Diabetes mellitus (DM) und Herzinsuffizienz (HF) stehen in einer bidirektionalen Beziehung und können sich gegenseitig beeinflussen. Eine ventrikuläre Dysfunktion, die bei Patienten mit Diabetes mellitus ohne koronare Atherosklerose und Bluthochdruck auftritt, wird als diabetische Kardiomyopathie bezeichnet .
Die Pathophysiologie der Herzinsuffizienz mit erhaltener Ejektionsfraktion (HFpEF) steht in engem Zusammenhang mit DM und etwa 40 % der Patienten mit HFpEF leiden an DM. Herzinsuffizienz mit reduzierter Ejektionsfraktion (HFrEF) ist häufig mit dem Fortschreiten von DM verbunden. HFrEF hat einen starken Zusammenhang mit Typ-1-Diabetes mellitus (T1DM).
In den frühen Stadien der diabetischen Kardiomyopathie treten einige strukturelle und funktionelle Veränderungen auf, darunter Hypertrophie des linken Ventrikels (LV), Fibrose und veränderte Zellsignale. Diese Veränderungen entwickeln sich zu HF und dann zu HFrEF.
Ziel dieser Übersicht ist es, den aktuellen Wissensstand über die diabetische Kardiomyopathie, ihre aktuelle Pathophysiologie und neue Behandlungsmethoden zusammenzufassen .
| Methoden |
Es wurde eine bibliografische Suche nach diabetischer Kardiomyopathie und bestehenden neuartigen Behandlungsmethoden in Datenbanken (PubMed und Google Scholar) durchgeführt. Es wurden 465 bibliografische Suchergebnisse mit „diabetische Kardiomyopathie“ als Schlüsselwort und 36 bibliografische Suchergebnisse mit „neuartige Behandlung“ gefunden.
| Ergebnisse |
> Diabetes mellitus und Herzinsuffizienz
Es besteht ein starker Zusammenhang zwischen DM und HF. Bei DM werden zwei Formen der Herzinsuffizienz beschrieben: HFrEF (LVEF < 40 %) und HFpEF (LVEF 41–49 %). Die Prävalenz von DM bei Patienten mit HFpEF liegt bei etwa 45 %.
Eine große Kohortenstudie an Menschen mit DM ergab, dass die häufigsten kardiovaskulären Ereignisse Herzinsuffizienz (14,1 %) und periphere arterielle Verschlusskrankheit (pAVK) (16,2 %) waren.
Der Zusammenhang zwischen IC und DM ist nicht klar, es gibt jedoch mögliche Erklärungen. Patienten mit Herzinsuffizienz haben eine verringerte Herzleistung, sodass auch die Zufuhr von Sauerstoff, Insulin und Glukose zu peripheren Geweben verringert ist. Aufgrund der Veränderung des Blutflusses steigen die Adrenalin- und Noradrenalinspiegel.
Es wird vermutet, dass ein erhöhter Adrenalin- und Noradrenalinspiegel die Insulinresistenz erhöht und die Insulinproduktion in der Bauchspeicheldrüse verringert. Auch Cortisol und Katecholamine steigen an, was den Blutzuckerspiegel erhöht. Die Aktivierung des sympathischen Systems stimuliert die Gluconeogenese und Glykogenolyse. Ein erhöhter Katecholaminspiegel kann auch eine Insulinresistenz verursachen.
> Pathophysiologie der diabetischen Kardiomyopathie
Es wird angenommen, dass mehrere Mechanismen für die Herzinsuffizienz im Zusammenhang mit Diabetes mellitus verantwortlich sind und sich nicht nur auf die diabetische Kardiomyopathie beschränken. Eine abnormale extrazelluläre Matrix, Lipotoxizität im Myokard, erhöhter oxidativer Stress und Entzündung sowie mitochondriale Dysfunktion sind einige der dafür verantwortlichen Mechanismen.
Erhöhte Werte an Glukoserückständen und -metaboliten erhöhen die Produktion von fortgeschrittenen Glykationsendprodukten (AGEs), die sich auf Kardiomyozyten und Endothelzellen auswirken können. Abbildung 1 zeigt einige der Mechanismen, von denen angenommen wird, dass sie zur diabetischen Kardiomyopathie beitragen.
> Ansammlung freier Fettsäuren
Die Aufnahme von Fettsäuren und die β-Oxidation nehmen zu, um ein ausreichendes Maß an ATP-Produktion aufrechtzuerhalten, aber die β-Oxidation kann im Laufe der Zeit nicht alle zugeführten Fettsäuren ausreichend verstoffwechseln, was zur Anhäufung freier Fettsäuren (AGL) führt.
