SGLT2抑制劑舒張血管及機(jī)制的研究進(jìn)展

孔琪, 錢玲玲, 李庫(kù)林, 王如興

(南京醫(yī)科大學(xué)附屬無錫人民醫(yī)院心內(nèi)科,江蘇 無錫 214023)

鈉-葡萄糖協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白-2(sodium-glucose co-transporter-2,SGLT2)抑制劑是一種口服降糖藥,其降糖機(jī)制較為獨(dú)特,通過抑制腎小管中葡萄糖的再吸收從而增加糖尿、降低血糖。糖尿的產(chǎn)生取決于腎功能和血液中葡萄糖的濃度,在腎小球?yàn)V過率<45 mL/min/1.73m2以及非高血糖患者中糖尿會(huì)減少,因此這類藥物發(fā)生低血糖的風(fēng)險(xiǎn)較低[1]。SGLT2抑制劑的代表藥物有恩格列凈、達(dá)格列凈、卡格列凈等。除控制血糖外,SGLT2抑制劑還對(duì)心血管具有廣泛的益處,包括抑制心臟重塑、改善心臟供能、降低血壓和降低動(dòng)脈僵硬度等作用[2-5]。最近的研究發(fā)現(xiàn),SGLT2抑制劑在血管舒張中發(fā)揮了重要的作用,且獨(dú)立于其降糖作用,其機(jī)制可能涉及SGLT2受體、鈉氫交換體(Na+/H+exchanger isoform，NHE)、血管平滑肌細(xì)胞增殖和遷移以及鉀離子通道。

1 SGLT2抑制劑介導(dǎo)的內(nèi)皮依賴性血管舒張

早在2014年,Oelze 等[6]發(fā)現(xiàn)恩格列凈治療7周可以改善鏈脲佐菌素(streptozocin,STZ)誘導(dǎo)的1型糖尿病大鼠的血管內(nèi)皮功能障礙。最近有研究采用高鹽飲食誘導(dǎo)鹽敏感的大鼠高血壓和舒張功能障礙,結(jié)果顯示高血壓大鼠血管細(xì)胞黏附分子-1(vascular cell adhesion molecule-1，VCAM-1)和e-選擇素表達(dá)增加,應(yīng)用達(dá)格列凈治療6周降低了這些內(nèi)皮活化標(biāo)志物的表達(dá)[7]。這在Gaspari 等[8]的體外實(shí)驗(yàn)中也得到了驗(yàn)證,達(dá)格列凈在體外抑制腫瘤壞死因子-α和高糖誘導(dǎo)的人血管內(nèi)皮細(xì)胞活化,顯著降低可溶性細(xì)胞間黏附分子-1(soluble intercellular adhesion molecule-1, sICAM-1)和VCAM-1的蛋白表達(dá)；但這只發(fā)生在低劑量達(dá)格列凈處理的細(xì)胞中,高劑量達(dá)格列凈處理沒有這種效果。由于SGLT2抑制劑具有細(xì)胞毒性,是否起保護(hù)作用可能與它的濃度有關(guān)。

在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中,SGLT2抑制劑可介導(dǎo)內(nèi)皮依賴性血管舒張。在Oelze 等[6]的研究中,STZ誘導(dǎo)的大鼠乙酰膽堿依賴性的血管舒張受損,使用不同劑量的恩格列凈均可改善。在另一項(xiàng)研究中,與對(duì)照組相比,達(dá)格列凈可顯著改善ApoE-/-小鼠的主動(dòng)脈內(nèi)皮依賴性血管舒張功能[8]。另外,主動(dòng)脈脈搏波速度是評(píng)估中央主動(dòng)脈硬化的標(biāo)準(zhǔn),恩格列凈治療5周可顯著改善db/db小鼠的主動(dòng)脈脈搏波速度。主動(dòng)脈內(nèi)皮的硬化與乙酰膽堿誘導(dǎo)的血管舒張損傷同時(shí)發(fā)生,恩格列凈治療消除了主動(dòng)脈內(nèi)皮硬化和對(duì)乙酰膽堿的異常反應(yīng)[9-10]。這些研究結(jié)果顯示,SGLT2抑制劑在內(nèi)皮依賴性的血管舒張中發(fā)揮了重要作用。

