鈉-葡萄糖共轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白2抑制劑抗內(nèi)皮細(xì)胞衰老：慢性心血管疾病的潛在治療靶點(diǎn)

馮佳欣，盧成志

專家點(diǎn)評(píng)：

鈉-葡萄糖共轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白2（SGLT2）抑制劑是新提出的一種抗內(nèi)皮細(xì)胞衰老藥物。本文主要敘述了SGLT2抑制劑抗內(nèi)皮細(xì)胞衰老的兩大主要機(jī)制：抗氧化應(yīng)激及糾正一氧化氮失衡，并提出幾種可能的信號(hào)通路，從分子機(jī)制層面解釋了SGLT2抑制劑的心血管內(nèi)皮保護(hù)作用，為臨床上年齡相關(guān)慢性心血管疾病的診療提供了新的思路。

衰老是生物體結(jié)構(gòu)及功能隨著年齡增長(zhǎng)而下降的一種生物學(xué)現(xiàn)象，其已成為目前人類疾病的主要危險(xiǎn)因素，包括糖尿病、癌癥、心血管疾病和神經(jīng)退行性疾病等。因此，衰老機(jī)制也成為目前的研究熱點(diǎn)，其中內(nèi)皮細(xì)胞衰老與心血管疾病密切相關(guān)。鈉-葡萄糖共轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白2（sodium-glucose co-transporter 2，SGLT2）抑制劑具有多系統(tǒng)效應(yīng)，達(dá)格列凈是2017年在我國(guó)上市的首個(gè)SGLT2抑制劑，近年來(lái)其獨(dú)立于降糖作用的心血管保護(hù)作用引起了研究熱潮。眾所周知，抗內(nèi)皮細(xì)胞衰老在慢性心血管疾病防治中具有重要作用，而SGLT2抑制劑具有抗內(nèi)皮細(xì)胞衰老作用［1］，但其具體機(jī)制尚未完全解釋清楚。本文主要綜述了SGLT2抑制劑抗內(nèi)皮細(xì)胞衰老的主要機(jī)制及信號(hào)通路，以期為衰老相關(guān)慢性心血管疾病提供新的治療靶點(diǎn)。

1 內(nèi)皮細(xì)胞衰老機(jī)制

衰老是一個(gè)多因素影響的過(guò)程，包括代謝障礙、全身慢性炎癥反應(yīng)、內(nèi)皮功能障礙、能量穩(wěn)態(tài)改變、氧化應(yīng)激、線粒體功能障礙和自噬失調(diào)等。但包括心血管疾病在內(nèi)的大多數(shù)疾病均是由氧化應(yīng)激介導(dǎo)的［2-3］，長(zhǎng)時(shí)間慢性氧化應(yīng)激及抗氧化防御系統(tǒng)崩潰會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞功能喪失，尤其是線粒體功能障礙，其將通過(guò)低效能量利用產(chǎn)生活性氧（reactive oxygen species，ROS），進(jìn)而直接導(dǎo)致細(xì)胞衰老［4］。

眾所周知，N O產(chǎn)生受內(nèi)皮型一氧化氮合酶（endothelial nitric oxide synthase，eNOS）活性調(diào)節(jié)，在衰老過(guò)程中，長(zhǎng)期慢性氧化應(yīng)激使eNOS減少、NADPH氧化酶增加，從而導(dǎo)致NO減少，引起內(nèi)皮功能障礙［5］。

1.1 氧化應(yīng)激 ROS是一種高生物活性、短壽命分子，其含有不成對(duì)電子。ROS是目前已知的血管功能障礙主要刺激物之一。在心血管系統(tǒng)中，能生成ROS的酶包括NADPH氧化酶、eNOS、線粒體呼吸鏈酶、細(xì)胞色素P450單加氧酶和黃嘌呤氧化酶［6］，其中NADPH氧化酶是血管壁ROS的主要來(lái)源［7］，也是已知的ROS專屬酶源。ROS隨著抗氧化防御能力降低而增加的狀態(tài)稱為氧化應(yīng)激。

