ПАТОГЕНЕТИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ ФОРМИРОВАНИЯ ХРОНИЧЕСКОЙ СЕРДЕЧНОЙ НЕДОСТАТОЧНОСТИ У ПАЦИЕНТОВ С САХАРНЫМ ДИАБЕТОМ 2-ГО ТИПА

Основные положения

Представлена актуальная информация о вкладе сахарного диабета 2-го типа в развитие и прогрессирование хронической сердечной недостаточности. В обзоре освещены ключевые механизмы патогенеза хронической сердечной недостаточности, связанные с изменениями энергетического метаболизма кардиомиоцитов.

Резюме

Сахарный диабет 2-го типа (СД2) – один из основных факторов риска, значительно ухудшающих прогноз хронической сердечной недостаточности (ХСН) и повышающих вероятность фатальных сердечно-сосудистых событий. Особенностью течения ХСН на фоне СД2 является сочетание целого кластера факторов риска быстрого развития и прогрессирования атеросклероза, а также многочисленных комбинаций нейрогуморальных, молекулярных и гистологических изменений, не связанных с атерогенезом, что в комплексе обусловливает высокий рост кардиоваскулярных осложнений и декомпенсации ХСН. В данном обзоре рассмаотрены ключевые механизмы, лежащие в основе формирования ХСН при СД2, в частности особое внимание уделено изменениям энергетического метаболизма в миокарде и процессам клеточной смерти кардиомиоцитов, обсуждена значимость эпигенетических факторов в развитии и прогрессировании ХСН у больных СД2.

1. IDF Diabetes Atlas, 10th edition. Brussels: International Diabetes Federation; 2021.Available at: https://www.diabetesatlas.org/en/ (accessed 23.11.2023)

2. Дедов И. И., Шестакова М. В., Викулова О. К., Железнякова А.В., Исаков М.А.Эпидемиологические характеристики сахарного диабета в Российской Федерации: клинико-статистический анализ по данным регистра сахарного диабета на 01.01.2021. Сахарный диабет. 2021; 24 (3): 204-221. doi: 10.14341/DM12759

3. Vetrone L.M., Zaccardi F., Webb D.R., Seidu S., Gholap N.N., Pitocco D., Davies M.J., Khunti K. Cardiovascular and mortality events in type 2 diabetes cardiovascular outcomes trials: a systematic review with trend analysis. Acta Diabetol. 2019; 56(3): 331-339. doi: 10.1007/s00592-018-1253-5.

4. Singh R.M., Waqar T., Howarth F.C. Adeghate E., Bidasee K., Singh J. Hyperglycemia-induced cardiac contractile dysfunction in the diabetic heart. Heart failure reviews. 2018; 23(1): 37-54. doi: 10.1007/s10741-017-9663-y.

5. Tan Y., Zhang Z., Zheng C., Wintergerst K.A., Keller B.B., Cai L. Mechanisms of diabetic cardiomyopathy and potential therapeutic strategies: preclinical and clinical evidence. Nat Rev Cardiol. 2020; 17(9): 585-607. doi: 10.1038/s41569-020-0339-2.

6. Gollmer J., Zirlik A., Bugger H. Established and Emerging Mechanisms of Diabetic Cardiomyopathy. J Lipid Atheroscler. 2019; 8(1): 26-47. doi: 10.12997/jla.2019.8.1.26.

7. Mahmood S.S., Levy D., Vasan R.S., Wang T.J. The Framingham Heart Study and the epidemiology of cardiovascular disease: a historical perspective. Lancet. 2014; 383(9921): 999-1008. doi: 10.1016/S0140-6736(13)61752-3.

8. Athithan L., Gulsin G.S., McCann G.P., Levelt E. Diabetic cardiomyopathy: Pathophysiology, theories and evidence to date. World J Diabetes. 2019; 10(10): 490-510. doi:10.4239/wjd.v10.i10.490

9. Song Y.J., Zhong C.B., Wu W. Resveratrol and Diabetic Cardiomyopathy: Focusing on the Protective Signaling Mechanisms. Oxid Med Cell Longev. 2020; 2020: 7051845. doi: 10.1155/2020/7051845.

10. Huang X., Liu G., Guo J., Su Z. The PI3K/AKT pathway in obesity and type 2 diabetes. Int J Biol Sci. 2018; 14(11): 1483-1496. doi: 10.7150/ijbs.27173.

