혈관 내피 기능,중요한 중재자로서 당뇨병 심근
심혈관 질병의 주요 원인 질병과 사망 당뇨병 환자가 있습니다. 그것은 오랫동안 설치되었는 크게 당뇨병의 위험을 증가 심혈관 질환,당뇨병자를 두 배 더 많은 고통을 가능성이 울혈성 심부전(CHF)보다 당뇨병 개인과 당뇨 여자되고 있는 다섯 번 더을 개발할 가능성이 CHF. 실제로 제 2 형 당뇨병 환자의 사망자 중 68%는 심장 합병증으로 인한 것입니다. 흥미롭게도,하위 집합의 당뇨병 환자 개발 좌 심실 부전 부재에서의 관상 동맥 질환 고혈압,혈관 질환입니다. Rubler 등이 처음 만든이 관찰. 1972 년 현재 당뇨병 성 심근 병증으로 알려져 있습니다. 현재,당뇨병 심근의 정의로 심 실 장애 발생하는 독립적으로 고혈압의 또는 심근 국소 빈혈에서 당뇨병 환자가 있습니다. 하는 것이 중요하고,그러나,당뇨병 심근이 거의 존재하지 않고 이러한 기능과 이들의 존재 comorbidities 는 역할을 향상에 합병증과 관련된 질병이다.
하는 동안 당뇨병 심근 지금은 인식으로 임상적으로 뚜렷한 기업,기본 메커니즘의 병은 여전히 제대로 이해된다. 이 리뷰에서 우리는 당뇨병에 의한 내피 기능 장애가 심장 기능 장애를 어떻게 매개하는지에 관한 증거를 살펴볼 것입니다. 특히,우리에 초점을 맞출 것이 혈당-유도된 변경에서 발생하는 혈관 내피하는 동안 당뇨병과 어떻게 이러한 변화의 발전에 기여 당뇨병 심근. 당뇨병 성 심근 병증에서 내피 기능 장애에 연루된 몇 가지 잠재적 메커니즘이 논의 될 것이다.
의 임상 양상 당뇨병 심근
당뇨병 심근 모두에 영향을 미치는 유형 1,2 형 당뇨병 환자에 의해 특징의 다양한 기능 및 구조에서 변경 심장입니다. 질병의 초기 단계에서 좌심실 이완기 기능 장애(LVDD)는 가장 널리 퍼진 심장 합병증입니다. 이전 보고서 사용하는 도플러 초음파가 예상되는 LVDD 영향을 미친~40%-64%의 증상 당뇨병 환자의 출현,더 직접적이고 정확한 측정의 심장 확장 기능과 같은 색 M 모드 및 도풀러 조직의 이미징,가 발생한 견적 상승으로 높은 75%. 수축기능 장애가의 또 다른 특징은 당뇨병 심근이지만,그것은 일반적으로 개발하고 동안의 후기 단계 질병을 확장기능 설립되었습니다. 의 개발이 가장 확장 및 수축기능 장애에서 당뇨병 환자에 의해 설명할 수 있 혈당과 시력과 신장 기능에 문제가보다 비만은 고혈압,또는 관상 동맥 질환입니다.
당뇨병 성 심근 병증은 또한 관상 동맥 질환과 독립적 인 좌심실 비대와 관련이 있습니다. 비 대만 보이 관찰되는 당뇨병 환자에서,지 않는 장애를 가진 환자에서 금식당 또는 내당능 장애를 제안,그 결과의 장기적인 당뇨 효과. 또한,당뇨병 성 심근 병증은 혈관 주위 및 간질 성 섬유증 모두의 증가를 특징으로한다.