氧化應(yīng)激可引起內(nèi)皮細(xì)胞DNA、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)損傷，從而導(dǎo)致其生理活性改變和功能紊亂。因此，氧化應(yīng)激是冠心病、高血壓等多種年齡相關(guān)疾病的發(fā)病基礎(chǔ)。與氧化應(yīng)激相對(duì)抗的是抗氧化系統(tǒng)，主要抗氧化系統(tǒng)有超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、過(guò)氧化氫酶（catalase，CAT）、谷胱甘肽過(guò)氧化物酶、硫氧還蛋白。在衰老過(guò)程中，長(zhǎng)時(shí)間氧化應(yīng)激超過(guò)抗氧化防御系統(tǒng)，會(huì)導(dǎo)致內(nèi)皮功能障礙。線粒體氧化磷酸化缺陷是衰老的特征之一，其可導(dǎo)致ROS過(guò)度釋放和DNA損傷［4］；而線粒體DNA損傷將進(jìn)一步損傷氧化磷酸化，觸發(fā)惡性循環(huán)，促進(jìn)ROS進(jìn)一步增多［8］。除了直接損傷DNA外，ROS還可以激活多聚ADP-核糖聚合酶，導(dǎo)致細(xì)胞的煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（nicotinamide adenine dinucleotide，NAD+）和ATP耗盡，從而影響線粒體功能，導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞壞死［9］。

去乙?；甘强顾ダ霞易逯械闹匾蓡T之一，其可以抑制內(nèi)皮細(xì)胞中ROS生成、調(diào)節(jié)DNA修復(fù)機(jī)制和防止端粒磨損［10］，對(duì)延緩內(nèi)皮細(xì)胞衰老至關(guān)重要。其中，SIRT1與去乙?；饔孟嚓P(guān)，其可調(diào)節(jié)核轉(zhuǎn)錄因子、共同調(diào)節(jié)因子和蛋白活性，從而調(diào)控基因表達(dá)。據(jù)報(bào)道，SIRT1可以通過(guò)去乙?；饔枚鰪?qiáng)eNOS活性；此外，SIRT1還可以直接激活大、小動(dòng)脈中的eNOS，進(jìn)而調(diào)節(jié)NO和內(nèi)皮功能［11］。因此，開(kāi)發(fā)有效的抗氧化劑是目前的研究重點(diǎn)，這可以保護(hù)血管內(nèi)皮、心肌等組織免受自由基的損傷，具體表現(xiàn)為細(xì)胞內(nèi)ROS降低及內(nèi)源性抗氧化劑谷胱甘肽、SOD、CAT、SIRT1增加。

1.2 內(nèi)皮功能障礙 內(nèi)皮細(xì)胞無(wú)法維持血管內(nèi)穩(wěn)態(tài)被稱為內(nèi)皮功能障礙，其以血管擴(kuò)張和血管收縮失衡為特點(diǎn)［12］。動(dòng)脈粥樣硬化和高血壓是公認(rèn)的機(jī)體衰老的一部分，與心血管疾病風(fēng)險(xiǎn)和死亡風(fēng)險(xiǎn)增加有關(guān)；而內(nèi)皮功能障礙與動(dòng)脈粥樣硬化、高血壓密切相關(guān)，是已知的導(dǎo)致老年心血管疾病的年齡相關(guān)動(dòng)脈表型之一［5，13］。

