2019年全球糖尿病患病率約為9.3%(4.63億人)，預(yù)計(jì)到2030年將上升到10.2%(5.78億)，到2045年將上升到10.9%(7億)。糖尿病(DM)患者發(fā)生心力衰竭的風(fēng)險(xiǎn)很高，即使在校正了冠狀動(dòng)脈疾病或高血壓之后也是如此。這導(dǎo)致了人們對(duì)一種獨(dú)特的疾病過(guò)程的認(rèn)識(shí)增加，這種疾病被定義為糖尿病心肌病(DCMP)。

糖尿病心肌病(DCMP)的研究進(jìn)展

DCMP的發(fā)生和發(fā)展是復(fù)雜的，涉及早期舒張期功能障礙、心肌肥厚、心室擴(kuò)張和收縮功能障礙。臨床上，以舒張期功能障礙為特征的射血分?jǐn)?shù)保留性心力衰竭(HFpEF)也可能是DCMP的早期表現(xiàn)，這加強(qiáng)了機(jī)制研究的重要性和有效干預(yù)的迫切需要。

研究發(fā)現(xiàn)：MiR-320和CD36以正反饋環(huán)的形式調(diào)節(jié)高血糖記憶誘導(dǎo)的糖尿病舒張性心功能障礙

2022年12月14日，華中科技大學(xué)附屬同濟(jì)醫(yī)院心內(nèi)科的研究者們?cè)贛olecular Therapy: Nucleic Acids雜志上發(fā)表了題為“Positive feedback loop of miR-320 and CD36 regulates the hyperglycemic memory-induced diabetic diastolic cardiac dysfunction”的文章。該研究使用了集萃藥康斑點(diǎn)鼠（BKS-Lepr^em2Cd479/Gpt），發(fā)現(xiàn)MiR-320和CD36以正反饋環(huán)的形式調(diào)節(jié)高血糖記憶誘導(dǎo)的糖尿病舒張性心功能障礙。

研究發(fā)現(xiàn)一：使用胰島素控制血糖不能挽救鏈唑霉素所致的糖尿病舒張性心功能障礙

研究者使用鏈唑霉素（STZ）誘導(dǎo)增加C57BL / 6J小鼠的循環(huán)葡萄糖水平，分別在誘導(dǎo)4周、8周、12周評(píng)估心臟性能，發(fā)現(xiàn)誘導(dǎo)8周心臟有明顯的舒張功能障礙；于是研究者在8周安排胰島素注射，并連續(xù)注射4周，發(fā)現(xiàn)胰島素注射并未能使心臟舒張功能恢復(fù)正常。并且研究者在STZ誘導(dǎo)4周（心臟還沒(méi)有表現(xiàn)出舒張功能障礙的）時(shí)，安排胰島素注射4周后發(fā)現(xiàn)心臟舒張功能障礙仍然會(huì)出現(xiàn)。這些發(fā)現(xiàn)表明，在高血糖應(yīng)激4周后，胰島素治療不再能夠預(yù)防或逆轉(zhuǎn)舒張功能障礙，表明高血糖應(yīng)激4周后已經(jīng)建立了高血糖記憶。（圖1）

圖1.胰島素控制血糖不能挽救STZ所致的糖尿病舒張性心功能障礙

研究發(fā)現(xiàn)二：miR-320下調(diào)可防止STZ誘導(dǎo)的心臟舒張功能障礙

研究者通過(guò)在STZ誘導(dǎo)的糖尿病小鼠心臟中對(duì)高血糖相關(guān)miRNA的表達(dá)測(cè)定發(fā)現(xiàn)miR-320是最豐富的，且表達(dá)不能通過(guò)胰島素治療恢復(fù)正常。于是研究者使用重組腺相關(guān)病毒系統(tǒng)對(duì)小鼠心臟遞送miR-320抑制劑（TUD）來(lái)達(dá)到抑制miR-320表達(dá)的目的，發(fā)現(xiàn)miR-320表達(dá)抑制后，小鼠顯示出心臟舒張功能改善。（圖2）