당뇨병 성 심근 병증의 기초가되는 잠재적 기전
당뇨병 성 심근 병증의 발병은 다 인성 일 가능성이있다. 여러 가지 통로가 연루되어 포함하여,혈관 내피 기능,포도당,독성 미토콘드리아 기능 장애 및 lipotoxicity. 이러한 각 요소가 당뇨병 환자의 심장 기능 장애에 개별적으로 기여하는 방법을 결정하는 것은 어렵습니다. 그러나,혈관 내피의 관여는이 질병의 병인에서 최전방 주자가되고 있습니다. 당뇨병의 특징 인 고혈당은 제 1 형 당뇨병과 제 2 형 당뇨병 모두에서 내피 기능 장애의 주요 원인 중 하나로 확인되었습니다. 높은 포도당 수치는 내피 세포와 근세포에서 여러 생화학 적 변형을 초래합니다. 이러한 변형에는 강화 된 비 효소 적 당화,소르비톨-묘-이노시톨 매개 변화,산화 환원 전위 변화 및 단백질 키나아제 C(PKC)의 활성화가 포함됩니다. 고혈당은 또한 내피 세포에서 반응성 산소 종(ROS)의 증가를 유발하여 산화 스트레스를 극복하는 세포의 능력을 압도합니다. 다음 섹션에서,우리는 것이 논의의 효과에 대한 당뇨병의 혈관 내피 방법 및 그들은 잠재적으로는 역할을의 발전에 당뇨병 심근.
메커니즘의 내피 기능에서 당뇨병 심근
정상적인 내피세포 물질 대사
에서는 건강한 조건에서,내 피는 세포는 대기 및을 유지하는 역할을 관 토의한다. 내피 세포 대사는도 1 에 도시되어있다. 1. 포도당은 GLUT-1 수송 체를 통해 세포로 들어가며,그 활성은 세포 외 포도당 농도에 의해 우세하게 조절됩니다. 이 수용체를 통한 포도당 흡수는 인슐린 독립적 인 방식으로 발생합니다. 결과적으로,내피 세포는 다른 세포 유형보다 고혈당 유발 손상에 더 취약합니다.
의 세대 ATP 내 피 세포에서 주로 발생을 통해 당분 pathway 을 통해 보다는 오히려 산화 인 산화. 동안 해당 분해,몇 가지 포도당-6 인산(G-6-P)가져옵 션트로 pentose 인산 경로,생산 NADPH,항산화제에서 찾을 내피세포뿐만 아니라,pentoses 는 사용할 수 있는 핵산,뉴클레오티드,아미노산입니다. 또한 이 프로세스할 수 있습의 전환을 위한 글루타티온 이황화하는 글루타티온,을 방지하는 데 도움이 산화적 스트레스 변환하여 H2O2H2O.
지방산 산화 에서 발생 내피세포;그러나,그것은 그분이 어떤 역할을 이 산화 놀이기 때문에 기여할 것으로 보인다 아주 작은 에너지 생산에 endothelium. 포도당 박탈 기간 동안 지방산 산화의 증가가있어 대사 보상의 정도를 시사합니다. 내피 세포에서 지방산 산화 뒤에있는 이유로 몇 가지 이론이 제안되었다. 지방산 산화는 내피 세포에서 산화 환원 균형을 유지하는 데 도움이되는 NADPH 의 원천입니다. 지질의 산화는 또한 내피 세포 투과성 조절에 역할을 할 수있다. 마지막으로,지방산 산화에 내피세포될 수 있습에서 중요 de novo 합성 뉴클레오티드의를 제공하여 탄소 원자를 구축 할 필요가 aspartate 및 글루타민산염입니다.
당분 해 경로의 당뇨병 유발 변화
당뇨병 성 심근과 관련된 대사 변화가 광범위하게 연구되었다. 저산소 또는 염증성과 같은 조건들 중에 발생하는 당뇨병 심근,내 피 셀 작업을 revascularize 를 복원하는 조직 납품 산소와 영양분의 손상된 지역이다. 내피세포의 당분 유출도 추가하는 동안 혈관 돋을 두 배로,자신의 당분 평가 기간 동안의 확산 또는 마이그레이션입니다. 이 향상은 세포가 저산소 영역으로 이동하고 산화 대사가 손상 될 곳 증식 할 수 있습니다. 이 변경,또한 강화된 포도당 운송의 증가로 인한 GLUT-1 활동하는 동안 발생하는 당뇨병을 일으키는 증가 세포내에서 포도당농도에서 당뇨병 내피세포. 내피 세포는 여러 메커니즘을 통해이 과도한 포도당을 해결합니다.
