛋白表達量顯著增加（圖5d-e）。這些結果表明，p16/Rb通路的激活可能促進糖尿病患者心房電重構。

圖5 AGEs、anti-RAGE抗體、質粒轉染對HL- 1細胞衰老表型和表達水平的改變

綜上所述，AGEs/RAGE的上調在糖尿病小鼠AF的誘發性中起重要作用。AGEs/RAGE通過激活p16/Rb信號通路加速心房肌細胞衰老，進而促進Cav1.2、Kv4.3、Kv1.5重構，延長APD時間，導致心房電重構（圖6）。這些結果表明，靶向AGEs/RAGE或p16/Rb通路可能是改善糖尿病相關房顫的一種有前途的方法。

圖6圖形摘要

參考文獻：

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