內(nèi)皮細(xì)胞釋放的血管活性因子包括血管舒張因子和血管收縮因子，前者包括內(nèi)源性NO、前列環(huán)素、內(nèi)皮源性超極化因子，后者包括血栓素A2和內(nèi)皮素1。其中，內(nèi)源性NO是一種重要的信號(hào)分子，其生物活性降低被認(rèn)為是內(nèi)皮功能障礙的標(biāo)志［13］。而多數(shù)心血管疾?。ㄌ貏e是動(dòng)脈粥樣硬化）的發(fā)病始動(dòng)因素是內(nèi)皮功能障礙，且隨著年齡增長(zhǎng)，血管內(nèi)皮細(xì)胞中的炎癥因子被逐漸激活，內(nèi)源性NO逐漸減少，內(nèi)皮功能障礙成為動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)展過(guò)程中的主要環(huán)節(jié)［14］。此外，老年人端粒功能障礙也與內(nèi)皮功能障礙相關(guān)，其主要機(jī)制涉及p53介導(dǎo)的細(xì)胞周期阻滯［15］：機(jī)體逐漸衰老過(guò)程中，端粒損耗導(dǎo)致持續(xù)DNA損傷應(yīng)答，造成腫瘤抑制基因p53被激活，進(jìn)而激活p21蛋白，抑制細(xì)胞周期調(diào)控機(jī)制中的核心分子——周期蛋白依賴性激酶，進(jìn)而阻滯細(xì)胞周期從G1期進(jìn)入S期［16］。

內(nèi)皮細(xì)胞的生理功能包括調(diào)節(jié)血液流動(dòng)、維持血管壁滲透性、促進(jìn)血管再生、參與炎癥調(diào)節(jié)、抑制血栓形成等，但其生理功能又受多種病理、生理因素影響，前者包括高糖血癥、高脂血癥、高血壓等，后者包括年齡相關(guān)慢性氧化應(yīng)激等，這些均將導(dǎo)致NO生成減少及利用度降低、內(nèi)源性收縮因子和舒張因子失衡［17］。內(nèi)皮功能障礙可引發(fā)一系列改變，包括促進(jìn)炎癥發(fā)生、血栓形成、黏附分子表達(dá)上調(diào)、趨化因子分泌增加、白細(xì)胞黏附、低密度脂蛋白氧化、血小板活化及血管平滑肌細(xì)胞增殖和遷移等。因此，內(nèi)皮功能障礙是慢性心血管疾病的早期關(guān)鍵環(huán)節(jié)，且先于臨床癥狀［18］。但內(nèi)皮功能障礙是可逆轉(zhuǎn)的，故不同治療方案的最終目標(biāo)是將內(nèi)皮細(xì)胞恢復(fù)到健康狀態(tài)，進(jìn)而延緩衰老的發(fā)生。

2 SGLT2抑制劑抗內(nèi)皮細(xì)胞衰老的主要機(jī)制

SGLT2幾乎只位于近端腎小管S1段，可實(shí)現(xiàn)90%的葡萄糖吸收，但SGLT2抑制劑確具有更廣泛的系統(tǒng)效應(yīng)［19］，其被證實(shí)是一種新型的具有心血管保護(hù)作用的降糖藥物，且心血管保護(hù)作用獨(dú)立于降糖作用［20-22］。

SGLT2抑制劑抗內(nèi)皮細(xì)胞衰老涉及多種機(jī)制，包括減輕氧化應(yīng)激、平衡NO、抑制慢性炎癥及年齡相關(guān)的動(dòng)脈粥樣硬化等，而上述病理生理過(guò)程又相互影響，其中氧化應(yīng)激及NO失衡是導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞衰老的主要機(jī)制。既往研究表明，SGLT2抑制劑的心血管保護(hù)作用涉及抗氧化應(yīng)激及糾正NO失衡［20-22］。動(dòng)物與細(xì)胞實(shí)驗(yàn)結(jié)果也顯示，SGLT2抑制劑與卡路里限制（calorie restriction，CR）模型具有類似效果［1，23-24］，這為抗內(nèi)皮細(xì)胞衰老提供了治療思路：SGLT2抑制劑可能通過(guò)平衡NO及減輕氧化應(yīng)激來(lái)保護(hù)內(nèi)皮細(xì)胞，甚至逆轉(zhuǎn)內(nèi)皮功能障礙，從而達(dá)到延緩內(nèi)皮細(xì)胞衰老的目的。