2 SGLT2抑制劑介導(dǎo)的內(nèi)皮非依賴性血管舒張

在體外實(shí)驗(yàn)中,SGLT2抑制劑對(duì)不同的血管表現(xiàn)出內(nèi)皮非依賴性的血管舒張效果?？ǜ窳袃艨梢詫?dǎo)致肥胖患者的動(dòng)脈進(jìn)行性血管舒張,且這種舒張作用在內(nèi)皮完整和裸露的節(jié)段之間沒有明顯差異[11]。另有研究表明,恩格列凈可呈濃度依賴性舒張大鼠腸系膜動(dòng)脈,這種舒張作用仍不依賴于內(nèi)皮[12]。此外,達(dá)格列凈處理也可誘導(dǎo)主動(dòng)脈環(huán)內(nèi)直接的、內(nèi)皮細(xì)胞非依賴性的血管舒張[8]。

在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中,達(dá)格列凈可顯著改善ApoE-/-小鼠的主動(dòng)脈內(nèi)皮依賴性血管舒張功能；而不能顯著增強(qiáng)硝普鈉介導(dǎo)的內(nèi)皮非依賴性血管舒張功能,這與體外急性結(jié)果并不一致[8]。但在另一項(xiàng)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中,卡格列凈則顯著增強(qiáng)了硝普鈉誘導(dǎo)的糖尿病小鼠冠狀動(dòng)脈血管舒張[13]。

SGLT2抑制劑可以改善內(nèi)皮非依賴性的血管舒張功能,但動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的結(jié)果并不一致,這可能是由于藥物劑量和干預(yù)時(shí)間的不同所導(dǎo)致。

3 SGLT2抑制劑舒張血管的潛在機(jī)制

3.1 SGLT2受體可能參與血管舒張

葡萄糖通過SGLT1/2與Na+結(jié)合進(jìn)入細(xì)胞,然后通過基底外側(cè)SGLT2被動(dòng)地排出細(xì)胞。SGLT2抑制劑競(jìng)爭(zhēng)性阻斷SGLT2受體防止腎小球?yàn)V過后的鈉和葡萄糖的再吸收,從而形成糖尿和鈉尿,達(dá)到降血糖的療效[1]。既往研究認(rèn)為SGLT2受體幾乎只存在于腎臟中[14]。最近研究發(fā)現(xiàn)SGLT2受體在心肌梗死后早期的心臟組織中短暫表達(dá),恩格列凈可能直接作用于SGLT2,以促進(jìn)代謝底物的轉(zhuǎn)移[15]。在一項(xiàng)研究中,卡格列凈的血管舒張反應(yīng)在內(nèi)皮完整和裸露的節(jié)段之間沒有明顯差異,對(duì)人脂肪組織血管細(xì)胞行免疫組化,結(jié)果顯示所有檢測(cè)樣本的平滑肌細(xì)胞中SGLT2染色陽(yáng)性[11]。還有一些研究證實(shí)在血管內(nèi)皮中存在SGLT2[16-18]。而且糖尿病患者內(nèi)皮細(xì)胞SGLT2表達(dá)增加,SGLT2抑制劑可以降低SGLT2。此外,細(xì)胞實(shí)驗(yàn)證明,高糖培養(yǎng)導(dǎo)致SGLT2表達(dá)增加,卡格列凈干預(yù)可以下調(diào)SGLT2來抵消高糖的影響[19]。所以,SGLT2受體可能是SGLT2抑制劑介導(dǎo)血管舒張的重要因子,但仍需更多證據(jù)來證明。