포도당은 hexosamine 생합성 경로,pentose phosphate 경로,polyol 경로 및 glycation 경로와 같은 glycolysis 의 옆 분지로 shunted 할 수 있습니다. 펜 토스 인산염 경로는 두 단계를 갖는 당분 해의 측면 경로입니다: 산화 단계 및 비 산화 단계. 포도당은 산화 단계 동안 G-6-P. 로 펜 토스 인산염 경로로 들어가는 반면,nadph 는 비 산화 단계 동안 펜 토스가 생성됩니다. 고혈당 조건 하에서,pentose phosphate 경로로의 G-6-P 의 진입은 억제되어 내피 세포 생존력 및 이동을 감소시킨다. 또한,억제의 pentose 인산 경로를 리드 산화적 스트레스 그리고 내 피능는 반면,overexpression G-6-P dehydrogenase,첫 번째과 평가-제한하는 효소의 pentose 인산 경로,감소 내 피 산화적 스트레스입니다. 이 hexosamine 생합성 경로로 변환합 fructose-6-phosphate(a glycolytic 중급)을 우리 딘은 5′-이 N-acetylglucosamine(UDP-GlcNAc),이는 정상적인 조건에서,사용된 단백질 glycosylation. 그러나 당뇨병 성 내피 세포에서 고혈당 유발 글리코 실화는 내피 산화 질소 신타 제(eNOS)활성화 및 혈관 신생을 억제합니다. 폴리올 경로에서 알도 오스 환원 효소는 포도당을 소르비톨로 전환시켜 NADPH 를 사용합니다. 그런 다음 소르비톨은 고급 당화 최종 제품(AGEs)의 형성을위한 전구체 인 과당 및 3-데 옥시 글루코손으로 전환됩니다. 과잉의 시대,발생하는 동안,당뇨병의 원인의 다양한 해로운 효과를 내피세포에 바인딩하여 수용체 advanced glycation end products(RAGE),같은 증가하고 내 피 셀 투과성을 억제하는 노스 활동에 영향을 미치는 응고 시스템,및 활성화 모두 NADPH 산화효소(NOX)and NF-kB 입니다. Glycation 경로 동안,glycolytic 중간체는 DNA 와 단백질을 변형시키는 methylglyoxal 로 전환된다. 이 경로의 상향 조절은 당뇨병 성 심근 병증에 연루되어 내피 세포에서 eNOS 활성의 억제를 유도한다.
혈당과 혈관 내피 투과성
에서 당뇨병,고혈당에 의해 발생 감소는 인슐린 레벨 및/또는 인슐린 저항성,과도한 수준의 포도당 순환 혈장에 있습니다. 혈당 수준으로 일관된 범위 사~5.6 7mmol/L 으로 간주됩 고혈당하는 반면 농도를 위 11.1mmol/L 으로 간주됩 당뇨병을 앓고 있다. 그러나 현상은 일반적으로 눈에 띄지 않을 때까지 혈당 더 높은 수준에 도달하의 15-20mmol/L 흥미롭게도,단기적인 혈당에 의해 발생하는 인슐린을 중단,의 증가와 관련이에서 심근이 수축 수축 기능에서 제 2 형 당뇨병 환자는 함께 또는없이 마 실패입니다. 만성 혈액 포도당의 수준을 초과 7mmol/L 이어질 수 있는 신진 대사 혼란에 내 피는 세포 및 유도하는 장기 손상으로,그림에 표시됩니다. 2.