Ektopisches Fett , das sich in anderen Organen als Adipozyten aus viszeralem Fett und subkutanem Fett ansammelt, führt durch eine Verschlechterung der Mitochondrienfunktion zu Funktionsstörungen von Zellen und Organen wie der Leber, den β-Zellen der Bauchspeicheldrüse, der Skelettmuskulatur und dem Myokard. Dieser Zustand wird Lipotoxizität genannt.
> Veränderte Kalziumsignalisierung
Kalzium ( Ca) spielt eine wichtige Rolle bei der Myokardkontraktion. Während eines Aktionspotentials induziert die Membrandepolarisation ein anfängliches Ca-Signal, sodass dieses Ion einströmt, um den Ionenkanal zu aktivieren und letztendlich die Myofibrillenkontraktion zu stimulieren. Sowohl in DM 1 als auch in DM 2 ist ein Rückgang des Ca-Einstroms zu verzeichnen.
> Erhöhter oxidativer Stress
Chronische Hyperglykämie führt zur Entstehung von oxidativem Stress in den β-Zellen der Bauchspeicheldrüse.
Hyperglykämie fördert die Überproduktion reaktiver Sauerstoffspezies durch die mitochondriale Elektronentransportkette und beschleunigt die Bildung von AGEs.
AGEs kommen im diabetischen Herzen überwiegend vor und könnten auch bei der Pathogenese der diabetischen Kardiomyopathie eine Rolle spielen.
> Mitochondriale Dysfunktion
Das Herz ist ein Organ, das in hohem Maße von Mitochondrien abhängig ist, da dieses Organell bis zu 1/3 des Herzvolumens ausmacht und durch die Oxidation von Fettsäuren und Glukose Adenosintriphosphat (ATP) produziert. In einem diabetischen Zustand, in dem die Insulinproduktion oder -wirkung reduziert ist, nutzen die Mitochondrien Fettsäuren als Quelle für die Produktion von ATP anstelle von Glukose. Im pathologischen Zustand liefern Fettsäuren jedoch nur 50-70 % der Energie, die das menschliche Herz benötigt.
Erhöhter oxidativer Stress und mitochondriale Dysfunktion können zur Zerstörung von Zellen, Proteinen und Nukleinsäuren führen, was zur Zellapoptose führt.
> Strukturelle Veränderungen
Eine chronische Hyperglykämie kann die Struktur und Funktion des Myokards verändern. Bei Patienten mit DM scheint es zu einem Anstieg der LV-Masse zu kommen, und einer Studie zufolge trägt ein Anstieg des HbA1C-Spiegels um 1 % zu einem Anstieg der LV-Masse um 3,0 g bei, obwohl zur Bewertung weitere Untersuchungen erforderlich sind die Dauer eines erhöhten HbA1C, der zu einer erhöhten LV-Masse beitragen kann.
Ein weiteres Kennzeichen der diabetischen Kardiomyopathie ist die linksventrikuläre diastolische Dysfunktion. Das anfängliche Merkmal einer diastolischen Dysfunktion bei Patienten mit DM ist eine verlängerte und verzögerte Füllung und Entspannung des linken Ventrikels.
> Diagnose
Es gibt zwei Stadien der diabetischen Kardiomyopathie; Das Anfangsstadium ist durch eine konzentrische Hypertrophie des linken Ventrikels, eine erhöhte Myokardsteifheit, einen erhöhten Vorhoffüllungsdruck und eine beeinträchtigte diastolische Funktion gekennzeichnet. während das Spätstadium durch eine erhöhte Herzfibrose, eine weitere Verschlechterung der diastolischen Funktion und das Auftreten einer systolischen Dysfunktion gekennzeichnet ist.
Es gibt keine differenzierten Kriterien, biochemischen Marker oder physikalischen Merkmale für die Diagnose einer diabetischen Kardiomyopathie. Pathologische Veränderungen im Krankheitsverlauf verlaufen in der Regel asymptomatisch, sodass krankheitsbedingte Veränderungen nur durch eine genauere Untersuchung erkannt werden können. Zur Beurteilung einer LV-Dysfunktion kann die Gewebedoppler-Bildgebung eingesetzt werden.