3 SGLT2抑制劑抗內(nèi)皮細(xì)胞衰老的主要信號(hào)通路

3.1 PI3K/Akt/eNOS、AMPK/Akt/eNOS信號(hào)通路 PI3K家族是一種由磷酸基肌醇特異性催化的激酶，分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型。AMPK即AMP依賴的蛋白激酶，其作為調(diào)控能量穩(wěn)態(tài)的重要激酶，是生物能量代謝調(diào)節(jié)的關(guān)鍵分子，同時(shí)，AMPK也是一個(gè)參與多種信號(hào)傳導(dǎo)通路的關(guān)鍵蛋白。Akt是一種絲氨酸/蘇氨酸激酶，可分為蛋白激酶α、β、γ 3種類型，其是PI3K及AMPK的一個(gè)重要下游靶點(diǎn)。Akt被磷酸化激活后可作用于下游靶蛋白Bad、caspase-9、糖原合酶激酶-3β、雷帕霉素和eNOS等靶點(diǎn)［25］。因此，Akt在細(xì)胞增殖、凋亡和自噬過(guò)程中起重要作用［26］。

據(jù)報(bào)道，阻斷PI3K/Akt信號(hào)通路可導(dǎo)致人內(nèi)皮細(xì)胞中NO釋放減少，此外，在培養(yǎng)內(nèi)皮細(xì)胞中，eNOS磷酸化也與PI3K/Akt信號(hào)通路有關(guān)，過(guò)表達(dá)AKT Myr突變體增加了eNOS磷酸化水平和NO產(chǎn)生［27］。研究表明，卡格列凈可通過(guò)激活A(yù)MPK/Akt/eNOS信號(hào)通路來(lái)保護(hù)內(nèi)皮細(xì)胞免受氧化應(yīng)激損傷［28］，該信號(hào)通路在預(yù)防心血管疾病中具有血管保護(hù)作用。上述研究表明，NO在PI3K/Akt/eNOS、AMPK/Akt/eNOS信號(hào)通路中起重要作用，而NO又是內(nèi)皮細(xì)胞功能的重要指標(biāo)。NO濃度和活性降低，會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)游離Ca2+濃度增加，進(jìn)而導(dǎo)致血管收縮、細(xì)胞通透性改變、血管內(nèi)皮功能障礙，從而加速動(dòng)脈粥樣硬化等。因此，Akt被PI3K或AMPK激活，進(jìn)而磷酸化eNOS，促進(jìn)內(nèi)源性NO合成和釋放，從而起到血管內(nèi)皮保護(hù)作用［29］。研究表明，恩格列凈和達(dá)格列凈可以恢復(fù)NO的生物利用度，從而改善內(nèi)皮功能［30］，且SGLT2抑制劑均可以阻止內(nèi)皮功能障礙的發(fā)展［14］。另外，SGLT2抑制劑還可以逆轉(zhuǎn)內(nèi)皮細(xì)胞衰老基因上調(diào)，進(jìn)一步減輕內(nèi)皮功能障礙［31-32］。