실험적 증거를 나타내는 고혈당 조건을 증가시키기 위하의 투과성 내피세포층에서 심근을 감소시키면서 모세관도 있다. 당뇨병 동안이 증가 된 투과성에 대한 잠재적 메커니즘은 diacylglycerol(DAG)-PKC 신호 전달 경로의 활성화입니다. PKC 는 세린-트레오닌 키나아제의 계열. PKC superfamily 으로 분류할 수 있습 three subfamilies:고 PKC(cPKC;α,β1,2,그리고 γ),소설 PKC(nPKC;δ,ε,η,θ 및 μ),그리고 비정형 PKC(aPKC:ζ,λ/ι). CPKC 와 nPKC 의 활성화는 dag 의존적이지만 aPKC 의 활성화는 DAG 의존적이지 않습니다. Dag 의존성 서브 패밀리 cPKC 와 nPKC 는 이전에 당뇨병에서 혈관 투과성과 관련이 있다고보고되었다. 이 통로의 활성화에 기여할 수 있습니다 당뇨병 내피 기능에 의해 증가하고 내 피 셀 투과성 백혈구에서 접착 등 여러 조직 심장에,망막,신장. Pkc 활성화가 증가 된 내피 세포 투과성을 유도하는 메커니즘은 불분명하다. 그것은 최근에 다음과 같이 인간의 배꼽관 내피세포(HUVECs)는 혈당을 리드 인 산화 myosin light chain(MLC)의 PKC 는 VE-cadherin 티로신 인 산화 및 중단 adherens 접합. 내피 타이트 접합과 관련된 단백질에는 막 횡단,스캐 폴딩 및 신호 단백질이 포함됩니다. 특히,막 횡단백질을 occludin 의,tricellulin,claudin 가족,그리고 교차로 접착 분자와 함께,비계 zonula occludens 단백질(ZO−1,-2,-3),에 있는 중요한 역할을 형성과 규정의 수 있습니다. 혈당 중재의 활성화 PKC 에 연루의 개발 산화적 스트레스와 함께하는 과도한 방출의 활성산소를 촉진 내 피 장벽에서 기능 장애에 많은 혈관 조건을 포함하여,당뇨병과 뇌 허혈.
당뇨병 유발의 억제 질소 산화물
의 또 다른 특징 내피 기능이 결핍에서의 생체 이용률이 없,와 함께 다양한 기타 요인 혈관 내피세포 생산. 에서는 건강한 조건에서,내 피 릴리스의 혈관과 같은 아무,사이클린과닌,뿐만 아니라 소폭과 같은 혈관 수축 prostanoids,endothelin,와 앤지오텐신 II. 의 균형이 소폭하고 혈관 내 피해 세포 유지하는 데 도움이됩 관상 동맥 혈관 구조입니다. 당뇨병 성 심근 병증 동안,도 1 에 도시 된 바와 같이,수축 및 이완 인자의 방출 사이의 불균형이 발생한다. 3. 당뇨병 상태는 다양한 혈관 수 축제의 상향 조절을 유발합니다. 예를 들어,증가 endothelin 생산에서 관찰되었습니다 당뇨병,심장으로 이어질 수 있는 용기의 비대 및 증가된 심근 섬유,두적 특성의 당뇨병 심근. 중요한 것은 혈관 수축 프로스타글란딘 H2(PGH2),트롬 복산 A2(TXA2)및 PGF2a 를 포함한 혈관 수축 프로스타 노이드도 당뇨병에서 강화됩니다. 이들 제품은 차례로 NAPDH 산화 효소 및 4 형 및 5 형 포스 포 디에스 테라 제(PDE4 및 PDE5)를 상향 조절하여 ros 생산 증가,cAMP 및 cGMP 분해 및 혈관 수축을 초래합니다. 또한,당뇨병 성 내피 세포에서,내피 의존성 과분극(EDH)의 손상된 반응이있다. 내피 매개 혈관 확장이 혈관 평활근 세포에서 EDH 에 의해 우세하게 영향을받는 더 작은 동맥이 있습니다. EDH 원인은 휴식의 혈관 평활근로 과분극의 세포막을 닫는 전압을 운영하는 칼슘 채널,선도의 감소를 무료 세포내 칼슘 수준이다.
