医生们早就注意到，2 型糖尿病患者更容易患上心力衰竭，但其机制一直没有得到充分了解。
一项新的研究进一步证实了二者之间的联系：糖尿病不仅与心脏病并存，它还会积极地改变心脏的运作机制及其产生能量的方式。
这项研究由悉尼大学的本杰明·亨特和肖恩·拉尔领导。研究团队专注于一种稀有资源：来自悉尼移植手术的捐赠人类心脏组织，并将其与健康捐赠者的心脏进行直接比较。
糖尿病引起的多种心脏变化
我们对糖尿病心脏损伤的了解大多来自动物模型或间接测量方法。而在这项研究中，研究团队在显微镜下从分子水平上检测了真实的人类心肌组织。
他们将心脏移植受者的心脏（其中许多患有缺血性心肌病，这是心力衰竭最常见的原因）与没有心脏病的人的心脏组织进行了对比。
这种方法使科学家们能够精确定位糖尿病留下的痕迹。他们观察到哪些基因被开启或关闭。
研究人员还发现，控制心肌收缩和钙离子处理的蛋白质也发生了变化。甚至心肌本身的超微结构也显示出明显的改变迹象。
独特的分子特征
最重要的结论是，糖尿病会在衰竭的心脏上留下独特的分子印记，尤其是在存在缺血性心脏病的情况下。
“我们早就发现心脏病和2 型糖尿病之间存在关联，但这是第一项将糖尿病和缺血性心脏病结合起来进行研究，并揭示同时患有这两种疾病的人的独特分子特征的研究，”亨特解释说。
“我们的研究结果表明，糖尿病会改变心脏产生能量的方式、在压力下维持其结构的方式以及收缩泵血的方式。”
“利用先进的显微镜技术，我们能够直接观察到心肌因此发生的变化，即纤维组织的积聚。”
这些显微图像与RNA测序相结合，揭示了与能量代谢和组织结构相关的通路的一致性变化。这表明结构问题和代谢问题是同一问题的两个方面。
心脏线粒体应激
健康的心脏是代谢杂食动物。它主要燃烧脂肪作为能量来源，但也能根据需要灵活地转向葡萄糖和酮体。
在心力衰竭时，心脏通常更多地依赖葡萄糖摄取来维持运转。糖尿病会干扰这种能量转换。胰岛素抵抗会使心肌细胞中的葡萄糖转运蛋白运转迟缓，导致能量转换无法顺利进行。
在这项研究中，糖尿病患者的心脏表现出线粒体（将燃料转化为 ATP 的“动力工厂”）受损的特征，以及晚期心力衰竭中常见的分子特征恶化。
“在健康状态下，心脏主要利用脂肪，但也利用葡萄糖和酮体作为能量来源。此前已有研究表明，心力衰竭时葡萄糖摄取增加，然而，糖尿病会降低心肌细胞中葡萄糖转运蛋白（负责将葡萄糖转运进出细胞的蛋白质）的胰岛素敏感性，”亨特说。
“我们观察到，糖尿病会加剧晚期心脏病患者心力衰竭的分子特征，并增加线粒体（细胞的能量工厂）的压力。”
因此，线粒体应激是一个危险信号：当能量产生受阻时，每一次心跳都难以维持。
随后发生的结构性变化
研究团队并未止步于新陈代谢，他们还追踪了肌肉内部的后续影响。
在同时患有糖尿病和缺血性心脏病的患者中，控制收缩和微调钙循环的关键蛋白质的产生水平较低。
与此同时，肌纤维之间积聚了纤维结缔组织，使心脏变得僵硬，效率降低。
RNA测序证实了这些观察结果：构成心脏的基因程序和为其提供能量的基因程序在糖尿病中都发生了改变。
“RNA测序证实，许多蛋白质变化也反映在基因转录水平上，尤其是在与能量代谢和组织结构相关的通路中，这强化了我们的其他观察结果，”亨特说。
“一旦我们在分子水平上获得了这些线索，我们就能够使用共聚焦显微镜来确认这些结构变化。”
心脏病治疗策略
心脏病仍然是澳大利亚的主要死因，超过 120 万澳大利亚人患有 2 型糖尿病。
这项研究将糖尿病重新定义为心力衰竭进展的积极驱动因素，而不仅仅是风险因素。这种细微差别对于诊断和治疗至关重要。
如果临床医生能够检测到糖尿病患者的线粒体功能障碍和早期纤维化重塑，他们或许能够在僵硬和泵衰竭根深蒂固之前进行干预。
拉尔说：“我们的研究以前所未有的方式将心脏病和糖尿病联系起来，为潜在的治疗策略提供了新的见解，这些策略有朝一日可能会造福澳大利亚乃至全球数百万人。”
“既然我们已经在分子水平上将糖尿病和心脏病联系起来，并观察到它如何改变心脏的能量产生以及改变心脏的结构，我们就可以开始探索新的治疗途径了。”
“我们的研究结果还可以用于指导心脏病学和内分泌学领域的诊断标准和疾病管理策略，从而改善数百万患者的护理。”
未来研究方向
有了更清晰的图景——线粒体应激、燃料灵活性受损、收缩蛋白和钙处理蛋白下调以及纤维化——科学家们就可以测试有针对性的策略。
这可能包括恢复线粒体效率、调整燃料使用方式以适应更具韧性的途径，或在纤维化级联反应使心室僵硬之前减缓其进程的疗法。
这也可能意味着心脏病学和内分泌学之间需要更紧密的合作，以便发现和治疗糖尿病心脏损伤的最早分子迹象。
