Type 1 Diabetes Impairs Cardiomyocyte Contractility in the Left and Right Ventricular Free Walls but Preserves It in the Interventricular Septum

doi:10.3390/ijms23031719

.2022年2月2日；23(3):1719.

doi:10.3390/ijms203031719。

1型糖尿病损害左室和右室游离壁心肌细胞收缩，但在室间隔保持收缩

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¹俄罗斯科学院免疫学和生理学研究所，俄罗斯叶卡捷琳堡佩尔沃马伊斯卡亚106号，邮编：620049。
²俄罗斯叶卡捷琳堡乌拉尔联邦大学物理与技术研究所，米拉19号，邮编：620002。
^三俄罗斯叶卡捷琳堡乌拉尔联邦大学自然科学与数学研究所，米拉19号，邮编620002。
⁴叶卡捷琳堡工业工人预防和健康保护医学研究中心，波波娃30，620014叶卡捷琳堡，俄罗斯。

PMID： 35163643
预防性维修识别码： PMC8836009
内政部： 10.3390/ijms23031719

1型糖尿病损害左室和右室游离壁心肌细胞收缩，但在室间隔保持收缩

阿纳斯塔西亚·科赫洛娃等。国际分子科学杂志. 2022.

.2022年2月2日；23(3):1719.

doi:10.3390/ijms23031719。

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¹俄罗斯科学院免疫学和生理学研究所，俄罗斯叶卡捷琳堡佩尔沃马伊斯卡亚106号，邮编：620049。
²俄罗斯叶卡捷琳堡乌拉尔联邦大学物理与技术研究所，米拉19号，邮编：620002。
^三俄罗斯叶卡捷琳堡乌拉尔联邦大学自然科学与数学研究所，米拉19号，邮编620002。
⁴叶卡捷琳堡工业工人预防和健康保护医学研究中心，Popova 30，620014叶卡捷林堡，俄罗斯。

PMID： 35163643
预防性维修识别码： PMC8836009
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摘要

1型糖尿病（T1D）会导致缺血性心脏病和糖尿病心肌病。我们使用四氧嘧啶诱导的T1D大鼠模型验证了T1D对左心室和右心室自由壁（LV，RV）以及室间隔（IS）的收缩功能有不同影响的假设。单肌细胞力学与胞浆Ca²⁺在无机械负荷和有机械负荷的情况下，研究左心室、右心室和IS心肌细胞（CM）的浓度瞬变。此外，我们分析了肌球蛋白磷酸化水平和肌动蛋白与肌球蛋白相互作用的特点。T1D同样影响了所有研究区域的肌动蛋白-肌球蛋白相互作用特征，在体外运动试验中降低了天然细丝在肌球蛋白上的滑动速度及其钙²⁺敏感。薄膜速度降低与β-肌球蛋白重链亚型表达增加相关。然而，T1D引起的单心室CM的机械功能变化是不同的。T1D降低左室和右室心肌收缩力；它降低了强直张力幅度和斜率的主动张力-长度关系。然而，IS中CM的收缩功能基本保持不变。

关键词：肌动蛋白相互作用；钙瞬变；糖尿病心肌病；室间差异；单心肌细胞力学；张力-长度关系。

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利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。

数字

图1
1型糖尿病（T1D）对左心室和右心室形态的影响。(A类)对照组（C）和糖尿病组（6周T1D）大鼠的LV、RV和IS厚度。(B类)单个分离心肌细胞的宽度（CM）。(C类)左心室H&E染色（×1000倍放大）显示CM细胞核密度降低（数目·mm⁻²)在T1D中。(D类)平均CM核密度。(E类)左心室H&E染色（×200倍放大）。箭头指向T1D中的红细胞聚集。(F类)心肌胶原纤维的照片在偏振光显微镜下使用Picrosirius红染色制作。I型胶原呈现红色/橙色斑点，而III型胶原呈现绿色/黄色（放大200倍）。箭头指向间质纤维化的小病灶。(**G公司**)用苦味酸红染色法评估胶原蛋白含量。LV，左心室游离壁；IS，室间隔；右心室，右心室游离壁。每个点代表一只动物的平均值。每一组的心脏数量显示在横线上方。数据为平均值±标准偏差/中位数（四分位范围）*第页<0.05，单向方差分析/Kruskal–Wallis检验。

图2
T1D对收缩幅度和[Ca的影响²⁺]_我左心室和右心室机械非负荷和后负荷CM的瞬态。(A类)肌节长度（SL）和[Ca的代表性记录²⁺]_我对照组（C）和糖尿病组（6周T1D）LV和IS CM的机械非负荷CM的瞬态。(B类)机械性非负荷CM中的端乳肌节长度（EDSL）(C类)机械非负荷CM中的肌角缩短幅度（SS）(D类)[加利福尼亚州²⁺]_我瞬态振幅（ΔF/F₀)在机械非负载CM中(E类)碳纤维施加的后负荷（损伤负荷）对SS的影响。(F类)非重载CM（初始CM长度L处）中强直张力的代表性记录₀)来自IS和LV(**G公司**)未再负荷心室CM的强直性张力振幅（L₀). LV，左心室游离壁；IS，室间隔；右心室，右心室游离壁。每个点代表每个刺激频率的平均值(B类–D类)或单个单元格(E类,**G公司**). 单元格/心脏的数量显示在条形图上方的括号中。数据为平均值±标准偏差/中位数（四分位范围）*第页<0.05，单向方差分析/Kruskal–Wallis检验。

