李永光，徐偉澤，魏鈞伯，沈成興

(1.上海交通大學(xué)附屬第六人民醫(yī)院心內(nèi)科，上海 200233； 2.承德醫(yī)學(xué)院臨床醫(yī)學(xué)系，河北 承德 067000)

研究顯示，糖尿病可導(dǎo)致心力衰竭的發(fā)生率增加2～4倍，且糖尿病心肌病變?cè)?型糖尿病患者中普遍存在，因此正確使用具有心肌獲益的降糖藥物十分重要[1]。二甲雙胍、胰高血糖素樣肽-1受體激動(dòng)劑和鈉-葡萄糖協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(sodium-dependent glucose transporter，SGLT)2抑制劑均具有心血管保護(hù)作用[2]。SGLT2主要定位于近曲小管的S1段近端小管上皮細(xì)胞的刷狀緣膜中[3-4]。SGLT2位于第16號(hào)染色體p11.2著絲粒附近[5]，首次與糖尿病有關(guān)的報(bào)道見(jiàn)于1994年[6]。SGLT2在糖尿病患者、大鼠和db/db小鼠中的表達(dá)均顯著增加，且與腎小球?yàn)V過(guò)、葡萄糖重吸收以及血糖升高相關(guān)[7]。而抑制SGLT2表達(dá)可導(dǎo)致滲透性利尿、血漿容量收縮、葡萄糖重吸收減少以及血漿葡萄糖濃度降低等[8]。雖然在心肌細(xì)胞和心臟中未檢測(cè)到SGLT2，但SGLT1在人、大鼠和小鼠的心臟及心肌細(xì)胞中均高表達(dá)，甚至在心肌缺血、心肌肥厚、心力衰竭和糖尿病心肌中表達(dá)上調(diào)，然而，目前尚無(wú)SGLT2抑制劑與SGLT1之間關(guān)系的研究報(bào)道[9]。此外，多項(xiàng)大規(guī)模、隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)證據(jù)表明，SGLT2抑制劑除了對(duì)糖尿病患者血糖水平、體重、血壓和蛋白尿等參數(shù)產(chǎn)生有益影響外，還可降低心血管疾病和心力衰竭的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)[10-13]?，F(xiàn)就SGLT2抑制劑恩格列凈保護(hù)心肌及調(diào)控線粒體功能的機(jī)制予以綜述。

1 恩格列凈在保護(hù)心肌方面的作用

SGLT2抑制劑保護(hù)心臟的潛在機(jī)制主要包括預(yù)防心臟炎癥和氧化應(yīng)激、拮抗細(xì)胞凋亡、保護(hù)離子穩(wěn)態(tài)以及改善線粒體功能等[7]。Durak等[14]對(duì)另一種SGLT2抑制劑達(dá)格列凈相關(guān)的心臟保護(hù)提出了新見(jiàn)解，即SGLT2抑制劑不一定依靠SGLT2起作用。此外，將達(dá)格列凈用于射血分?jǐn)?shù)降低的心力衰竭患者，可降低心力衰竭導(dǎo)致的死亡風(fēng)險(xiǎn)[15]。另有研究顯示，恩格列凈除可改善血糖參數(shù)外，還有助于改善脂質(zhì)代謝、降低收縮壓，在利尿的同時(shí)又不影響心率[16-17]。