医生们早就注意到，2 型糖尿病患者更容易患上心力衰竭，但其机制一直没有得到充分了解。
一项新的研究进一步证实了二者之间的联系：糖尿病不仅与心脏病并存，它还会积极地改变心脏的运作机制及其产生能量的方式。
这项研究由悉尼大学的本杰明·亨特和肖恩·拉尔领导。研究团队专注于一种稀有资源：来自悉尼移植手术的捐赠人类心脏组织，并将其与健康捐赠者的心脏进行直接比较。
糖尿病引起的多种心脏变化
我们对糖尿病心脏损伤的了解大多来自动物模型或间接测量方法。而在这项研究中，研究团队在显微镜下从分子水平上检测了真实的人类心肌组织。
他们将心脏移植受者的心脏（其中许多患有缺血性心肌病，这是心力衰竭最常见的原因）与没有心脏病的人的心脏组织进行了对比。
这种方法使科学家们能够精确定位糖尿病留下的痕迹。他们观察到哪些基因被开启或关闭。
研究人员还发现，控制心肌收缩和钙离子处理的蛋白质也发生了变化。甚至心肌本身的超微结构也显示出明显的改变迹象。
独特的分子特征
最重要的结论是，糖尿病会在衰竭的心脏上留下独特的分子印记，尤其是在存在缺血性心脏病的情况下。
“我们早就发现心脏病和2 型糖尿病之间存在关联，但这是第一项将糖尿病和缺血性心脏病结合起来进行研究，并揭示同时患有这两种疾病的人的独特分子特征的研究，”亨特解释说。
“我们的研究结果表明，糖尿病会改变心脏产生能量的方式、在压力下维持其结构的方式以及收缩泵血的方式。”
“利用先进的显微镜技术，我们能够直接观察到心肌因此发生的变化，即纤维组织的积聚。”
这些显微图像与RNA测序相结合，揭示了与能量代谢和组织结构相关的通路的一致性变化。这表明结构问题和代谢问题是同一问题的两个方面。
心脏线粒体应激
健康的心脏是代谢杂食动物。它主要燃烧脂肪作为能量来源，但也能根据需要灵活地转向葡萄糖和酮体。
在心力衰竭时，心脏通常更多地依赖葡萄糖摄取来维持运转。糖尿病会干扰这种能量转换。胰岛素抵抗会使心肌细胞中的葡萄糖转运蛋白运转迟缓，导致能量转换无法顺利进行。
在这项研究中，糖尿病患者的心脏表现出线粒体（将燃料转化为 ATP 的“动力工厂”）受损的特征，以及晚期心力衰竭中常见的分子特征恶化。
“在健康状态下，心脏主要利用脂肪，但也利用葡萄糖和酮体作为能量来源。此前已有研究表明，心力衰竭时葡萄糖摄取增加，然而，糖尿病会降低心肌细胞中葡萄糖转运蛋白（负责将葡萄糖转运进出细胞的蛋白质）的胰岛素敏感性，”亨特说。
“我们观察到，糖尿病会加剧晚期心脏病患者心力衰竭的分子特征，并增加线粒体（细胞的能量工厂）的压力。”
因此，线粒体应激是一个危险信号：当能量产生受阻时，每一次心跳都难以维持。
随后发生的结构性变化
研究团队并未止步于新陈代谢，他们还追踪了肌肉内部的后续影响。
在同时患有糖尿病和缺血性心脏病的患者中，控制收缩和微调钙循环的关键蛋白质的产生水平较低。
与此同时，肌纤维之间积聚了纤维结缔组织，使心脏变得僵硬，效率降低。
RNA测序证实了这些观察结果：构成心脏的基因程序和为其提供能量的基因程序在糖尿病中都发生了改变。
“RNA测序证实，许多蛋白质变化也反映在基因转录水平上，尤其是在与能量代谢和组织结构相关的通路中，这强化了我们的其他观察结果，”亨特说。
“一旦我们在分子水平上获得了这些线索，我们就能够使用共聚焦显微镜来确认这些结构变化。”
心脏病治疗策略
心脏病仍然是澳大利亚的主要死因，超过 120 万澳大利亚人患有 2 型糖尿病。
这项研究将糖尿病重新定义为心力衰竭进展的积极驱动因素，而不仅仅是风险因素。这种细微差别对于诊断和治疗至关重要。
如果临床医生能够检测到糖尿病患者的线粒体功能障碍和早期纤维化重塑，他们或许能够在僵硬和泵衰竭根深蒂固之前进行干预。
拉尔说：“我们的研究以前所未有的方式将心脏病和糖尿病联系起来，为潜在的治疗策略提供了新的见解，这些策略有朝一日可能会造福澳大利亚乃至全球数百万人。”
“既然我们已经在分子水平上将糖尿病和心脏病联系起来，并观察到它如何改变心脏的能量产生以及改变心脏的结构，我们就可以开始探索新的治疗途径了。”
“我们的研究结果还可以用于指导心脏病学和内分泌学领域的诊断标准和疾病管理策略，从而改善数百万患者的护理。”
未来研究方向
有了更清晰的图景——线粒体应激、燃料灵活性受损、收缩蛋白和钙处理蛋白下调以及纤维化——科学家们就可以测试有针对性的策略。
这可能包括恢复线粒体效率、调整燃料使用方式以适应更具韧性的途径，或在纤维化级联反应使心室僵硬之前减缓其进程的疗法。
这也可能意味着心脏病学和内分泌学之间需要更紧密的合作，以便发现和治疗糖尿病心脏损伤的最早分子迹象。