11. Yan R., Wang Y., Shi M., Xiao Y., Liu L., Liu L., Guo B. Regulation of PTEN/AKT/FAK pathways by PPARγ impacts on fibrosis in diabetic nephropathy. J Cell Biochem. 2019; 120(5): 6998-7014. doi: 10.1002/jcb.27937.

12. Bohannon B.M., de la Cruz A., Wu X., Jowais J.J., Perez M.E., Dykxhoorn D.M., Liin S.I., Larsson H.P. Polyunsaturated fatty acid analogues differentially affect cardiac NaV, CaV, and KV channels through unique mechanisms. Elife. 2020; 9: e51453. doi: 10.7554/eLife.51453

13. Wang C.H., Wei Y.H. Role of mitochondrial dysfunction and dysregulation of Ca2+ homeostasis in the pathophysiology of insulin resistance and type 2 diabetes. J Biomed Sci 2017; 24(1): 70. http://dx.doi.org/10.1186/s12929-017-0375-3

14. Packer M. Differential Pathophysiological Mechanisms in Heart Failure With a Reduced or Preserved Ejection Fraction in Diabetes. JACC Heart Fail. 2021; 9(8): 535-549. doi: 10.1016/j.jchf.2021.05.019

15. Fu J., Yu M.G., Li Q., Park K., King G.L. Insulin's actions on vascular tissues: Physiological effects and pathophysiological contributions to vascular complications of diabetes. Mol Metab. 2021; 52: 101236. doi: 10.1016/j.molmet.2021.101236

16. Kaludercic N., Di Lisa F. Mitochondrial ROS Formation in the Pathogenesis of Diabetic Cardiomyopathy. Front Cardiovasc Med. 2020; 7: 12. doi: 10.3389/fcvm.2020.00012

17. De Geest B., Mishra M. Role of Oxidative Stress in Diabetic Cardiomyopathy. Antioxidants (Basel). 2022; 11(4): 784. doi: 10.3390/antiox11040784

18. Ighodaro O.M. Molecular pathways associated with oxidative stress in diabetes mellitus. Biomed. Pharm. 2018; 108: 656–662. doi: 10.1016/j.biopha.2018.09.058

19. Абашова Е.И., Ярмолинская М.И., Булгакова О.Л. Роль конечных продуктов гликирования в репродукции. Проблемы репродукции. 2019; 25(4): 13‑20. doi: 10.17116/repro20192504113

20. Kang Q., Dai H., Jiang S., Yu L. Advanced glycation end products in diabetic retinopathy and phytochemical therapy. Front Nutr. 2022; 9: 1037186. doi: 10.3389/fnut.2022.1037186

21. Chen X., Zhang L., He H., Sun Y., Shen Q., Shi L. Increased O-GlcNAcylation induces myocardial hypertrophy. In Vitro Cell Dev Biol Anim. 2020; 56(9): 735-743. doi: 10.1007/s11626-020-00503-z

22. Сваровская А.В., Гарганеева А.А. Сахарный диабет 2 типа и сердечная недостаточность — современный взгляд на механизмы развития. Сахарный диабет. 2022; 25(3): 267-274. doi: doi.org/10.14341/DM12648

23. Salvatore T., Pafundi P.C., Galiero R., Albanese G., Di Martino A., Caturano A., Vetrano E., Rinaldi L., Sasso F.C. The Diabetic Cardiomyopathy: The Contributing Pathophysiological Mechanisms. Front Med (Lausanne). 2021; 8: 695792. doi: 10.3389/fmed.2021.695792.

24. Singh R.M., Waqar T., Howarth F.C., Adeghate E., Bidasee K., Singh J. Hyperglycemia-induced cardiac contractile dysfunction in the diabetic heart. Heart Fail Rev 2018; 23(1): 37-54. doi:10.1007/s10741-017-9663-y

25. Gaitán-González P., Sánchez-Hernández R., Arias-Montaño J.A., Rueda A. Tale of two kinases: Protein kinase A and Ca2+/calmodulin-dependent protein kinase II in pre-diabetic cardiomyopathy. World J Diabetes. 2021; 15; 12(10):1704-1718. doi: 10.4239/wjd.v12.i10.1704.

26. Hegyi B., Bers D.M., Bossuyt J. CaMKII signaling in heart diseases: Emerging role in diabetic cardiomyopathy. J Mol Cell Cardiol. 2019; 127: 246-259. doi: 10.1016/j.yjmcc.2019.01.001.

