Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Trimethylamine N-oxide thúc đẩy tiến triển của rung nhĩ ở chuột bị tiểu đường loại 2 bằng cách làm trầm trọng thêm viêm tim và tái cấu trúc connexin
Tóm tắt
Tiểu đường là yếu tố nguy cơ độc lập gây ra rung nhĩ (AF). Nghiên cứu này nhằm làm sáng tỏ sinh lý bệnh của AF liên quan đến tiểu đường từ góc độ của chất chuyển hóa vi khuẩn đường ruột trimethylamine N-oxide (TMAO). Trong nghiên cứu hiện tại, chuột đực được cho ăn chế độ ăn bình thường để phục vụ cho nhóm đối chứng hoặc chế độ ăn giàu chất béo/streptozotocin để gây ra đái tháo đường type 2. Sau đó, chuột tiểu đường được chia thành hai nhóm dựa trên sự hiện diện hay vắng mặt của 3,3-dimethyl-1-butanol (DMB, một chất ức chế TMAO đặc hiệu) trong nước uống: nhóm bệnh cơ tim tiểu đường (DCM) và nhóm DCM + DMB. Sau tám tuần, so với chuột đối chứng, chuột trong nhóm DCM cho thấy sự rối loạn hệ vi sinh ruột và sự gia tăng TMAO toàn thân. Các cytokine viêm IL-1β, IL-6 và TNF-α gia tăng đáng kể trong tâm nhĩ của chuột trong nhóm DCM. Xu hướng giảm biểu hiện của connexin 40 và phân bố không đối xứng của connexin 43 cũng được quan sát thấy trong tâm nhĩ của chuột DCM. Khả năng gây rung nhĩ ở chuột DCM cao hơn một cách đáng kể so với chuột đối chứng. Hơn nữa, việc điều trị bằng DMB đã cải thiện hiệu quả tình trạng viêm trong tâm nhĩ và tái cấu trúc connexin trong khi làm giảm đáng kể nồng độ TMAO trong huyết tương. Điều trị DMB cũng giảm độ nhạy cảm của chuột tiểu đường với rung nhĩ. Kết luận, TMAO có thể thúc đẩy viêm tâm nhĩ và tái cấu trúc connexin trong quá trình phát triển bệnh tiểu đường, có thể đóng vai trò quan trọng trong việc trung gian cho AF liên quan đến tiểu đường.
Từ khóa
#rung nhĩ #tiểu đường loại 2 #trimethylamine N-oxide #viêm tim #tái cấu trúc connexin #chuộtTài liệu tham khảo
Bastin M, Andreelli F (2020) The gut microbiota and diabetic cardiomyopathy in humans. Diabetes Metab 46:197–202. https://doi.org/10.1016/j.diabet.2019.10.003
Benjamin EJ, Levy D, Vaziri SM, D’Agostino RB, Belanger AJ, Wolf PA (1994) Independent risk factors for atrial fibrillation in a population-based cohort. The Framingham Heart Study. Jama 271:840–844
Chen ML, Zhu XH, Ran L, Lang HD, Yi L, Mi MT (2017) Trimethylamine-N-oxide induces vascular inflammation by activating the NLRP3 inflammasome through the SIRT3-SOD2-mtROS signaling pathway. J Am Heart Assoc 6. https://doi.org/10.1161/jaha.117.006347
Clemente JC, Manasson J, Scher JU (2018) The role of the gut microbiome in systemic inflammatory disease. BMJ 360:j5145. https://doi.org/10.1136/bmj.j5145
Dambrova M, Latkovskis G, Kuka J, Strele I, Konrade I, Grinberga S, Hartmane D, Pugovics O, Erglis A, Liepinsh E (2016) Diabetes is associated with higher trimethylamine n-oxide plasma levels. Exp Clin Endocrinol Diabetes 124:251–256. https://doi.org/10.1055/s-0035-1569330
Dang JK, Wu Y, Cao H, Meng B, Huang CC, Chen G, Li J, Song XJ, Lian QQ (2014) Establishment of a rat model of type II diabetic neuropathic pain. Pain Med 15(4):637–646. https://doi.org/10.1111/pme.12387_1
Donath MY, Shoelson SE (2011) Type 2 diabetes as an inflammatory disease. Nat Rev Immunol 11:98–107. https://doi.org/10.1038/nri2925
Du X, Ninomiya T, de Galan B, Abadir E, Chalmers J, Pillai A, Woodward M, Cooper M, Harrap S, Hamet P, Poulter N, Lip GY, Patel A (2009) Risks of cardiovascular events and effects of routine blood pressure lowering among patients with type 2 diabetes and atrial fibrillation: results of the ADVANCE study. Eur Heart J 30:1128–1135. https://doi.org/10.1093/eurheartj/ehp055