Obwohl oft gesagt wird, dass Patienten mit diabetischer Kardiomyopathie normalerweise an einer diastolischen Dysfunktion leiden, hat die Untersuchung mit Stressbildgebung und kardialer Magnetresonanz (CMR) ein subtiles Vorhandensein einer systolischen Dysfunktion und einer verringerten Längskontraktilität ohne diskrete diastolische Dysfunktion festgestellt.
> Neue Medikamente zur Senkung des Glukosespiegels bei Herzinsuffizienz
Wie oben erwähnt, ist DM mit einer schlechten Prognose und einem längeren Krankenhausaufenthalt wegen Herzinsuffizienz verbunden. Daher ist die Reduzierung des glykämischen Index zu einem Ziel bei der Behandlung von Herzinsuffizienz geworden.
Es wurde gezeigt, dass neue Klassen antihyperglykämischer Medikamente, wie das Glucagon-ähnliche Peptid-1 (GLP-1)-Analogon und Natrium-Glukose-Cotransporter-2-Inhibitoren (SGLT2i), die kardiovaskuläre Mortalität senken und die Blutzuckerkontrolle verbessern.
Die Behandlung von Patienten mit T2DM und Herzinsuffizienz mit GLP-1-Analoga bleibt jedoch umstritten. Mehrere Studien an Patienten mit DM haben ergeben, dass GLP-1-Analoga keinen Einfluss auf schwerwiegende unerwünschte kardiovaskuläre Ereignisse hatten. Andere Studien zeigten, dass diese Medikamente eine deutlich geringere Rate an kardiovaskulärer Mortalität, Myokardinfarkt oder nicht tödlichem Schlaganfall haben, die Lipotoxizität verbessern und auch die Herzfunktion bei Patienten mit T2DM schützen.
Patienten mit T2DM, die Empagliflozin, ein selektives SGLT2i, erhielten, haben eine geringere Rate an kardiovaskulärer Mortalität, Krankenhauseinweisungen wegen Herzinsuffizienz, Myokardinfarkt oder nichttödlichem Schlaganfall. Canagliflozin, ein weiteres SGLT2i-Medikament, zeigte ebenfalls ein deutlich verringertes Risiko für die Sterblichkeit aufgrund kardiovaskulärer Ursachen, nichttödlichem Myokardinfarkt oder nichttödlichem Schlaganfall, hatte jedoch ein erhöhtes Amputationsrisiko.
Inkretinbasierte Medikamente wie Dipeptidylpeptidase-4 (DPP-4)-Inhibitoren haben keine positive Wirkung auf Herzinsuffizienz, reduzieren aber nachweislich das Auftreten von Lebersteatose. Der DPP-4-Inhibitor, der für Patienten mit Herzinsuffizienz oder einem Risiko für Herzinsuffizienz nicht empfohlen wird, ist Saxagliptin, da er das Risiko einer Krankenhauseinweisung wegen Herzinsuffizienz und auch die Inzidenz von Herzinsuffizienz bei Patienten mit T2DM erhöhen kann.
> Neue Therapien für diabetische Kardiomyopathie
Es wurde berichtet, dass MicroRNA (miRNA) eine Rolle in der Pathophysiologie der diabetischen Kardiomyopathie spielt. Zur Behandlung der Herzerkrankung werden MiRNA- und Anti-miRNA-Mimetika untersucht und entwickelt.
Phenolsäuren wirken bei mitochondrialer Dysfunktion als Schutzmittel des Herzens gegen mitochondriale Dysfunktion und werden aus Pflanzen wie Nüssen und Früchten gewonnen und können daher der Ernährung zugesetzt werden.
| Abschluss |
Es besteht ein starker Zusammenhang zwischen Diabetes mellitus und dem Auftreten einer Herzinsuffizienz. Patienten mit Herzinsuffizienz haben ein erhöhtes Risiko, neu an DM zu erkranken.
Zu den vorgeschlagenen Mechanismen, die der Pathophysiologie der diabetischen Kardiomyopathie zugrunde liegen, gehören Lipotoxizität im Zusammenhang mit der Ansammlung freier Fettsäuren, beeinträchtigte Kalziumsignalisierung, erhöhter oxidativer Stress aufgrund chronischer Hyperglykämie, die zu mitochondrialer Dysfunktion führt, und Veränderung der Struktur und Funktion des Myokards.
SGLT2i und neue zielgerichtete Therapien für diabetische Kardiomyopathie sind vielversprechende Behandlungen, erfordern jedoch weitere Forschung. Für Ärzte ist es wichtig, sich der diabetischen Kardiomyopathie bewusst zu sein, um die kardiovaskulären Ergebnisse bei Diabetes mellitus zu verbessern.