키 혈관 요인에 관련된 endothelium-dependent 휴식은 없습니다. 산소의 존재 하에서,no 는 산화 질소 신타 제(nos)에 의해 촉매 된 반응에서 L-아르기닌 및 NADPH 로부터 합성된다. 그러나 당뇨병 혈관에서는이 무 의존성 혈관 확장 반응이 상실됩니다. 이 결핍은 eNOS 의 감소 된 활성 또는 발현보다는 자유 라디칼의 증가로 인한 NO 의 불 활성화에 의해 야기 될 수있다. Huvecs 및 rat 심장 내피 세포를 D-포도당으로 처리하면 반응성 산소 중간체(Roi)의 생성이 증가합니다. 또한,당뇨병 쥐에서 관상 동맥 내피 세포에서 미토콘드리아 ROS 농도의 증가가있다. 또한,endothelium-dependent 엷게 당뇨 쥐에서 복원할 수 있으로 치료와 산화 방지제,처리의 aortas 에서 배터리를 유도 당뇨 쥐스와 superoxide dismutase(특정 캐빈의 초과 음이온)을 향상 endothelium-dependent 함됩니다. 이 증거 역할에 대한 항산화제에서 향상 심장 기능을 방지하여 내 피 기능 장애의 존재에서 당뇨병입니다.
여러 가지 메커니즘을 제안하는 방법을 설명하는 증가에서 산화적 스트레스를 감소로 이어질 수 없는 가용성에서 당뇨병 내피세포와 같은 감소 tetrahydrobiopterin(BH4)생체 이용률(의 산화 BH4)이노스 uncoupling. NOX 는 내피 세포 신호 전달에 관여하는 효소입니다. 그것은 전자 공여체로서 NADPH 를 사용함으로써 슈퍼 옥사이드 음이온(O2−)에 대한 산소의 환원을 촉매한다. 고 포도당 및 인슐린 내성 조건 동안,NOX 활성,따라서 슈퍼 옥사이드 음이온 생성이 증가한다. Superoxide 음이온은 no 와 반응하여 peroxynitrite(ONOO−)를 형성합니다. Peroxynitrite 는 그림 1 에 설명 된대로 eNOS 의 연결 해제를 유발합니다. 4. Peroxynitrite 는 NOS 활성에 필요한 보조 인자 인 BH4 의 산화를 유도합니다. 그러나 어떤 증거는 고갈 BH4 지의 주요 원인은 내 피에 장애가 생체의 기간 동안 산화적 스트레스입니다. 이 되었지만 다음과 같는 BH4 보충을 위한 효과적인 처리를 억제하 superoxide anion 생산 및 개선 혈관에서 피로,많은 이러한 연구의 수행되었으로 농도의 BH4 100 배 이상의 생리적인 농도. 따라서 다른 메커니즘이 제안되었다. 예를 들어,peroxynitrite 는 eNOS 의 아연-티올 레이트 중심의 산화를 유발하여 eNOS 가 결합되지 않을 수 있습니다.
기타 메커니즘에 관여 없이 유발 내피 기능에서 당뇨병입니다. NO synthase 의 내인성 억제제 인 비대칭 dimethylarginine(ADMA)은 제 2 형 당뇨병 환자에서 상승 된 수준에서 발견됩니다. 고 포도당-유도의 장애 dimethylarginine dimethylaminohydrolase(DDAH)활동으로 인 ADMA 축적에 기여할 수 있는 감소에서 식이 없고 내 피 vasodilator 전에서 당뇨병입니다. 당뇨병에서 연령에 따른 NO 의 담금질은 혈관 확장 장애의 발달에 중요한 역할을합니다.