1.1心肌梗死 恩格列凈在糖尿病患者心肌梗死中的作用證據(jù)較充分。如有研究顯示，恩格列凈可改善糖尿病心肌梗死患者心肌左心室短縮分?jǐn)?shù)、縮小心肌梗死面積；同時(shí)，恩格列凈還可降低動(dòng)物體重、血糖和平均動(dòng)脈壓水平，但膽固醇、三酰甘油和晚期糖基化終末產(chǎn)物水平保持不變[17]。研究表明，恩格列凈可通過(guò)降低誘導(dǎo)型一氧化氮合酶的表達(dá)和脂質(zhì)過(guò)氧化作用改善心功能、減少梗死面積，同時(shí)還可改善氧化還原反應(yīng)，其作用機(jī)制與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄活化因子3的抗氧化和抗炎作用有關(guān)；而信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄活化因子3水平增加的同時(shí)還伴有丙二醛水平降低以及心肌誘導(dǎo)型一氧化氮合酶和白細(xì)胞介素-6表達(dá)下調(diào)，同時(shí)恩格列凈還可抑制心肌纖維化以及自噬，從而對(duì)心肌梗死后的心肌重構(gòu)起保護(hù)作用[17-18]。此外，恩格列凈還可保護(hù)心肌梗死造成的急性腎損傷，改善糖尿病心肌梗死患者的預(yù)后[19]。SGLT2抑制劑可降低主要不良心血管事件的發(fā)生率，但對(duì)不穩(wěn)定型心絞痛的發(fā)生無(wú)作用[20]。還有研究提示，SGLT2抑制劑的應(yīng)用可降低心力衰竭入院率及心肌梗死的發(fā)生率[21]。

1.2心力衰竭 恩格列凈在心力衰竭中也具有重要作用。研究證實(shí)，恩格列凈不僅可調(diào)控2型糖尿病患者的尿糖排泄，還可使心血管死亡的相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)降低38%，同時(shí)使因心力衰竭住院的風(fēng)險(xiǎn)降低35%，伴或不伴糖尿病患者的心力衰竭首次住院或心血管死亡復(fù)合終點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)降低；這不僅歸因于患者血糖、體重及血壓的改善，還有其他機(jī)制參與其中，但具體機(jī)制目前尚不清楚[22-23]。在糖尿病心肌中，脂質(zhì)過(guò)氧化產(chǎn)生的4-羥基壬烯酸表達(dá)水平升高，而恩格列凈可通過(guò)抑制心肌鈉氫交換器-1表達(dá)、促進(jìn)線粒體能量代謝，改善線粒體氧化程度，使心肌細(xì)胞壞死、肥大程度降低，從而增強(qiáng)其收縮力；恩格列凈還具有抗炎作用，可使瘦素水平降低、脂聯(lián)素水平升高，從而抑制纖維化程度；此外，恩格列凈也可使機(jī)體間質(zhì)液減少，從而促進(jìn)酮體的生成和利用[24]。而Shao等[7]發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用恩格列凈處理后，糖尿病大鼠射血分?jǐn)?shù)改善，但左心室重構(gòu)被顯著抑制。還有研究者給予3例擴(kuò)張型心肌病患者恩格列凈，每日1次，每次25 mg，共28 d，并于恩格列凈治療前和治療第28天進(jìn)行心臟評(píng)估(包括心力衰竭指標(biāo)、容量狀態(tài)、腎功能、超聲心動(dòng)圖和心內(nèi)膜活檢)，結(jié)果顯示，恩格列凈并不全部有效，其效果取決于沉默信息調(diào)節(jié)因子3(silent information regulator 3，SIRT3)基因是否突變[25]。該研究提示，恩格列凈可以作用于心力衰竭，但并不是對(duì)所有的心力衰竭均有效。

1.3心房顫動(dòng) 恩格列凈在心房顫動(dòng)中的作用仍存在爭(zhēng)議。糖尿病是心房顫動(dòng)的重要危險(xiǎn)因素，而恩格列凈可改善線粒體功能、調(diào)控線粒體合成，從而參與高脂飲食/鏈脲佐菌素誘導(dǎo)的糖尿病大鼠心房重構(gòu)和電重構(gòu)；恩格列凈治療可通過(guò)過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體γ輔激活因子-1α/核呼吸因子-1/線粒體轉(zhuǎn)錄因子A信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路減少糖尿病相關(guān)的心房顫動(dòng)[7]。但另有研究顯示，使用SGLT2抑制劑與使用安慰劑治療的糖尿病患者心房顫動(dòng)發(fā)生率比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[20]。因此，對(duì)糖尿病患者進(jìn)行深入的系統(tǒng)研究可以更好地理解SGLT2抑制劑在心房顫動(dòng)中的潛在應(yīng)用價(jià)值。