3.2 SGLT2抑制劑通過抑制NHE舒張血管

鈉氫交換體1(Na+/H+exchanger isoform 1,NHE1)廣泛分布于所有組織的質(zhì)膜上[20],研究顯示恩格列凈、卡格列凈和達(dá)格列凈均對(duì)NHE的細(xì)胞外Na+結(jié)合位點(diǎn)具有較高的結(jié)合親和力,并減弱其活性,減少胞內(nèi)Na+含量[21]。恩格列凈可通過抑制內(nèi)皮細(xì)胞中的NHE1來降低腫瘤壞死因子-α誘導(dǎo)的活性氧增加[22]。在高血壓大鼠心臟冠狀動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞中,NHE1顯著增加,表明內(nèi)皮細(xì)胞NHE1可能是達(dá)格列凈的直接靶點(diǎn)[7]。為了確定達(dá)格列凈是否影響內(nèi)皮細(xì)胞中NHE1的活性,研究者測(cè)量了NHE1依賴的內(nèi)皮細(xì)胞內(nèi)pH變化,結(jié)果顯示達(dá)格列凈能顯著降低細(xì)胞內(nèi)pH恢復(fù)速率,這與NHE1抑制劑卡肽的作用類似[7]。這些結(jié)果表明,達(dá)格列凈干擾了內(nèi)皮細(xì)胞中NHE1的活性。Wang等[23]報(bào)道,在STZ誘導(dǎo)的糖尿病大鼠模型中,NHE激活導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞內(nèi)Ca2+升高,內(nèi)皮細(xì)胞一氧化氮合酶水平降低,主動(dòng)脈環(huán)松弛受損,而NHE抑制則消除了這些作用。此外,卡格列凈刺激產(chǎn)生的血管舒張反應(yīng)與BIX(NHE1抑制劑)干預(yù)產(chǎn)生的血管舒張反應(yīng)相似。相比之下,卡格列凈誘導(dǎo)的小動(dòng)脈節(jié)段的血管舒張反應(yīng)明顯高于受SEA0400(鈉鈣交換體抑制劑)刺激的節(jié)段[11]。以上研究表明,NHE1抑制可能是SGLT2抑制劑血管舒張作用的另一靶點(diǎn)。

3.3 SGLT2抑制劑抑制血管平滑肌細(xì)胞增殖和遷移

血管平滑肌細(xì)胞的過度增殖和遷移在動(dòng)脈病變的發(fā)病機(jī)制中起著關(guān)鍵作用[24-25]?？ǜ窳袃艨勺鳛橐环N新的血管平滑肌細(xì)胞增殖和遷移的抑制劑。用卡格列凈作用于大鼠主動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞可呈濃度依賴性抑制細(xì)胞增殖,但不會(huì)引起細(xì)胞死亡?？ǜ窳袃羰勾笫笾鲃?dòng)脈平滑肌細(xì)胞周期停留在G0/G1期,進(jìn)入S期的細(xì)胞減少,進(jìn)一步研究顯示卡格列凈顯著抑制平滑肌細(xì)胞DNA合成[26]。在抑制平滑肌細(xì)胞增殖的過程中,血紅素加氧酶-1(HO-1)起了重要作用。HO-1是一種血管平滑肌細(xì)胞功能調(diào)節(jié)因子,卡格列凈通過血管平滑肌細(xì)胞中的Nrf2/ARE復(fù)合物刺激HO-1啟動(dòng)子活性增加,從而抑制血管平滑肌細(xì)胞增殖[26]。Oelze 等[6]研究顯示恩格列凈也以劑量依賴的方式抑制血管平滑肌細(xì)胞增殖,但這只發(fā)生在高糖培養(yǎng)基中,在低糖培養(yǎng)基中沒有出現(xiàn)這種現(xiàn)象。提示抑制葡萄糖攝取可能是恩格列凈抑制血管平滑肌細(xì)胞增殖的機(jī)制。此外,在正常葡萄糖條件下,恩格列凈可通過靶向白介素-17A介導(dǎo)的氧化應(yīng)激、NLRP3炎性小體表達(dá)和炎癥反應(yīng)來抑制主動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞的遷移和增殖,且不誘導(dǎo)細(xì)胞死亡[27]。這些結(jié)果表明,SGLT2抑制劑可以抑制血管平滑肌細(xì)胞增殖和遷移,這一作用可能是其參與血管舒張的中間機(jī)制。