圖2.miR-320的下調(diào)可防止STZ誘導(dǎo)的心臟舒張功能障礙

研究發(fā)現(xiàn)三：miR-320下調(diào)可防止db / db小鼠的心臟舒張功能障礙

研究者使用了db / db小鼠（一種成熟的2型糖尿病（T2DM）小鼠模型）來(lái)進(jìn)一步研究miR-320在高血糖記憶中的作用，與STZ誘導(dǎo)的1型糖尿?。═1DM）類似，胰島素治療降低了db / db小鼠的血糖水平，但未能逆轉(zhuǎn)miR-320水平和舒張功能障礙。相比之下，miR-320下調(diào)顯著改善了db / db小鼠的心臟舒張功能。（圖3）

圖3.miR-320下調(diào)可防止db / db小鼠的心臟舒張功能障礙

研究發(fā)現(xiàn)四：心肌細(xì)胞CD36/miR-320正反饋回路

CD36是miR -320介導(dǎo)的細(xì)胞核轉(zhuǎn)錄激活的關(guān)鍵下游靶基因，本研究中CD36過(guò)表達(dá)增加了培養(yǎng)心肌細(xì)胞中miR-320的表達(dá)，而CD36敲低則降低了miR-320的水平。為了闡明CD36介導(dǎo)的miR-320激活的具體分子機(jī)制，研究者使用JASPAR和TRANSFAC 2.0數(shù)據(jù)庫(kù)篩選了可以直接增強(qiáng)miR-320轉(zhuǎn)錄的潛在轉(zhuǎn)錄因子（SP1、GATA4、C-MYC、SMAD和RXR），并對(duì)這些轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)量進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)高糖處理后心肌細(xì)胞中只有SP1水平顯著升高，且SP1的表達(dá)增加了心肌細(xì)胞中miR-320的表達(dá)，此外CD36過(guò)表達(dá)也增加了SP1的表達(dá)并且SP1敲低后CD36則無(wú)法誘導(dǎo)miR-320的表達(dá)，這表明CD36對(duì)miR-320的調(diào)控依賴于SP1。

接下來(lái)研究者想要研究CD36增加心肌細(xì)胞SP1表達(dá)的機(jī)制，之前的報(bào)道發(fā)現(xiàn)CD36在巨噬細(xì)胞中加速ROS生成，而ROS在管狀上皮細(xì)胞中通過(guò)PKC/MAKP途徑激活SP1，于是研究者在心肌細(xì)胞AC-16中轉(zhuǎn)染ROS清除劑NAC，發(fā)現(xiàn)CD36的過(guò)表達(dá)不能增加SP1的表達(dá)量。研究者在體內(nèi)觀察到STZ誘導(dǎo)小鼠8周后心臟miR-320和CD36蛋白水平升高。此外，使用胰島素控制血糖4周后，這種增加并沒(méi)有消除。這些數(shù)據(jù)表明高血糖心肌細(xì)胞中存在CD36/miR-320正反饋回路。（圖4）

圖4.心肌細(xì)胞CD36/miR-320正反饋回路

研究發(fā)現(xiàn)五：CD36 誘導(dǎo)在高血糖早期啟動(dòng) CD36/miR-320 反饋回路

為了進(jìn)一步確定CD36/miR-320反饋回路的觸發(fā)因素，研究者通過(guò)對(duì)STZ處理小鼠心臟中CD36和miR-320表達(dá)的時(shí)間過(guò)程分析發(fā)現(xiàn)CD36上調(diào)（2周）先于miR-320（4周）。此外，高血糖誘導(dǎo)2周后，CD36 mRNA水平?jīng)]有增加，這表明STZ給藥2周后CD36蛋白的上調(diào)是通過(guò)轉(zhuǎn)錄后調(diào)控實(shí)現(xiàn)的；體外實(shí)驗(yàn)中，高糖處理AC-16細(xì)胞最早在6小時(shí)內(nèi)迅速誘導(dǎo)CD36蛋白表達(dá)，但直到48小時(shí)后才影響CD36 mRNA表達(dá)。隨后研究者通過(guò)多聚核糖體分析進(jìn)一步證明了葡萄糖應(yīng)激在早期階段增強(qiáng)了CD36的翻譯。（圖5）