1.4其他 恩格列凈在心血管的其他方面也具有一定作用。研究表明，恩格列凈可通過(guò)調(diào)控線粒體功能激活A(yù)MP活化的蛋白激酶(AMP-activated protein kinase，AMPK)，從而恢復(fù)AMP/ATP比值，進(jìn)而抑制動(dòng)力相關(guān)蛋白1 S616磷酸化、增加動(dòng)力相關(guān)蛋白1 S637磷酸化，改善線粒體功能，保護(hù)心肌細(xì)胞，而持續(xù)內(nèi)皮型一氧化氮合酶磷酸化和內(nèi)皮依賴(lài)性舒張可改善微血管密度和灌注[16]。以上研究提示，恩格列凈在治療糖尿病微血管病變中具有調(diào)控和改善作用。此外，恩格列凈還可作用于心肌代謝方面，使心肌傾向于從糖代謝到脂代謝的轉(zhuǎn)變，同時(shí)降低胰島素、血糖、尿酸水平[26]。但該代謝調(diào)整可能加重糖尿病患者心肌缺血，因此心肌脂代謝增加不能解釋其所導(dǎo)致的心血管病死率降低等問(wèn)題。有研究顯示，恩格列凈可清除和使用心肌中的酮體，提高線粒體氧化水平和心肌工作效率，從而降低尿酸、炎癥、氧化應(yīng)激程度以及晚期糖基化終末產(chǎn)物水平[24]。但酮體增加也給臨床工作帶來(lái)較大挑戰(zhàn)，因此恩格列凈在調(diào)控酮體和糖脂代謝方面的作用以及在心血管方面的獲益仍需進(jìn)一步研究。恩格列凈誘導(dǎo)的尿糖和能量損失可以被看作是一種能量消耗模型，它可以增加線粒體的生物生成，模擬食物限制或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，通過(guò)減少核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域樣受體蛋白3炎癥小體的激活起到保護(hù)作用，但其具體機(jī)制仍有待進(jìn)一步研究證實(shí)[27]。

2 恩格列凈調(diào)控線粒體功能

恩格列凈可調(diào)控線粒體功能，而線粒體與細(xì)胞能量代謝、氧化應(yīng)激、炎癥反應(yīng)以及凋亡等密切相關(guān)。其中，線粒體代謝相關(guān)的酶、氧化呼吸鏈、離子通道以及線粒體正常的結(jié)構(gòu)在維持細(xì)胞功能中均具有重要作用。

2.1線粒體酶 恩格列凈通過(guò)調(diào)控線粒體SIRT3參與心肌保護(hù)作用。SIRT3參與清除活性氧，還可抑制細(xì)胞凋亡和腫瘤細(xì)胞形成，對(duì)細(xì)胞核基因表達(dá)、腫瘤、心血管疾病、神經(jīng)保護(hù)、衰老以及代謝調(diào)控等均有深遠(yuǎn)影響[28-30]。經(jīng)恩格列凈處理后，阿霉素誘導(dǎo)的心肌病模型的Toll樣受體9(Toll-like receptor 9，TLR9)可與Beclin1和線粒體SIRT3結(jié)合，從而保護(hù)心臟免受阿霉素毒性；TLR9和SIRT3均是恩格列凈發(fā)揮保護(hù)作用所必需，SIRT3點(diǎn)突變和酶活性降低的擴(kuò)張型心肌病患者TLR9激活減少、線粒體反應(yīng)降低，導(dǎo)致SGLT2抑制劑療效減弱，表明恩格列凈促進(jìn)TLR9激活和心臟誘導(dǎo)的線粒體呼吸速率增加受SIRT3基因調(diào)控；恩格列凈對(duì)線粒體Beclin1-TLR9-SIRT3復(fù)合物的調(diào)控可能是心力衰竭的一種潛在治療策略，而SIRT3相關(guān)通路在其中起重要作用[25]。然而，通過(guò)觀察心肌梗死模型發(fā)現(xiàn)，恩格列凈并未直接改變線粒體鈣潴留能力，恩格列凈預(yù)處理并未激活蛋白激酶B、內(nèi)皮型一氧化氮合酶、糖原合成酶激酶-3β磷酸化，也未激活胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶以及AMPKα磷酸化，但恩格列凈可下調(diào)心肌誘導(dǎo)型一氧化氮合酶和白細(xì)胞介素-6的表達(dá)，且其在減少心肌梗死中的作用可能依賴(lài)于STAT3[17]。另有研究表明，恩格列凈可通過(guò)線粒體合成相關(guān)信號(hào)通路(如過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體γ輔激活因子-1α/核呼吸因子-1/線粒體轉(zhuǎn)錄因子A)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)預(yù)防糖尿病大鼠心肌重構(gòu)[31]。