Foster M, Petocz P, Samman S (2013) Inflammation markers predict zinc transporter gene expression in women with type 2 diabetes mellitus. J Nutr Biochem 24:1655–1661. https://doi.org/10.1016/j.jnutbio.2013.02.006
Fuentes-Antrás J, Ioan AM, Tuñón J, Egido J, Lorenzo O (2014) Activation of toll-like receptors and inflammasome complexes in the diabetic cardiomyopathy-associated inflammation. Int J Endocrinol 2014:847827. https://doi.org/10.1155/2014/847827
Hartley A, Shalhoub J, Ng FS, Krahn AD, Laksman Z, Andrade JG, Deyell MW, Kanagaratnam P, Sikkel MB (2021) Size matters in atrial fibrillation: the underestimated importance of reduction of contiguous electrical mass underlying the effectiveness of catheter ablation. Europace 23(11):1698–1707. https://doi.org/10.1093/europace/euab078
Heianza Y, Sun D, Li X, DiDonato JA, Bray GA, Sacks FM, Qi L (2019) Gut microbiota metabolites, amino acid metabolites and improvements in insulin sensitivity and glucose metabolism: the POUNDS Lost trial. Gut 68:263–270. https://doi.org/10.1136/gutjnl-2018-316155
Huxley RR, Filion KB, Konety S, Alonso A (2011) Meta-analysis of cohort and case-control studies of type 2 diabetes mellitus and risk of atrial fibrillation. Am J Cardiol 108:56–62. https://doi.org/10.1016/j.amjcard.2011.03.004
Hu YF, Chen YJ, Lin YJ, Chen SA (2015) Inflammation and the pathogenesis of atrial fibrillation. Nat Rev Cardiol 12:230–243. https://doi.org/10.1038/nrcardio.2015.2
Lazzerini PE, Capecchi PL, Laghi-Pasini F (2017) Systemic inflammation and arrhythmic risk: lessons from rheumatoid arthritis. Eur Heart J 38:1717–1727. https://doi.org/10.1093/eurheartj/ehw208
Lazzerini PE, Laghi-Pasini F, Acampa M, Srivastava U, Bertolozzi I, Giabbani B, Finizola F, Vanni F, Dokollari A, Natale M, Cevenini G, Selvi E, Migliacci N et al (2019) systemic inflammation rapidly induces reversible atrial electrical remodeling: the role of interleukin-6-mediated changes in connexin expression. J Am Heart Assoc 8:e011006. https://doi.org/10.1161/jaha.118.011006
Leger T, He B, Azarnoush K, Jouve C, Rigaudiere JP, Joffre F, Bouvier D, Sapin V, Pereira B, Demaison L (2019) Dietary EPA increases rat mortality in diabetes mellitus, a phenomenon which is compensated by green tea extract. Antioxidants (Basel) 8(11):526. https://doi.org/10.3390/antiox8110526
Martínez-del Campo A, Bodea S, Hamer HA, Marks JA, Haiser HJ, Turnbaugh PJ, Balskus EP (2015) Characterization and detection of a widely distributed gene cluster that predicts anaerobic choline utilization by human gut bacteria. mBio 6. https://doi.org/10.1128/mBio.00042-15
Murtaza G, Virk HUH, Khalid M, Lavie CJ, Ventura H, Mukherjee D, Ramu V, Bhogal S, Kumar G, Shanmugasundaram M, Paul TK (2019) Diabetic cardiomyopathy - a comprehensive updated review. Prog Cardiovasc Dis. 62(4):315–326. https://doi.org/10.1016/j.pcad.2019.03.003
Phang RJ, Ritchie RH, Hausenloy DJ, Lees JG, Lim SY (2022) Cellular interplay between cardiomyocytes and non-myocytes in diabetic cardiomyopathy. Cardiovasc Res cvac049 https://doi.org/10.1093/cvr/cvac049
Plitt A, McGuire DK, Giugliano RP (2017) Atrial fibrillation, type 2 diabetes, and non-vitamin K antagonist oral anticoagulants: a review. JAMA Cardiol 2:442–448. https://doi.org/10.1001/jamacardio.2016.5224
Rohrmann S, Linseisen J, Allenspach M, von Eckardstein A, Müller D (2016) Plasma concentrations of trimethylamine-N-oxide are directly associated with dairy food consumption and low-grade inflammation in a German adult population. J Nutr 146:283–289. https://doi.org/10.3945/jn.115.220103