3.2 AMPK、SIRT1信號(hào)通路 研究表明，SGLT2抑制劑能夠激活能量傳感器AMPK、SIRT1信號(hào)通路，進(jìn)而改善線粒體氧化功能［33］；卡格列凈和依帕列凈可通過(guò)磷酸化AMPK而激活A(yù)MPK信號(hào)通路，減輕炎癥反應(yīng)及氧化應(yīng)激，且有利于逆轉(zhuǎn)代謝綜合征［34-35］。SIRT1是另一個(gè)能量傳感器，能被NAD+激活，也能與AMPK相互激活，可以去乙?；⒓せ钷D(zhuǎn)錄因子，如過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體γ輔助活化因子1α、線粒體轉(zhuǎn)錄因子A和核因子E2相關(guān)因子2（nuclear factor-erythroid 2-related factor-2，NRF2）。其中NRF2不僅可以促進(jìn)線粒體功能，還具有較強(qiáng)的抗氧化活性，可增加細(xì)胞對(duì)氧化應(yīng)激的抗性［36］；其是一種氧化還原敏感轉(zhuǎn)錄因子，被認(rèn)為可介導(dǎo)CR的部分促長(zhǎng)壽效應(yīng)［37］，其被AMPK和SIRT1激活，在核易位后與小Maf蛋白結(jié)合形成異二聚體，并與抗氧化反應(yīng)元件結(jié)合，進(jìn)而促進(jìn)各種抗氧化蛋白表達(dá)，如SOD、CAT、血紅素氧化酶1和谷胱甘肽等［38］。因此，促進(jìn)NRF2核易位，增強(qiáng)NRF2/ARE信號(hào)通路，可以減輕氧化應(yīng)激［39］。研究表明，依帕列凈除了促進(jìn)AMPK上調(diào)外，還可以直接激活NRF2，增加抗氧化劑血紅素氧化酶1水平，從而減輕氧化應(yīng)激［39］；另外，F(xiàn)OXO3轉(zhuǎn)錄因子也可被AMPK和SIRT1激活，從而靶向調(diào)節(jié)抗應(yīng)激相關(guān)基因［40］。

3.3 IGF-1、mTOR信號(hào)通路 高胰島素水平可激活胰島素樣生長(zhǎng)因子1（insulin-like growth factor 1，IGF-1）受體，胰島素/IGF-1信號(hào)通路（insulin/IGF-1 signalling，IIS）可通過(guò)p53介導(dǎo)ROS的產(chǎn)生［41］，并誘導(dǎo)細(xì)胞衰老；此外，IIS還可以不依賴氧化應(yīng)激，通過(guò)抑制PI3K和SIRT1而介導(dǎo)p53-p21通路，使細(xì)胞周期停滯，進(jìn)而誘導(dǎo)細(xì)胞衰老［42］。NRF-2與線粒體功能密切相關(guān)，且其受包括mTOR信號(hào)通路在內(nèi)的多種信號(hào)通路調(diào)節(jié)。

研究表明，SGLT2抑制劑可以下調(diào)IGF-1、抑制mTOR信號(hào)通路激活，促進(jìn)細(xì)胞修復(fù)，從而增強(qiáng)細(xì)胞應(yīng)激抗性，延緩細(xì)胞衰老［21，34］；此外，SGLT2抑制劑還可以調(diào)節(jié)缺氧誘導(dǎo)因子（hypoxia inducible factor，HIF）-2α/HIF-1α信號(hào)通路［43-44］。SUGIZAKI等［45］研究表明，與接受胰島素處理的小鼠相比，接受SGLT2抑制劑處理的小鼠氧化應(yīng)激標(biāo)志物如尿8-羥基-2-脫氧鳥(niǎo)苷明顯減少，而抗氧化酶錳-SOD和CAT則明顯增加，脂肪細(xì)胞衰老標(biāo)志物p16-INK4a和衰老細(xì)胞數(shù)量也明顯下降。此外，SGLT2抑制劑通過(guò)抑制mTOR信號(hào)通路激活，還能促進(jìn)NRF2核易位，NRF2/ARE信號(hào)通路被激活后表現(xiàn)為抗氧化蛋白表達(dá)增加、氧化應(yīng)激減輕［46-47］。

