張丹，馬茜鈺，張錦

1 蘭州大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院，蘭州730000；2蘭州大學(xué)第一醫(yī)院心內(nèi)科甘肅省心血管疾病重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

2017年歐洲心臟病學(xué)會(huì)年會(huì)公布CANTOS研究，使動(dòng)脈粥樣硬化的炎癥假說(shuō)得到了臨床證實(shí)[1]。根據(jù)最新的假設(shè)，炎癥過(guò)程和脂質(zhì)沉積共同促成了動(dòng)脈壁動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的形成[2]。眾多炎癥反應(yīng)參與了動(dòng)脈粥樣硬化的慢性炎癥過(guò)程，其中核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域樣受體蛋白3(NLRP3)炎癥小體在炎癥反應(yīng)中發(fā)揮重要的調(diào)控作用。多項(xiàng)研究顯示，NLRP3炎癥小體的激活可能對(duì)動(dòng)脈粥樣硬化形成與發(fā)展過(guò)程有著重要的促進(jìn)作用[2-3]。鈉—葡萄糖協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白2(SGLT2)抑制劑是通過(guò)減少近曲小管對(duì)葡萄糖的重吸收來(lái)增加尿糖排泄，從而實(shí)現(xiàn)降糖作用的新型降糖藥物[4]。研究發(fā)現(xiàn),除了控制血糖外，SGLT2抑制劑對(duì)于改善動(dòng)脈粥樣硬化性心血管疾病患者的心血管死亡率、全因死亡率等方面也有意外的療效[5]。對(duì)其心血管保護(hù)機(jī)制進(jìn)行進(jìn)一步研究，發(fā)現(xiàn)SGLT2抑制劑可以通過(guò)改善血管內(nèi)皮慢性炎癥反應(yīng)來(lái)預(yù)防和治療動(dòng)脈粥樣硬化[6]。近期的一些基礎(chǔ)研究發(fā)現(xiàn)，SGLT2抑制劑在動(dòng)脈硬化性心血管疾病患者中的獲益似乎與NLRP3炎癥小體的激活受限相關(guān)，其可能的機(jī)制涉及減少氧化應(yīng)激、抑制核因子κB(NF-κB)信號(hào)通路、激活細(xì)胞自噬等方面。本文從SGLT2抑制劑通過(guò)限制NLRP3炎癥小體激活改善血管內(nèi)皮功能的角度，對(duì)其防治動(dòng)脈粥樣硬化的機(jī)制做一綜述。

1 減少氧化應(yīng)激

內(nèi)源性活性氧簇(ROS)是氧化還原反應(yīng)的代謝產(chǎn)物。研究顯示，ROS介導(dǎo)的激活通路是NLRP3炎癥小體響應(yīng)各種外源和內(nèi)源性刺激信號(hào)所必需的一步，在NLRP3的激活中發(fā)揮重要作用[7-8]。LENG等[9]使用鏈脲佐菌素誘導(dǎo)載脂蛋白E敲除小鼠并給予高脂飲食喂養(yǎng)，建立了小鼠糖尿病合并動(dòng)脈粥樣硬化模型，對(duì)實(shí)驗(yàn)組模型小鼠進(jìn)行SGLT2抑制劑達(dá)格列凈灌胃治療。12周后發(fā)現(xiàn)，對(duì)照組模型小鼠的主動(dòng)脈形成了明顯的粥樣硬化斑塊，并且血清和斑塊中的NLRP3蛋白表達(dá)水平及ROS水平均有升高；而實(shí)驗(yàn)組小鼠血糖和脂質(zhì)代謝指標(biāo)及NLRP3蛋白表達(dá)水平較對(duì)照組下降，ROS水平顯著降低，主動(dòng)脈形成的粥樣硬化斑塊也較少。這提示達(dá)格列凈可能通過(guò)降低血糖和血脂來(lái)抑制ROS-NLRP3通路，進(jìn)而減少后續(xù)炎癥因子的產(chǎn)生，減輕血管內(nèi)皮炎癥反應(yīng)，延緩動(dòng)脈粥樣硬化進(jìn)展。一項(xiàng)糖尿病合并脂肪性肝炎小鼠模型的研究發(fā)現(xiàn)，達(dá)格列凈可以降低糖尿病小鼠肝臟組織中ROS水平，從而抑制NLRP3炎癥小體的激活[10]。有體外試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，用腫瘤壞死因子α(TNF-α)處理血管內(nèi)皮細(xì)胞可顯著提高細(xì)胞ROS水平，而加入SGLT2抑制劑恩格列凈或達(dá)格列凈孵育處理則可完全抑制TNF-α誘導(dǎo)的細(xì)胞內(nèi)ROS水平上調(diào)，更直接地顯示了SGLT2抑制劑通過(guò)清除細(xì)胞內(nèi)ROS來(lái)減少氧化應(yīng)激的作用機(jī)制[11]。XU等[12]在非血管內(nèi)皮類(lèi)型細(xì)胞中也發(fā)現(xiàn)，用脂多糖(LPS)誘導(dǎo)的巨噬細(xì)胞可以檢測(cè)到更高的ROS水平和NLRP3炎癥小體活性，在使用高劑量(>20 μmol/L)的SGLT2抑制劑卡格列凈孵育3～12 h后，可觀察到巨噬細(xì)胞中ROS減少、NLRP3炎癥小體相關(guān)炎癥因子的水平降低。然而，該實(shí)驗(yàn)在10 μmol/L的卡格列凈組并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)ROS水平的明顯減降低。此外，JIN等[13]發(fā)現(xiàn)他克莫司可降低分泌胰島素的β細(xì)胞衍生細(xì)胞INS-1和人近端腎小管細(xì)胞HK-2的細(xì)胞活力，并增加ROS的產(chǎn)生；添加恩格列凈后，HK-2表現(xiàn)為細(xì)胞活力增加、ROS水平降低，但在INS-1中則不明顯。上述研究提示，SGLT2抑制劑可通過(guò)降低細(xì)胞內(nèi)ROS水平限制NLRP3炎癥小體的激活，從而延緩動(dòng)脈粥樣硬化的進(jìn)展，且其對(duì)細(xì)胞內(nèi)ROS的影響可能是濃度、抑制劑類(lèi)型和細(xì)胞類(lèi)型依賴(lài)性的。而SGLT2抑制劑在哪些條件下可以降低ROS，其具體通路是什么，目前尚不明確。