2.2線粒體呼吸鏈 恩格列凈可作用于線粒體呼吸鏈，而線粒體呼吸鏈?zhǔn)羌?xì)胞提供能量、氧化應(yīng)激、代謝以及增殖調(diào)控的重要組成部分。線粒體呼吸鏈由5種復(fù)合物酶組成，通過(guò)電子傳遞驅(qū)動(dòng)ATP產(chǎn)生，而ATP可作為細(xì)胞過(guò)程的主要能量載體，呼吸鏈活動(dòng)的改變以及線粒體復(fù)合物的組裝均涉及多種人類(lèi)疾病的調(diào)控和進(jìn)展[32]。研究顯示，恩格列凈可增加離體缺血再灌注大鼠心肌線粒體呼吸鏈復(fù)合物Ⅱ的功能，并作用于線粒體內(nèi)膜通透性和解偶聯(lián)，從而改善缺血再灌注后的心肌重構(gòu)；而SGLT2抑制劑可通過(guò)抑制線粒體呼吸鏈復(fù)合物Ⅰ、提高AMP/ADP比值改變AMPK活性，但這種效應(yīng)只在高濃度的卡格列凈中觀察到，在恩格列凈和達(dá)格列凈中并未觀察到[9]。恩格列凈可促進(jìn)HEK-293細(xì)胞內(nèi)的AMPKγ Thr172磷酸化，且可通過(guò)抑制線粒體呼吸鏈復(fù)合物Ⅰ表達(dá)而作用于細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的AMP/ADP起作用[33]。由此可見(jiàn)，不同SGLT2抑制劑的作用信號(hào)通路也不完全相同，這可能導(dǎo)致其作用機(jī)制不同。恩格列凈可通過(guò)線粒體呼吸鏈復(fù)合物Ⅰ和線粒體呼吸鏈復(fù)合物Ⅱ起作用，但目前仍缺乏有力證據(jù)支持。因此，恩格列凈調(diào)控線粒體呼吸鏈的具體機(jī)制仍需未來(lái)進(jìn)一步探索，這也可能是恩格列凈保護(hù)心功能機(jī)制中的重要環(huán)節(jié)。