图3
T1D对左心室和右心室机械性非负荷和后负荷CM收缩和舒张的时间进程和速度的影响。(A类)肌节最大缩短速度（v_短的)在对照组（C）和糖尿病组（6周T1D）的机械非负荷心肌细胞中。(B类)最大肌小节松弛速度（v_相对). (C类)肌节缩短峰值时间（TTP_S公司). (D类)50%松弛时间（TR₅₀). (E类)峰值时间[Ca²⁺]_我瞬态（TTP_钙).（F）达到50%[Ca的时间²⁺]_我瞬态衰减（CaD₅₀). (**G公司**)碳纤维施加的后负荷（营养缺陷负荷）对v的影响_短的. (**H（H）**)后负荷对TTP的影响_S公司LV，左心室游离壁；IS，室间隔；右心室，右心室游离壁。每个点代表每个刺激频率的平均值(A类–F类)或单个单元格(**G公司**,**H（H）**). 单元格/心脏的数量显示在条形图上方的括号中。数据为中位数（四分位范围）*第页<0.05，Kruskal–Wallis检验。

图4
肌节缩短幅度[Ca之间的关系²⁺]_我糖尿病大鼠（6周T1D）左心室和右心室的短暂性、1Hz时的强直性张力和单个CM中的血糖浓度。(A类)机械性非负荷肌节缩短幅度（SS）对血糖浓度的依赖性。(B类)[Ca的依赖性²⁺]_我瞬态振幅（ΔF/F₀)对血糖浓度的影响。(C类)无负荷心室肌细胞（L₀)对血糖浓度的影响。LV，左心室游离壁；IS，室间隔；右心室，右心室游离壁。每个点代表一只动物的平均值（合并CM）。心的数量显示在括号中。黑点表示对照组（C）。数据为平均值±标准差。在糖尿病组中，线性回归线拟合红点，R²和第页-显示值*第页< 0.05.

图5
T1D对左心室和右心室单个心肌细胞横轴小管（TAT）网络的影响。(A类)在对照组（C）和糖尿病组（6周的T1D）中，将活细胞图像转换为二值化骨骼，用于定量TAT网络分析。(B类)TAT网络密度。(C类)平均分支长度。(D类)TAT网络连接的密度。每个点代表一个单独的单元格。单元格/心脏的数量显示在条形图上方的括号中。数据为中位数（四分位间距）*第页<0.05，Kruskal–Wallis检验。

图6
T1D对左心室和右心室肌细胞张力-长度和速度-长度关系的影响。(A类)张力-长度相关性的示意图。舒张末期（被动）张力-长度关系（EDTLR）、收缩末期（总）张力-距离关系（ESTLR）和主动张力-长度的关系（ATLR）用线性回归线拟合被动、总和主动（总减被动）的振幅张力与有效CM长度（EDTLR为舒张末期，ESTLR为收缩末期，ATLR为收缩末期）。(B类)对照组（C）和糖尿病组（6周T1D）EDTLR、ESTLR和ATLR的斜率。(C类)CM-缩短长度依赖性的示意图（v_短的LR）和-松弛（v_相对LR）速度。线性回归线拟合v_浅滩和v_相对与舒张末期有效细胞长度的比较。(D类)v的斜率_短的LR和v_相对对照组和糖尿病组的LR。LV，左心室游离壁；IS，室间隔；右心室，右心室游离壁。每个点代表一个单独的单元格。单元格/心脏的数量显示在条形图上方的括号中。数据为中位数（四分位范围）*第页<0.05，Kruskal–Wallis检验。

图7
T1D对左右心室肌动蛋白-肌球蛋白相互作用和肌球蛋白重链（MHC）亚型组成的影响。(A类)钙²⁺-在对照组（C）和糖尿病组（6周T1D）的体外运动试验中，天然细丝（NTF）对肌球蛋白的依赖性滑动速度。每个点代表每个点的平均值第页Ca。实验数据由希尔方程近似，并且第页-给出了NTF的最大滑动速度值。希尔方程的参数如表1所示。(B类)α和β-MHC亚型的凝胶电泳。(C类)对照组和糖尿病组β-MHC亚型的定量比较。LV，左心室游离壁；IS，室间隔；RV，右心室游离壁。红心的数量显示在曲线和条形图上方的括号中。数据为中位数（四分位范围）*第页<0.05，Kruskal–Wallis检验。

图8
T1D对肉质蛋白磷酸化的影响。(A类,B类)从对照组中提取的NTF和肌球蛋白的凝胶电泳示例(C类)糖尿病组（6周T1D）。TnT，肌钙蛋白T；Tpm，原肌球蛋白；肌钙蛋白I；cMyBP-C，心肌肌球蛋白结合蛋白-C；ELC，肌球蛋白必需轻链；RLC，肌球蛋白调节轻链。Thermo Scientific PageRuler™未染色蛋白质梯用作蛋白质的分子量标记。(C类)TnT、Tpm和TnI的磷酸化水平。(D类)cMyBP-C和RLC的磷酸化水平。磷酸化表示为Pro-Q Diamond和SYPRO Ruby染色的蛋白带强度之比。LV，左心室游离壁；IS，室间隔；右心室，右心室游离壁。心的数量显示在第一组条上方的括号中。数据为中位数（四分位范围）*第页<0.05，Kruskal–Wallis检验。

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1. Janeczko D.，Czyzyk A.，Kopczynski J.，Krzyzanowski M.糖尿病患者心血管死亡的危险因素。迪亚贝特。医学，1991年；8:S100–S103。doi:10.1111/j.1464-5491.1991.tb02167.x。-内政部-公共医学
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