圖5.CD36誘導(dǎo)在高血糖早期啟動(dòng)CD36/miR-320 反饋回路

研究發(fā)現(xiàn)六：Ago2缺失介導(dǎo)高血糖對(duì)CD36的早期誘導(dǎo)

為了研究CD36在高血糖早期的翻譯上調(diào)的調(diào)控機(jī)制，研究者測(cè)試了Ago2(一種核心RNA誘導(dǎo)沉默復(fù)合物（RISC）成分，通常在翻譯水平上負(fù)調(diào)節(jié)基因表達(dá))是否參與了這一過(guò)程，觀察到高糖處理3小時(shí)后心肌細(xì)胞Ago2表達(dá)顯著降低。體內(nèi)研究顯示早期糖尿病患者心臟Ago2水平下降。且心肌細(xì)胞Ago2敲除可增加CD36蛋白水平，但不影響其mRNA表達(dá)。RNA免疫沉淀(RIP)顯示高糖處理心肌細(xì)胞中CD36 mRNA與Ago2的結(jié)合減少，表明高血糖通過(guò)抑制Ago2的表達(dá)，導(dǎo)致CD36 mRNA與Ago2/RISC分離，從而激活CD36的翻譯。

接下來(lái)研究者又進(jìn)一步探索了高血糖導(dǎo)致Ago2在心肌細(xì)胞中缺失的機(jī)制，首先研究者發(fā)現(xiàn)高血糖不影響心肌細(xì)胞中Ago2 mRNA的水平，且早期翻譯活性也保持不變，于是研究者檢測(cè)細(xì)胞培養(yǎng)上清中Ago2蛋白水平，發(fā)現(xiàn)高血糖處理3小時(shí)后，細(xì)胞培養(yǎng)上清液中Ago2蛋白水平增加；此外研究者還發(fā)現(xiàn)高糖誘導(dǎo)后泛素化Ago2蛋白水平增加，且使用泛素化抑制劑MG132處理AC-16心肌細(xì)胞可有效阻止高糖導(dǎo)致的Ago2下調(diào)。

這些數(shù)據(jù)表明，在糖尿病早期，CD36的翻譯上調(diào)可能是通過(guò)Ago2的減少來(lái)實(shí)現(xiàn)的，Ago2的減少可能是由于向細(xì)胞外空間的分泌增加和泛素-蛋白酶途徑介導(dǎo)的蛋白降解增強(qiáng)。（圖6）

圖6.Ago2缺失介導(dǎo)高血糖對(duì)CD36的早期誘導(dǎo)

結(jié)論：miR-320和CD36相互表達(dá)在糖尿病心肌病(DCMP)治療提供概念驗(yàn)證證據(jù)

研究表明，CD36和miR-320之間存在正調(diào)節(jié)環(huán)路，CD36誘導(dǎo)是后來(lái)誘導(dǎo)miR-320表達(dá)的早期觸發(fā)因素。此外，DCMP早期CD36增加可能是由參與靶向降解的Ago2蛋白減少介導(dǎo)的。

在糖尿病心肌?。―CMP）中，miR-320和CD36相互增強(qiáng)彼此的表達(dá)，導(dǎo)致心肌細(xì)胞中出現(xiàn)正反饋回路和可能的高血糖記憶。miR-320抑制可以挽救糖尿病小鼠的舒張功能障礙。這些發(fā)現(xiàn)為通過(guò)靶向miR-320治療DM誘導(dǎo)的心功能不全的潛在治療策略提供了概念驗(yàn)證證據(jù)。