Romano KA, Vivas EI, Amador-Noguez D, Rey FE (2015) Intestinal microbiota composition modulates choline bioavailability from diet and accumulation of the proatherogenic metabolite trimethylamine-N-oxide. mBio 6:e02481. https://doi.org/10.1128/mBio.02481-14
Ryu K, Li L, Khrestian CM, Matsumoto N, Sahadevan J, Ruehr ML, Van Wagoner DR, Efimov IR, Waldo AL (2007) Effects of sterile pericarditis on connexins 40 and 43 in the atria: correlation with abnormal conduction and atrial arrhythmias. Am J Physiol Heart Circ Physiol 293:H1231–H1241. https://doi.org/10.1152/ajpheart.00607.2006
Sawaya SE, Rajawat YS, Rami TG, Szalai G, Price RL, Sivasubramanian N, Mann DL, Khoury DS (2007) Downregulation of connexin40 and increased prevalence of atrial arrhythmias in transgenic mice with cardiac-restricted overexpression of tumor necrosis factor. Am J Physiol Heart Circ Physiol 292:H1561–H1567. https://doi.org/10.1152/ajpheart.00285.2006
Seldin MM, Meng Y, Qi H, Zhu W, Wang Z, Hazen SL, Lusis AJ, Shih DM (2016) Trimethylamine N-oxide promotes vascular inflammation through signaling of mitogen-activated protein kinase and nuclear factor-κB. J Am Heart Assoc 5. https://doi.org/10.1161/jaha.115.002767
Sun Y, Shi H, Yin S, Ji C, Zhang X, Zhang B, Wu P, Shi Y, Mao F, Yan Y, Xu W, Qian H (2018) Human mesenchymal stem cell derived exosomes alleviate type 2 diabetes mellitus by reversing peripheral insulin resistance and relieving β-cell destruction. ACS Nano 12(8):7613–7628. https://doi.org/10.1021/acsnano.7b07643
Wang A, Green JB, Halperin JL, Piccini JP Sr (2019) Atrial fibrillation and diabetes mellitus: JACC review topic of the week. J Am Coll Cardiol 74:1107–1115. https://doi.org/10.1016/j.jacc.2019.07.020
Wang Z, Bergeron N, Levison BS, Li XS, Chiu S, Jia X, Koeth RA, Li L, Wu Y, Tang WHW, Krauss RM, Hazen SL (2019) Impact of chronic dietary red meat, white meat, or non-meat protein on trimethylamine N-oxide metabolism and renal excretion in healthy men and women. Eur Heart J 40:583–594. https://doi.org/10.1093/eurheartj/ehy799
Wang Z, Roberts AB, Buffa JA, Levison BS, Zhu W, Org E, Gu X, Huang Y, Zamanian-Daryoush M, Culley MK, DiDonato AJ, Fu X, Hazen JE et al (2015) Non-lethal inhibition of gut microbial trimethylamine production for the treatment of atherosclerosis. Cell 163:1585–1595. https://doi.org/10.1016/j.cell.2015.11.055
Wiegerinck RF, van Veen TA, Belterman CN, Schumacher CA, Noorman M, de Bakker JM, Coronel R (2008) Transmural dispersion of refractoriness and conduction velocity is associated with heterogeneously reduced connexin43 in a rabbit model of heart failure. Heart Rhythm 5:1178–1185. https://doi.org/10.1016/j.hrthm.2008.04.026
Yoo W, Zieba JK (2021) High-fat diet-induced colonocyte dysfunction escalates microbiota-derived trimethylamine N-oxide. 373: 813–8.https://doi.org/10.1126/science.aba3683
Zakkar M, Ascione R, James AF, Angelini GD, Suleiman MS (2015) Inflammation, oxidative stress and postoperative atrial fibrillation in cardiac surgery. Pharmacol Ther 154:13–20. https://doi.org/10.1016/j.pharmthera.2015.06.009
Zhang L, Xie F, Tang H, Zhang X, Hu J, Zhong X, Gong N, Lai Y, Zhou M, Tian J, Zhou Z, Xie L, Hu Z et al (2022) Gut microbial metabolite TMAO increases peritoneal inflammation and peritonitis risk in peritoneal dialysis patients. Transl Res 240:50–63. https://doi.org/10.1016/j.trsl.2021.10.001
Zhu Y, Jameson E, Crosatti M, Schäfer H, Rajakumar K, Bugg TD, Chen Y (2014) Carnitine metabolism to trimethylamine by an unusual Rieske-type oxygenase from human microbiota. Proc Natl Acad Sci U S A 111:4268–4273. https://doi.org/10.1073/pnas.1316569111