2.3線粒體離子通道 恩格列凈可作用于離子通道，而線粒體的離子穩(wěn)態(tài)可直接調(diào)節(jié)氧化代謝，任何離子穩(wěn)態(tài)的破壞均會(huì)導(dǎo)致線粒體功能障礙，最終導(dǎo)致心力衰竭。線粒體穩(wěn)態(tài)與線粒體內(nèi)膜電位密切相關(guān)，為了調(diào)節(jié)和維持離子穩(wěn)態(tài)，線粒體膜配備了多種離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，且涉及多個(gè)不同的離子通道[34]。研究顯示，恩格列凈可通過(guò)抑制鈉氫交換器活性導(dǎo)致細(xì)胞質(zhì)鈉離子和鈣離子水平降低、線粒體鈣離子水平升高[22]。目前在哺乳動(dòng)物中共發(fā)現(xiàn)10種鈉質(zhì)子反轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，在心肌細(xì)胞中主要表達(dá)鈉氫交換器-1[35]。而鈉氫交換器-1是細(xì)胞內(nèi)多種信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的重要下游分子，參與介導(dǎo)心肌肥大和心肌纖維化以及心力衰竭的病理生理過(guò)程[36]。恩格列凈可促進(jìn)線粒體生物生成以及酮體氧化增加，導(dǎo)致ATP生成增加，而心肌細(xì)胞質(zhì)中鈉離子和鈣離子水平升高和線粒體中的鈣離子水平降低是心力衰竭和心肌細(xì)胞死亡的驅(qū)動(dòng)因素，恩格列凈可通過(guò)抑制大鼠和兔心臟的鈉氫交換器活性，降低心肌細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的鈉離子水平[22]。恩格列凈還可維持人類(lèi)誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞內(nèi)的鈣平衡，而人類(lèi)誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞中還存在SGLT2，這與既往的研究結(jié)果不一致[37]，仍需未來(lái)研究進(jìn)一步探索。

2.4線粒體合成和超微結(jié)構(gòu) 恩格列凈治療有助于維持糖尿病患者心肌線粒體完整性。線粒體可進(jìn)行復(fù)制、裂變和融合，還可與其他線粒體或細(xì)胞結(jié)構(gòu)形成網(wǎng)絡(luò)，以提高ATP產(chǎn)生的效率并提供細(xì)胞內(nèi)信號(hào)以響應(yīng)生理和病理刺激。線粒體融合與裂變的平衡以及生物合成和復(fù)制的過(guò)程可保證線粒體種類(lèi)的維持與能量需求相適應(yīng)。線粒體的分裂和融合可以使細(xì)胞器的功能障礙部分切割成小的球形碎片，隨后被降解，其中線粒體自噬參與了細(xì)胞凋亡、焦亡以及活性氧的生成[38]。而線粒體分裂可導(dǎo)致線粒體嵴紊亂、膜通透性和促凋亡蛋白釋放以及細(xì)胞死亡，最終導(dǎo)致高血糖心腎損傷，而恩格列凈可保護(hù)糖尿病小鼠心功能及心肌纖維化[16]。經(jīng)恩格列凈治療的db/db小鼠線粒體較大，但線粒體密度保持不變，且小鼠心肌過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體γ輔激活因子-1α和細(xì)胞色素C氧化酶亞基8b信使RNA水平以及細(xì)胞色素C氧化酶亞基4蛋白均發(fā)生改變，但線粒體融合/裂變卻未發(fā)現(xiàn)改變[39]。因此，恩格列凈對(duì)線粒體的作用機(jī)制仍需進(jìn)一步研究驗(yàn)證。

3 小 結(jié)

SGLT2抑制劑恩格列凈在心血管領(lǐng)域用途廣泛，可作用于心力衰竭、急性心肌梗死，但其在心房顫動(dòng)、心肌代謝等方面的作用仍需進(jìn)一步深入研究。雖然恩格列凈在線粒體呼吸鏈復(fù)合物Ⅱ以及線粒體離子通道方面有調(diào)控作用，可通過(guò)SIRT3參與心肌保護(hù)，還可通過(guò)調(diào)控線粒體合成相關(guān)信號(hào)通路(如過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體γ輔激活因子-1α/核呼吸因子-1/線粒體轉(zhuǎn)錄因子A)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)預(yù)防糖尿病大鼠心肌重構(gòu)，但未來(lái)仍需進(jìn)一步探索并評(píng)估其心臟保護(hù)的分子機(jī)制。同時(shí)，SGLT2抑制劑在不同心血管疾病中的作用存在差異，這將有助于細(xì)化評(píng)估糖尿病或非糖尿病患者心血管疾病獲益，為針對(duì)SGLT2抑制劑的臨床試驗(yàn)以及安全應(yīng)用提供依據(jù)。