미토-산화적 스트레스와 미토콘드리아 기능 장애에서 당뇨병
의 많음을 나타내는 증거는 심근 대사는 변경에서는 당뇨병을 가능성이 기여하는 당뇨병 심근. 미토콘드리아는 신진 대사의 중심이며 따라서 당뇨병과 관련된 손상된 신진 대사에 의해 영향을받을 가능성이 있습니다. 산화 스트레스는 O2−,NO,hydroxyl radical,hydroxygen peroxynitrite 및 반응성 중간체를 해독하는 세포의 능력을 포함하는 ROS 의 생산 사이에 불균형이있을 때 발생합니다. 고혈당은 당뇨병 성 심근 병증을 비롯한 당뇨병 합병증의 병인에서 산화 스트레스의 유도를 매개합니다. 예를 들어,고혈당은 당뇨병 내피 세포에서 미토콘드리아 ROS 의 증가로 이어지며,이는 산화 DNA 손상을 유발합니다. 이 손상은도 1 에 도시 된 바와 같이 polyADP-ribose polymerase(PARP-1)경로를 활성화시킨다. 5,DNA 손상에 관여하는 경로. 그것의 활성화는 NAD+에서 핵 단백질로의 ADP-리보스 단위의 전달을 자극하여 세포에서 nad+와 ATP 의 고갈을 초래합니다. 내피 세포에서 PARP-1 의 억제는 당뇨병으로 인한 내피 기능 장애를 예방할 수 있습니다. PARP-1 의 활성화는 또한 glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase(GAPDH)의 억제를 유도하여 glycolytic 중간체의 축적을 유발합니다. 이러한 중간물을 얻을 비켜가게 여러 가지로 다양한 경로를 포함하여 hexosamine 생합성 경로,폴리올 경로,그리고 당화 경로,이는 모두 증가에서 고혈당 내피세포.
Sphingosine-1-phosphate(S1P),는 바인딩을 S1P 수용체(S1PRs),을 조절한 배열의 생물 활동에서 내피세포. 그것은 최근에 설명되는 높은 수준의 포도당화 선생님 세대와 현저하게 줄일 수 없음에 내피세포와 이 효과가 완전히 반대해 하나의 유도 S1PR1 또는 감소에서 S1PR2. 이 발견은 s1pr1 과 S1PR2 가 고혈당 유발 ROS 생산으로 인한 내피 기능 장애에 중요한 역할을한다는 것을 시사한다.
외에도,혈당 유발 과잉의 미토콘드리아 선생님(mtROS)에서 내피세포 배양할 수 있습에 의해 저해 AMPK 활성화되는 것을 통해 일 upregulation MnSOD(는 미토콘드리아 특정 산화 방지제)및 UCP2. 환자에서 모두 관상 동맥 질환과 제 2 형 당뇨병,높은 mtROS 수준에서 내피도 AMPK 활성화를 지원하는 역할을 AMPK 에 대하여 보호하기 위한 방법에 대한 산화적 스트레스입니다. 당뇨병 마우스의 내피에서 AMPK 의 상향 조절은 또한 내피 기능 장애를 예방할 수있다. 따라서,AMPK 는 혈당 항상성,지질 프로파일 및 혈압을 개선함으로써 당뇨병 치료에서 새로운 치료 표적이 될 수있다. 이와 함께,이러한 연구 결과는 선생님 저해 제공할 수 있는 유익한 효과를 예방에의 당뇨병 심근.
도의 불균형이 미토콘드리아로 핵분열과 핵융합에서 당뇨병 내피세포할 수 있는 증가와 관련된 산화적 스트레스입니다. 미토콘드리아의 핵분열로 정의 이 부문의 미토콘으로 두 가지 별도의 미토콘드리아,선도의 제거 손상 그리고 기능 장애의 미토콘드리아. 미토콘드리아 융합 병합하는 둘 이상의 미토콘드리아 하나로 mitochondrion,할 수 있도록 형성의 동적인 네트워크에 대응할 수 있는 대사 변경합니다. 이 균형은 정상적인 미토콘드리아 기능을 유지합니다. 미토콘드리아 핵분열과 융합 사이의 불균형은 당뇨병에서 내피 기능 장애의 발달에 기여할 수있다. 노출의 내피세포 혈당을 지도하는 증가에 미토콘드리아의 핵분열,할 수 있는 개량을 줄여 초과 음이온 농도. 이 핵분열에 의해 발생할 수 있습의 증가 dynamin 관련 protein1(DRP1)식의 활성화 미토콘드리아는 분열 또는 감소섬유의 위축 1(OPA1),의 활성화 미토콘드리아합니다. 따라서,내피 세포에서의 미토콘드리아 기능 장애는 내피 기능 장애의 발달에 중요한 단계를 나타낸다.
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