3.4 SGLT2抑制劑通過鉀離子通道改善血管舒張

電壓依賴性鉀(Kv)通道有Kv1-12亞型,其中Kv1.5、Kv2.1和Kv7在血管張力的調(diào)節(jié)中尤為重要[28]。Li等[29]發(fā)現(xiàn)達(dá)格列凈可以誘導(dǎo)兔胸主動(dòng)脈血管舒張,且呈濃度依賴性；達(dá)格列凈通過激活蛋白激酶G(PKG)和Kv1.5通道誘導(dǎo)血管舒張,而不參與到其他K+通道(包括BK、Kir、KATP)和Ca2+通道。這與Seo 等[30]研究結(jié)果一致。而De Stefano等[11]研究發(fā)現(xiàn),雖然4-AP(電壓依賴性鉀離子通道阻滯劑)減弱了恩格列凈誘導(dǎo)的血管舒張,但Kv1.5、Kv2.1和Kv7亞型的激活并沒有影響恩格列凈的血管舒張作用；使用4-AP孵育肥胖患者脂肪組織動(dòng)脈,未影響卡格列凈的舒張血管作用。這可能是由于鉀離子通道在不同動(dòng)脈中的占比差異和使用的恩格列凈的濃度不同所致。Hasan等[12]報(bào)道恩格列凈可濃度依賴性地舒張大鼠腸系膜動(dòng)脈,進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)其舒張作用主要與Kv1.5和Kv7有關(guān)。另外,Han等[13]研究發(fā)現(xiàn),卡格列凈和皮根苷(天然的SGLT2抑制劑)都可以劑量依賴性舒張肺動(dòng)脈；而對(duì)冠狀動(dòng)脈具有較小的舒張作用。進(jìn)一步的研究顯示SGLT2抑制劑預(yù)處理可減弱硝普鈉(NO供體)誘導(dǎo)的肺血管舒張,但不影響冠狀動(dòng)脈血管舒張。NO通過cGMP-PKG級(jí)聯(lián)反應(yīng)和(或)通過激活K+通道誘導(dǎo)平滑肌細(xì)胞的膜超極化,舒張血管平滑肌細(xì)胞；然而皮根苷不影響cGMP類似物所誘導(dǎo)的肺血管舒張。皮根苷和卡格列凈均使人肺動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞膜明顯超極化,均使硝普鈉誘導(dǎo)的細(xì)胞膜超極化減弱。結(jié)果表明,硝普鈉激活K+通道,皮根苷和卡格列凈均顯著減弱了其誘導(dǎo)的K+通道激活。與冠狀動(dòng)脈的體外實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相反,長(zhǎng)期卡格列凈治療可顯著增強(qiáng)硝普鈉誘導(dǎo)的糖尿病小鼠冠狀動(dòng)脈血管舒張。

SGLT2抑制劑對(duì)鉀離子流的影響在其他細(xì)胞中也有報(bào)道,神經(jīng)內(nèi)分泌和內(nèi)分泌細(xì)胞會(huì)產(chǎn)生一種特殊的鉀電流,即M型鉀電流,研究顯示,當(dāng)細(xì)胞暴露于達(dá)格列凈時(shí),M型鉀電流振幅逐漸且顯著降低[31]。目前的研究證明,SGLT2抑制劑可以激活平滑肌細(xì)胞鉀離子通道,從而降低血管張力,舒張血管。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述,SGLT2抑制劑在調(diào)節(jié)血管張力和舒張血管的過程中起著重要作用。糖尿病、高血壓和冠心病等疾病可導(dǎo)致血管功能受損,SGLT2抑制劑的血管舒張作用可能為此類慢性心血管疾病提供臨床治療新思路。SGLT2抑制劑的血管舒張作用在不同血管中的反應(yīng)有所不同,這與其濃度、作用時(shí)間、體內(nèi)體外實(shí)驗(yàn)以及實(shí)驗(yàn)所用的動(dòng)物等有關(guān)。SGLT2受體、NHE、血管平滑肌細(xì)胞增殖及鉀離子通道等可能是SGLT2抑制劑介導(dǎo)血管舒張的潛在靶點(diǎn),其具體機(jī)制仍需進(jìn)一步研究。