3.4 Akt/FOXO、胰島素/IGF-1/FOXO信號(hào)通路 FOXO是Akt信號(hào)通路及IIS的下游靶點(diǎn)，具有抗氧化應(yīng)激能力［48］，在延緩內(nèi)皮細(xì)胞衰老中起關(guān)鍵作用［38］。目前，尚無(wú)直接證據(jù)表明，SGLT2抑制劑對(duì)FOXO3基因產(chǎn)生作用，但FOXO3活性的相關(guān)調(diào)控通路提供了部分間接證據(jù)：（1）在CR狀態(tài)下（如使用SGLT2抑制劑），抑制IIS激活可減輕FOXO3的抑制情況［49］。（2）AMPK可以激活FOXO3，靶向調(diào)節(jié)抗應(yīng)激相關(guān)基因［42］。（3）在CR狀態(tài)下（如使用SGLT2抑制劑），BOHB上調(diào)可以導(dǎo)致組蛋白高乙?；?0］，從而誘導(dǎo)FOXO3表達(dá)，最終減輕氧化性損傷［42］；此外，直接輸注BOHB也可以通過(guò)誘導(dǎo)FOXO3表達(dá)而防止缺血-再灌注損傷［50］。（4）SGLT2抑制劑可以通過(guò)SIRT1調(diào)控FOXO3轉(zhuǎn)錄活性，以防止缺氧誘導(dǎo)的線粒體氧化損傷。因此，F(xiàn)OXO作為SGLT2抑制劑延緩壽命的潛在下游靶點(diǎn)，有很大的研究空間。

3.5 其他 在靶器官中，ROS可促進(jìn)促纖維化因子的產(chǎn)生，如轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子（transforming growth factor，TGF）-β，而TGF-β可以介導(dǎo)細(xì)胞外基質(zhì)積累，導(dǎo)致年齡相關(guān)的心肌、腎纖維化、動(dòng)脈粥樣硬化。既往研究報(bào)道，卡格列凈可以促使TGF-β正常表達(dá)，進(jìn)而抑制細(xì)胞外基質(zhì)的積累，且不依賴降糖作用［39，51］；魯格列凈可抑制細(xì)胞間黏附分子1（intercellular adhesion molecule 1，ICAM-1）、IL-1β、IL-6和腫瘤壞死因子α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）表達(dá)［52］；魯格列凈可以減少巨噬細(xì)胞在血管周圍脂肪組織中的積累，并減少新內(nèi)膜增生［53］；恩格列凈可降低CD68、MCP-1、ICAM-1、TNF-α和NADPH氧化酶表達(dá)水平，從而改善內(nèi)皮功能［54］；恩格列凈可以通過(guò)抑制人內(nèi)皮細(xì)胞中的炎癥/NHE/［Na+］c/ROS信號(hào)通路而減輕氧化應(yīng)激［55］。

4 小結(jié)與展望

內(nèi)皮細(xì)胞衰老是一個(gè)涉及氧化應(yīng)激、NO失衡及炎癥等多條信號(hào)通路及相關(guān)蛋白的復(fù)雜生理過(guò)程，且多種信號(hào)通路間又相互聯(lián)系。目前，SGLT2抑制劑抗內(nèi)皮細(xì)胞衰老研究主要集中在單一方面，各信號(hào)通路分子間的橫向研究較少。與其他CR模型如二甲雙胍、雷帕霉素、白藜蘆醇和NAD+前體［56-57］相比，SGLT2抑制劑可能是治療衰老相關(guān)疾病最有前途的藥物，其通過(guò)調(diào)節(jié)多種信號(hào)通路而減輕氧化應(yīng)激、DNA損傷、炎癥反應(yīng)及減少終末器官纖維化、改善內(nèi)皮功能，進(jìn)而發(fā)揮抗內(nèi)皮細(xì)胞衰老及心血管保護(hù)作用［14，19，58-60］。

作者貢獻(xiàn)：馮佳欣進(jìn)行文章的構(gòu)思與設(shè)計(jì)，文獻(xiàn)/資料收集、整理，撰寫(xiě)、修訂論文；盧成志進(jìn)行文章的可行性分析，負(fù)責(zé)文章的質(zhì)量控制及審校，并對(duì)文章整體負(fù)責(zé)、監(jiān)督管理。

本文無(wú)利益沖突。