Можно ли предотвратить митохондриальную дисфункцию и диабетическую кардиомиопатию при сахарном диабете 1-го типа? Патофизиология и варианты лечения

Int J Mol Sci. 2020 апрель; 21(8): 2852.

doi.org

Can We Prevent Mitochondrial Dysfunction and Diabetic Cardiomyopathy in Type 1 Diabetes Mellitus? Pathophysiology and Treatment Options

Aleksandra Cieluch, Aleksandra Uruska, Dorota Zozulinska-Ziolkiewicz

Можно ли мы предотвратить митохондриальную дисфункцию и диабетическую кардиомиопатию при сахарном диабете 1-го типа? Патофизиология и варианты лечения

Аннотация

Сахарный диабет 1-го типа (СД1) – это органоспецифическое аутоиммунное заболевание, вызываемое избирательным разрушением бета-клеток поджелудочной железы, приводящим к абсолютной недостаточности инсулина. Нарушения метаболизма глюкозы при диабете связаны с изменениями в энергетическом обмене, особенно при недостатке инсулина. Недостаток эндогенного инсулина, наряду с резистентностью к инсулину, в сочетании с экзогенной доставкой инсулина превращают СД1 в заболевание энергетического разрушения.

Основными органеллами, ответственными за энергетический гомеостаз, являются митохондрии. Эти полуавтономные органеллы представляют собой клеточные энергетические центры, основная функция которых – выработка аденозинтрифосфата (АТФ), необходимого для правильного функционирования клеток. Благодаря комплексам дыхательной цепи, расположенным во внутренней митохондриальной мембране (IMM), происходят процессы клеточного дыхания. Стадиями дыхания, происходящими в митохондриях, являются цикл Кребса и дыхательная цепь. Поскольку митохондрии играют фундаментальную роль в метаболизме кислорода, чрезвычайно важно изучить их влияние на пациентов с различными заболеваниями, включая диабет. Научные отчеты последних лет выявили количественные, качественные и функциональные нарушения в митохондриях и связали это с возникновением хронических осложнений диабета, включая кардиомиопатию. Однако, несмотря на свои важные функции, митохондрии могут превратиться во врага человеческого организма. В процессе окисления они выделяют активные формы кислорода (АФК). Существуют доказательства того, что АФК имеют клиническое значение для патогенеза отдаленных осложнений диабета.

Для диабетической кардиомиопатии характерно возникновение аномальных структур миокарда и его работоспособности в отсутствии других сердечных факторов риска, таких как ишемическая болезнь сердца, гипертония или значимая патология клапанов. Это состояние начинается с фиброза миокарда, дисфункционального ремоделирования и связанной с ним диастолической дисфункции. Затем возникает систолическая дисфункция и, наконец, клиническая сердечная недостаточность. Сердечная дисфункция наблюдается как при СД1, так и при сахарном диабете 2-го типа (СД2). Что касается патогенеза с точки зрения функции митохондрий, то данные противоречивы. А именно, большинство исследований указали на роль митохондриальной дисфункции при СД1. Однако в исследовании Марциняк и соавт. указано, что как при СД1, так и при СД2 наблюдается сердечная дисфункция. Но нарушение митохондриального дыхания очевидно только при СД2. Интересно, что у мышей с СД2 развились изменения в сердце, связанные со снижением потребления кислорода митохондриями, несмотря на увеличение передачи сигналов митохондриального биогенеза.

Митохондрии были исследованы несколько десятилетий назад, когда ученые обнаружили уменьшение их количества в сердце, сопровождающееся набуханием митохондрий и повреждением митохондриальных мембран и крист (складок внутренней мембраны митохондрий) при аллоксановом диабете. Большинство исследований, направленных на оценку митохондриальной дисфункции при СД1, были проведены на различных экспериментальных моделях животных (животным, которым вводили аллоксан и стрептозотоцин, а также депанкреатизированным животным). Недавние сообщения выявили нарушения внутри митохондрий не только с точки зрения их количества или морфологии, но и с точки зрения их функции. Целью настоящего обзора был сбор научных сообщений, связывающих нарушения функции митохондрий с развитием диабетической кардиомиопатии при СД1. Целью обзора было представить терапевтические подходы, противодействующие развитию митохондриальной дисфункции и диабетической кардиомиопатии при СД1.