Ремоделирование сердца при сахарном диабете 2 типа: патофизиологические механизмы и возможности многоуровневого компьютерного моделирования и симуляции

Сахарный диабет 2 типа представляет собой широко распространённое метаболическое заболевание, которое существенно влияет на сердце и повышает риск сердечных осложнений, особенно сердечной недостаточности с сохранённой фракцией выброса и сердечных аритмий, способных привести к внезапной сердечной смерти. При сахарном диабете 2 типа хроническая гипергликемия и инсулинорезистентность вызывают субклеточные изменения, включая нарушение регуляции кальций/кальмодулинзависимой протеинкиназы II (CaMKII), обмена внутриклеточных натрия и кальция, а также калиевых токов; все эти изменения ухудшают сократимость сердца и реполяризацию. Сахарный диабет 2 типа вызывает диффузный фиброз миокарда и анатомическое ремоделирование, которые способствуют диастолической и систолической дисфункции и формированию аритмогенного субстрата. Нарушение проведения возбуждения, опосредованного коннексином 43, и вегетативная нейропатия сердца дополнительно усиливают электрофизиологическую и механическую дисфункцию сердца. Клинические исследования с использованием электрокардиографии (ЭКГ) и методов визуализации сердца позволили выявить некоторые из этих изменений; однако наше механистическое понимание обусловленных сахарным диабетом 2 типа нарушений работы сердца остаётся ограниченным. Последние достижения в области многоуровневого компьютерного моделирования и симуляции электрофизиологии и механики сердца человека открывают новые возможности для изучения вызванного диабетом ремоделирования сердца in silico посредством раскрытия механизмов заболевания на различных уровнях и содействия разработке новых методов терапии. В настоящем обзоре рассматриваются ключевые патофизиологические механизмы электрофизиологического, структурного и нервного ремоделирования сердца при сахарном диабете 2 типа; их клинические последствия; а также влияние распространённых фармакологических препаратов для снижения уровня глюкозы, обычно принимаемых пациентами с сахарным диабетом, на сердце. Обсуждается потенциал компьютерного моделирования и симуляции сердца человека в данном контексте для углубления механистического понимания и разработки более точных подходов к профилактике и лечению обусловленных диабетом сердечных аритмий и диастолической дисфункции.