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Nature:糖尿病和心脏病之间的生物关联机制

来源:生物360 / 作者:koo / 2013-10-17

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Nature:糖尿病和心脏病之间的生物关联机制

日前,来自加州大学戴维斯分校(UC Davis)等机构的研究人员发现,当血液中糖的含量高得离谱(含量高导致心律不齐,心律失常与心脏衰竭和心脏猝死相关)时,一种生物通路会被激活。这一发现有助于解释为什么糖尿病是心脏疾病一种重要的独立危险因素。相关研究论文刊登在了近期出版的《自然》(Nature)杂志上。

研究人员表示,这项研究发现为设计新的治疗策略、保护糖尿病患者心脏健康铺平了道路。

根据美国国立卫生研究院(NIH)的统计,虽然在一般人群中心脏疾病是常见的,但糖尿病患者的风险高出 4 倍。美国心脏协会估计,至少有 65% 的糖尿病人死于心脏疾病或中风。

通过一系列的实验,科学家证实,糖尿病的适度高血糖引起了心脏肌肉细胞的糖分子(O-linked N-acetylglucosamine, O-GlcNAc)融合到特定蛋白质--钙/钙调蛋白依赖性蛋白激酶II或 CaMKII 的位点上。

CaMKII 在调节正常的钙水平、电活动和心脏的泵吸作用中具有重要的作用。CaMKII 与 O-GlcNAc 的融合,导致 CaMKII 慢性过度激活和微调钙信号系统病理变化,并在短短几分钟引发了全面的心律失常。

虽然科学家已经知道了 CaMKII 在正常的心脏功能起着至关重要的作用,但新研究是第一确定 O-GlcNAc 作为直接 CaMKII 的活化因子。这项研究包含大鼠和人类蛋白质和组织详细的分子实验,大鼠离体心肌细胞暴露在高糖下,并测绘离体心脏和糖尿病大鼠心脏的心律失常。

科学家们确定了糖附着在 CaMKII 上的具体位点,并且揭示了此附着如何激活 CaMKII ,引起钙依赖性心律失常。这项发现将促进糖尿病心血管疾病新疗法的发展。研究人员表示,这项发现可能在其他许多领域产生涟漪效应。研究的关键下一步将是确定是否 O-GlcNAc 与 CaMKII 的融合也有助于糖尿病患者得神经病变。

原文检索:

Jeffrey R. Erickson, Laetitia Pereira, Lianguo Wang, Guanghui Han, Amanda Ferguson, Khanha Dao, Ronald J. Copeland, Florin Despa, Gerald W. Hart, Crystal M. Ripplinger Donald M. Bers. Diabetic hyperglycaemia activates CaMKII and arrhythmias by O-linked glycosylation. Nature, 17 October 2013; doi:10.1038/nature12537

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