Disturbed Cardiac Metabolism Triggers Atrial Arrhythmogenesis in Diabetes Mellitus: Energy Substrate Alternate as a Potential Therapeutic Intervention

Abstract

Atrial fibrillation (AF) is the most common type of sustained arrhythmia in diabetes mellitus (DM). Its morbidity and mortality rates are high, and its prevalence will increase as the population ages. Despite expanding knowledge on the pathophysiological mechanisms of AF, current pharmacological interventions remain unsatisfactory; therefore, novel findings on the underlying mechanism are required. A growing body of evidence suggests that an altered energy metabolism is closely related to atrial arrhythmogenesis, and this finding engenders novel insights into the pathogenesis of the pathophysiology of AF. In this review, we provide comprehensive information on the mechanistic insights into the cardiac energy metabolic changes, altered substrate oxidation rates, and mitochondrial dysfunctions involved in atrial arrhythmogenesis, and suggest a promising advanced new therapeutic approach to treat patients with AF.

Analysis of the contribution of obstructive sleep apnea/hypopnea syndrome and glycemic level variability to the development and progression of cardiac arrhythmias in patients with type 2 diabetes mellitus

“…Механизм нарушений ритма при СД может быть объяснен совокупностью нескольких гипотез: наличие функционально рефрактерной ткани (без и с поражением миокарда), нарушения проводимости и активация СНС на фоне диабетической кардиомиопатии (ДК) и ДКАН [26,27,36].…”

“…Диабетическое сердце характеризуется нарушением нормального энергетического метаболизма кардиомиоцита вследствие биоэнергетической дисфункции митохондрий. Большое количество СЖК в крови превышает емкость митохондриальных резервов, что в свою очередь приводит к накоплению промежуточных СЖК и липотоксичности в сердце, окислительному стрессу, дизрегуляции метаболизма кальция, разобщению окислительного фосфорилирования и в конечном итогемитохондриальной дисфункции, которая приводит к повышению уровня супероксида [36].…”

“…Так, в условиях дефицита энергии снижается высвобождение и обратный захват кальция в саркоплазматическом ретикулуме, связанные с КПГ-опосредованным изменением рианодинового рецептора (RyR) и кальций аденозинтрифосфатазы сарко/эндоплазматического ретикулума (SERCA), что вместе с O-GlcN-ацилированием нитей актина и миозина приводит к нарушению сократительной и проводящей функций сердца [44]. Избыток митохондриального кальция увеличивает продукцию активных форм кислорода (АФК), повышая митохондриальную проницаемость, что приводит к апоптотической гибели клеток и вызывает митохондриальную дисфункцию и сократительную недостаточность клеток [36]. В условиях гипогликемии клеточный энергодефицит лишь усугубляется [27].…”

“…В условиях гипогликемии клеточный энергодефицит лишь усугубляется [27]. Концентрация ацилкарнитина в настоящее время считается индикатором нарушения митохондриального β-окисления и метаболического стресса [36].…”

“…AMФK является протектором аритмогенеза и предотвращает прогрессирование ФП. Есть убедительные доказательства того, что активация AMФK в условиях метаболического стресса и пароксизмальной ФП компенсирует перенос ионов кальция и сократимость клеток в предсердных кардиомиоцитах [36]. Тринадцатилетнее использование метформина, как активатора AMФK, показало его независимый протективный эффект у больных с СД от впервые возникшей ФП.…”