EASD 中国之声｜关海霞教授团队构建心脏共病模型，揭示高血糖与缺血再灌注共同损伤心肌的机制_

EASD 中国之声｜关海霞教授团队构建心脏共病模型，揭示高血糖与缺血再灌注共同损伤心肌的机制

发布时间：2026-10-02

导语

在临床上，糖尿病合并缺血性心脏病的患病率居高不下，心肌梗死及其相关并发症也是导致糖尿病患者死亡的首要原因。更严峻的是，与非糖尿病人群相比，糖尿病患者发生缺血性心脏病的概率显著升高，且心梗后的预后与心功能恢复往往更差。

持续的高血糖（HG）与心肌缺血两种病理状态之间的相互作用共同加剧了心脏结构和功能的损害，提示这一重要公共卫生问题亟待深入研究。然而，现有体外模型难以充分再现高血糖与缺血再灌注对心肌结构和功能的叠加效应。

在2026年欧洲糖尿病研究协会（EASD）年会上，广东省人民医院关海霞教授、汪钰鸿博士与天津大学姚斌教授团队，展示了最新的研究成果——《基于组织工程心肌构建心脏合并症模型模拟高血糖与缺血再灌注损伤的相互作用》。研究团队建立了人iPSC来源的工程化心脏组织高血糖合并缺血再灌注损伤模型，探究了HG和缺血再灌注损伤（IRI）对心肌重构、收缩功能障碍及线粒体损伤的单独及协同影响，并探索了Mdivi-1的治疗潜力及其潜在机制。

专家简介

关海霞教授

广东省人民医院主任医师，博士生导师
中华医学会糖尿病学分会委员
中华预防医学会甲状腺疾病防治专委会常委
广东省医学会内分泌学分会副主任委员
Thyroid 和 Endocrine 杂志副主编

图1：研究摘要

研究设计：基于组织工程心肌构建心脏合并症模型并分组干预

研究团队将人iPSC来源的心肌细胞与心脏成纤维细胞共培养于水凝胶中，构建组织工程心肌（EHT）。先以高糖处理7天诱导HG，再模拟缺血再灌注损伤（IRI）。实验设四组：正常糖对照组、单纯IRI组、单纯HG组及HG+IRI组。

采用Masson三色染色和免疫荧光染色评估心肌纤维化程度；基于高帧率视频分析组织收缩功能；检测线粒体膜电位与活性氧（ROS）水平；通过RNA-seq分析相关信号通路。

图2：研究时间线

核心发现

HG + IRI，进一步加重心肌纤维化重构

在心肌受损过程中，心脏成纤维细胞向肌成纤维细胞转化并过量分泌胶原，是导致心肌重构和僵硬度增加的关键病理环节。研究结果显示：

表型转化：免疫荧光检测表明，α-SMA（肌成纤维细胞标志物）在 HG 组和 HG+IRI 组中均呈上调表达，提示高血糖促进了成纤维细胞向肌成纤维细胞的转化。
胶原沉积加重：Masson 三色染色显示，HG 组和 HG+IRI 组的胶原沉积量均较对照组增加；更值得注意的是，HG+IRI 共病组的胶原沉积程度显著高于单纯 HG 组和单纯 IRI 组。这表明缺血再灌注放大了高血糖所诱发的组织纤维化反应。

HG 和 IRI 不同程度地损害了 EHT 的收缩和舒张功能

研究团队利用高帧率视频捕捉系统，对EHT的动态力学指标进行了量化分析：

收缩幅度：与对照组相比，单纯 HG 组、单纯 IRI 组和 HG+IRI 组的收缩幅度均出现不同程度下降；其中 HG+IRI 组的下降幅度最为显著。提示HG与IRI单独作用均可导致EHT收缩力降低，且HG与IRI协同加重了心肌收缩功能的障碍。
舒张功能：与对照组相比，IRI 组、HG 组和 HG+IRI 组均观察到舒张时间延长，提示两种病理刺激均可造成心肌舒张功能的损伤。

Mdivi-1 恢复了EHT的线粒体膜电位，改善了其收缩幅度和达峰时间

线粒体是心肌细胞能量供应的"发动机"，线粒体损伤与活性氧（ROS）爆发是缺血再灌注及高血糖损伤的核心环节。基于此，研究团队在模拟缺血再灌注期间引入线粒体分裂抑制剂Mdivi-1进行干预（分为对照组、共病组及共病+药物组）：

线粒体保护：Mdivi-1 给药能够有效恢复受损 EHT 的线粒体膜电位，并降低 ROS（活性氧）水平。
收缩力学挽救：在共病+药物组中，不仅线粒体指标恢复，EHT 的收缩幅度和达峰时间也获得了明显改善。这提示提示Mdivi-1对心肌收缩功的挽救效果。

本文小结

综上所述，关海霞教授团队基于组织工程心肌构建心脏合并症模型在体外成功再现了高血糖合并缺血再灌注损伤的多层面病理特征，涵盖纤维化重构、收缩与舒张功能障碍及线粒体损伤，为糖尿病心脏病的机制研究和治疗评估提供了有价值的临床前工具。

参考文献

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