2 抑制NF-κB信號(hào)通路

NLRP3炎癥小體的激活涉及多條相互影響的信號(hào)通路，其中NF-κB信號(hào)通路是NLRP3激活過(guò)程中必不可少的一部分[14]。研究顯示，SGLT2抑制劑對(duì)于NLRP3炎癥小體的影響可能與其對(duì)NF-κB信號(hào)通路的抑制相關(guān)。DAS等[15]研究發(fā)現(xiàn)，高糖能夠以時(shí)間依賴(lài)性方式誘導(dǎo)HK-2細(xì)胞中NF-κB信號(hào)通路活化，而使用短發(fā)夾RNA(shRNA)靶向敲低TRAF3交互蛋白2(TRAF3IP2)基因后，高糖誘導(dǎo)的NF-κB信號(hào)通路激活作用明顯減弱，提示高糖誘導(dǎo)的NF-κB信號(hào)通路活化作用是由TRAF3IP2介導(dǎo)的。該研究進(jìn)一步使用恩格列凈處理細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)NF-κB信號(hào)通路的激活同樣可被顯著抑制，并能夠達(dá)到同靶向敲低TRAF3IP2基因相同的效果。這提示高糖是HK-2細(xì)胞中TRAF3IP2依賴(lài)性的NF-κB信號(hào)通路激活誘導(dǎo)劑，而這種誘導(dǎo)作用可被恩格列凈抑制。因此，可以推測(cè)恩格列凈可能通過(guò)降低TRAF3IP2的表達(dá)來(lái)抑制NF-κB信號(hào)通路的激活，進(jìn)一步抑制由NLRP3炎癥小體介導(dǎo)的血管內(nèi)皮炎癥反應(yīng)。在動(dòng)物研究中也發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)恩格列凈治療后的小鼠主動(dòng)脈瘤病變處炎癥反應(yīng)減輕，主動(dòng)脈組織中NF-κB信號(hào)通路相關(guān)蛋白表達(dá)水平降低。研究者認(rèn)為，恩格列凈可以抑制白細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞的相互作用及促炎趨化因子的釋放，從而進(jìn)一步減輕血管炎癥[16]。ARAB等[17]使用三硝基苯磺酸(TNBS)滴注建立炎癥性腸病大鼠模型，并給予達(dá)格列凈抗炎治療，通過(guò)測(cè)定高遷移率族蛋白HMGB1表達(dá)及其同源受體RAGE和NF-κB p65下游因子水平，探討了達(dá)格列凈對(duì)HMGB1蛋白表達(dá)和相關(guān)RAGE/NF-κB信號(hào)通路的影響。結(jié)果顯示，達(dá)格列凈可以通過(guò)抑制HMGB1/RAGE/NF-κB信號(hào)通路活性來(lái)緩解TNBS誘導(dǎo)的結(jié)腸黏膜損傷。以上研究提示，SGLT2抑制劑在人腎小管內(nèi)皮細(xì)胞、血管內(nèi)皮細(xì)胞以及腸上皮細(xì)胞中均可通過(guò)抑制NF-κB信號(hào)通路發(fā)揮其抗炎作用，而這種抗炎作用與NLRP3炎癥小體的激活受限相關(guān)。