27. D’Arcy M.S. Cell death: A review of the major forms of apoptosis, necrosis and autophagy. Cell Biol Int 2019; 43(6): 582-92. doi:10.1002/cbin.11137

28. Chen Y., Hua Y., Li X., Arslan I.M., Zhang W., Meng G. Distinct Types of Cell Death and the Implication in Diabetic Cardiomyopathy. Front Pharmacol. 2020; 11: 42. doi: 10.3389/fphar.2020.00042.

29. Gu J., Wang S., Guo H., Tan Y., Liang Y., Feng A., Liu Q., Damodaran C., Zhang Z., Keller B.B., Zhang C., Cai L. Inhibition of p53 prevents diabetic cardiomyopathy by preventing early-stage apoptosis and cell senescence, reduced glycolysis, and impaired angiogenesis. Cell Death Dis. 2018; 9(2): 82. doi: 10.1038/s41419-017-0093-5.

30. Wang X., Pan J., Liu D., Zhang M., Li X., Tian J., Liu M., Jin T., An F. Nicorandil alleviates apoptosis in diabetic cardiomyopathy through PI3K/Akt pathway. J Cell Mol Med. 2019; 23(8): 5349-5359. doi: 10.1111/jcmm.14413.

31. Del Re D.P., Amgalan D., Linkermann A., Liu Q., Kitsis R.N. Fundamental mechanisms of regulated cell death and implications for heart disease. Physiol Rev 2019; 99(4): 1765-817. http://dx.doi.org/10.1152/physrev.00022.2018

32. Сазонова Е.Н., Гусев И.А. Роль аутофагии кардиомиоцитов в морфогенезе сердца и механизмах кардиопротекции. Дальневосточный медицинский журнал. 2021; 3: 95-102. doi:10.35177/1994-5191-2021-3-95-102

33. Bhattacharya D., Mukhopadhyay M., Bhattacharyya M., Karmakar P. Is autophagy associated with diabetes mellitus and its complications? A review. EXCLI J 2018; 17: 709-20. doi: 10.17179/excli2018-1353.

34. Li Y., Wang Y., Zou M., Chen C., Chen Y., Xue R., Dong Y., Liu C. AMPK blunts chronic heart failure by inhibiting autophagy. BiosciRep 2018; 38(4): BSR20170982. doi: 10.1042/BSR20170982.

35. Choi R.H., Tatum S.M., Symons J.D., Summers S.A., Holland W.L. Ceramides and other sphingolipids as drivers of cardiovascular disease. Nat Rev Cardiol. 2021; 18(10): 701-711. doi: 10.1038/s41569-021-00536-1.

36. Dewanjee S., Vallamkondu J., Kalra R.S., John A., Reddy P.H., Kandimalla R. Autophagy in the diabetic heart: A potential pharmacotherapeutic target in diabetic cardiomyopathy. Ageing Res Rev. 2021; 68: 101338. doi: 10.1016/j.arr.2021.101338

37. Жиров И.В., Баулина Н.М., Насонова С.Н., Осьмак Г.Ж., Матвеева Н.А., Миндзаев Д.Р., Фаворова О.О., Терещенко С.Н. Полнотранскриптомный анализ экспрессии микроРНК в мононуклеарных клетках у пациентов с острой декомпенсацией хронической сердечной недостаточности различной этиологии. Терапевтический архив. 2019; 91(9): 62-67. doi:10.26442/00403660.2019.09.000294

38. Yang X., Li X., Lin Q., Xu Q. Up-regulation of microRNA-203 inhibits myocardial fibrosis and oxidative stress in mice with diabetic cardiomyopathy through the inhibition of PI3K/Akt signaling pathway via PIK3CA. Gene. 2019; 5; 715:143995. doi: 10.1016/j.gene.2019.143995.

39. Gholaminejad A., Zare N., Dana N., Shafie D., Mani A., Javanmard S.H.A meta-analysis of microRNA expression profiling studies in heart failure. Heart FailRev. 2021; 26(4): 997-1021. doi: 10.1007/s10741-020-10071-9.

40. Швангирадзе ТА, Бондаренко И.З., Трошина Е.А., Шестакова М.В., Ильин А.В., Никанкина Л.В., Карпухин А.В., Музаффарова Т.А., Кипкеева Ф.М., Гришина К.А., Кузеванова А.Ю. Профиль микроРНК, ассоциированных с ИБС, у пациентов с сахарным диабетом 2 типа. Ожирение и метаболизм. 2016; 13(4): 34-38. doi: 10.14341/OMET2016434-38

41. Ritchie R.H., Abel E.D. Basic Mechanisms of Diabetic Heart Disease. Circ Res. 2020; 126(11): 1501-1525. doi: 10.1161/CIRCRESAHA.120.315913.