3 激活細(xì)胞自噬

細(xì)胞自噬是細(xì)胞在自噬相關(guān)基因的調(diào)控下利用溶酶體降解自身細(xì)胞器和大分子物質(zhì)的過(guò)程，這種過(guò)程對(duì)實(shí)現(xiàn)細(xì)胞代謝、更新某些細(xì)胞器(如線(xiàn)粒體等)并維持細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)有重要作用[18-19]。研究發(fā)現(xiàn)，有關(guān)細(xì)胞自噬過(guò)程的調(diào)控同樣參與了NLRP3炎癥小體的激活，當(dāng)細(xì)胞自噬受到抑制時(shí)，可導(dǎo)致受損線(xiàn)粒體和ROS堆積，最終正向影響NLRP3炎癥小體的活性，從而介導(dǎo)炎癥反應(yīng)[20]。新的研究顯示SGLT2抑制劑介導(dǎo)的細(xì)胞自噬上調(diào)將降低NLRP3炎癥小體表達(dá)，從而減輕心肌細(xì)胞功能障礙和血管內(nèi)皮損傷[21-22]。

XU等[23]用高糖誘導(dǎo)HK-2細(xì)胞后發(fā)現(xiàn)NLRP3炎癥小體的表達(dá)增加，而用達(dá)格列凈處理或SGLT2基因敲除后，這種高糖誘導(dǎo)的NLRP3炎癥小體激活被顯著抑制。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，高糖可以抑制AMPK磷酸化過(guò)程從而降低細(xì)胞自噬水平。AMPK是一種絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，介導(dǎo)自噬過(guò)程的啟動(dòng)，在分解代謝的上調(diào)和合成代謝的失活中起關(guān)鍵作用[24]。該實(shí)驗(yàn)結(jié)果提示，達(dá)格列凈可呈劑量依賴(lài)的形式恢復(fù)磷酸化AMPK(p-AMPK)，恢復(fù)由高糖誘導(dǎo)降低的細(xì)胞自噬水平，從而抑制NLRP3炎癥小體的激活。YE等[25]在體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，暴露于脂多糖的心肌細(xì)胞p-AMPK/AMPK降低，達(dá)格列凈和AMPK激活劑(A769662)均可增加AMPK磷酸化，而在使用AMPK抑制劑(化合物C)處理后可以完全阻斷達(dá)格列凈對(duì)AMPK磷酸化的提升作用。這種對(duì)AMPK磷酸化的增強(qiáng)作用也存在于結(jié)腸炎大鼠模型中，此外，研究者還發(fā)現(xiàn)達(dá)格列凈可上調(diào)自噬相關(guān)蛋白Beclin1、下調(diào)泛素結(jié)合蛋白p62/SQSTM1的表達(dá)以提高細(xì)胞自噬水平[17]。不僅是達(dá)格列凈，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)也發(fā)現(xiàn)恩格列凈治療可以激活A(yù)MPK在心肌中的表達(dá)并增強(qiáng)細(xì)胞自噬，同時(shí)降低了促炎細(xì)胞因子IL-6、TNF-α和MCP-1在心臟中的mRNA水平[26]。一項(xiàng)研究腎小球自噬在糖尿病腎病中作用的實(shí)驗(yàn)也發(fā)現(xiàn)，恩格列凈增加了足細(xì)胞中自噬體和自體溶酶體的體積密度，提示恩格列凈有激活細(xì)胞自噬的作用[27]。另有研究顯示，卡格列凈也具有類(lèi)似的通過(guò)激活自噬介導(dǎo)的抗炎作用[28]。此外，研究者還發(fā)現(xiàn)SGLT2抑制劑可以通過(guò)激活SIRT1/PGC-1α/FGF21信號(hào)通路來(lái)促進(jìn)自噬[29]。

綜上所述，SGLT2抑制劑可以通過(guò)減少氧化應(yīng)激、抑制NF-κB信號(hào)通路、激活細(xì)胞自噬等機(jī)制來(lái)抑制NLRP3炎癥小體的激活，從而減輕內(nèi)皮炎癥損傷、抑制動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的形成。上述機(jī)制間可能存在串?dāng)_關(guān)系，如細(xì)胞內(nèi)ROS水平增加可促進(jìn)NF-κB信號(hào)通路的激活和細(xì)胞自噬的啟動(dòng)；細(xì)胞自噬可通過(guò)清除作用降低細(xì)胞內(nèi)ROS水平，抑制NF-κB信號(hào)通路的激活等。盡管很多研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)SGLT2抑制劑改善內(nèi)皮功能的心血管保護(hù)機(jī)制，但仍缺乏直接構(gòu)建動(dòng)脈粥樣硬化動(dòng)物模型中的相關(guān)數(shù)據(jù)。到目前為止，尚沒(méi)有直接臨床數(shù)據(jù)支持SGLT2抑制劑與NLRP3炎癥小體的表達(dá)關(guān)系，也沒(méi)有確鑿的證據(jù)表明SGLT2抑制劑對(duì)內(nèi)皮功能起保護(hù)作用可以抑制動(dòng)脈粥樣硬化的進(jìn)展。這些都將成為接下來(lái)SGLT2抑制劑在心血管領(lǐng)域的重要研究方向，為臨床上更有針對(duì)性地治療動(dòng)脈粥樣硬化提供依據(jù)。