鈉-葡萄糖共轉運蛋白2抑制劑防治動脈粥樣硬化的作用機制

左慶娟、馬賽綜述，郭藝芳審校

糖尿病與心血管疾病密切相關，動脈粥樣硬化（AS）性心血管疾?。ˋSCVD）是2型糖尿?。═2DM）致死、致殘的主要原因。因此，治療T2DM的主要目的在于，在降低急性高血糖事件與微血管并發癥發生風險的同時，更有效地降低心血管事件發生風險。鈉-葡萄糖共轉運蛋白2（SGLT2）抑制劑通過選擇性抑制SGLT2來減少腎小管中葡萄糖的重吸并增加尿糖排泄，發揮降糖作用。近年來先后公布的多項大規模隨機臨床試驗證實，SGLT2抑制劑可降低T2DM患者的心血管死亡率、全因死亡率、心力衰竭住院率。在合并ASCVD的T2DM患者中，SGLT2抑制劑治療對主要不良心血管事件風險的降低幅度更大[1]。改善心血管和腎臟結局的新型抗高血糖藥物臨床應用中國專家建議，SGLT2抑制劑可作為合并 ASCVD或伴有 ASCVD高危因素的 T2DM患者的首選藥物之一[2]。但目前尚不明確SGLT2抑制劑的心臟保護機制。本文結合現有臨床與基礎研究證據，總結SGLT2抑制劑防治ASCVD的可能機制。

1 改善血管內皮功能

高血壓與高膽固醇血癥等均可通過不同的機制影響血管內皮功能。內皮功能受損在AS的發生、發展過程中起著關鍵作用，通常伴隨著氧化應激和炎癥反應。以脂蛋白E基因敲除（ApoE-/-）小鼠為基礎的研究顯示，鏈脲佐菌素（STZ）誘導的糖尿病模型小鼠血漿環氧合酶衍生的類花生酸（如前列腺素E2和血栓烷素B2）水平明顯升高，且乙酰膽堿內皮依賴性血管舒張作用顯著受損。恩格列凈治療8周可顯著降低類花生酸的血漿水平，并逆轉內皮依賴性血管舒張功能損害[3]。衍生的類花生四烯酸在血管調節中具有多種作用。血栓烷素B2的前體前列腺素E2和血栓烷素A2可促進炎癥反應加重。恩格列凈還可通過保護動脈內皮細胞糖萼的完整性，恢復內皮細胞對受損的糖萼的機械轉導反應，減少腹主動脈內皮細胞炎癥反應[4]。血糖升高可增加晚期糖基化終產物的形成，及通過特定受體的信號傳遞，增加活性氧（ROS）生成，導致血管功能障礙和靶器官損害。通過降低糖尿病大鼠的血糖，恩格列凈可減輕主動脈和血液中的氧化應激，促進內皮功能恢復[5]。Rahadian等[6]也發現，卡格列凈可以改善糖尿病ApoE-/-小鼠主動脈內皮舒張功能，明顯減少動脈中炎癥因子如細胞內黏附分子-1（ICAM-1）、血管細胞黏附分子-1（VCAM-1）以及煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶底物NOX2和p22phox的表達，減輕動脈炎癥反應和氧化應激。

血管舒張功能受多種機制調節，其中內皮細胞分泌的一氧化氮（NO）最為重要。NO主要由內皮型一氧化氮合成酶（eNOS）合成。體外實驗表明，作為晚期糖基化終產物前體，丙酮醛通過抑制人臍靜脈內皮細胞eNOSSer1177和蛋白激酶B （Akt）的磷酸化，并促使eNOSThr495和p38絲裂原活化蛋白激酶（p38 MAPK）磷酸化，增加內皮的炎癥反應。由于內皮細胞幾乎不表達SGLT2，卡格列凈可能通過其降糖作用間接激活Akt-eNOS途徑，減輕炎癥反應[6]。內皮功能障礙是小鼠AS的啟動環節，SGLT2抑制劑通過保護內皮功能，預防AS的發生、發展。

近年來亦有相關臨床試驗研究了SGLT2抑制對血管內皮功能的影響。比如，恩格列凈對T2DM合并心血管疾病患者內皮功能影響（EMBLEM）試驗的主要終點為恩格列凈治療24周后反應性充血外周動脈彈力測定法衍生的內皮功能的替代標志物——反應性充血指數（RHI）的變化，其結果顯示，恩格列凈對T2DM合并心血管疾病患者的RHI無顯著影響[7]。同樣，Kong等[8]觀察到，達格列凈治療8周并未改變T2DM患者的RHI。達格列凈對早期T2DM患者內皮功能和血糖控影響研究（DEFENS）采用血流介導的血管擴張功能（FMD）來評估內皮功能，其結果表明，在糖化血紅蛋白水平＞ 7.0%的亞組患者中，達格列凈聯合二甲雙胍治療16周可增加患者的FMD[9]。SGLT2抑制劑可能對血糖控制欠佳的T2DM患者內皮功能的改善作用較明顯。

2 對巨噬細胞的作用

炎癥可能是AS進展的關鍵環節，炎癥標志物通常與疾病活動和急性冠狀動脈事件發生風險相關[10]。比如，糖尿病和肥胖患者的AS發展與炎癥有關。巨噬細胞是主要的炎癥細胞，可促進AS的進展。一方面，巨噬細胞是AS病變中細胞組成的主要部分，其分泌的某些細胞因子可能改變局部環境并導致病變不穩定和疾病發展；另一方面，巨噬細胞可通過吞噬氧化型低密度脂蛋白形成泡沫細胞，壞死的泡沫細胞可以形成脂質核心，而脂質核心是AS的主要組成部分[11]。

研究表明，主動脈中白細胞分類抗原（CD）68+細胞的浸潤是AS的早期征象，達格列凈可顯著減少糖尿病大鼠主動脈外膜中CD68+巨噬細胞的積累，有助于預防與T2DM相關的早期AS[12]。多項動物實驗表明，SGLT2抑制劑可明顯減少AS病變區巨噬細胞的積聚[3,6,13-16]。Pennig等[16]通過給C57BL/6J小鼠注射低密度脂蛋白受體和B族Ⅰ型清道夫受體反義寡核苷酸后予以高脂飲食及腹腔注射STZ構建糖尿病性AS動物模型，用來研究AS的進展和消退，結果發現，恩格列凈可使該模型小鼠的AS斑塊明顯縮小，CD68+巨噬細胞減少，可能與恩格列凈顯著抑制斑塊內巨噬細胞的增殖和降低白細胞對血管壁的黏附力有關。

在AS病變的局部慢性炎癥反應中，ROS激活Nod樣受體蛋白3（NLRP3）炎性小體，促進巨噬細胞釋放白細胞介素（IL）-1和IL-18。達格列凈的抗AS作用可能與巨噬細胞通過ROS-NLRP3-caspase-1途徑抑制IL-1的分泌有關[13]。另有細胞實驗表明，丙酮醛可顯著增加小鼠巨噬細胞系RAW264.7細胞中單核細胞趨化蛋白-1（MCP-1）、腫瘤壞死因子-α、VCAM-1等炎癥分子的表達和c-Jun氨基末端激酶（JNK）和p38 MAPK的磷酸化水平，而JNK和p38 MAPK是血管炎癥的信號分子[3]。SGLT2抑制劑可通過降糖作用減輕巨噬細胞的上述促炎反應。

泡沫細胞的形成受以下因素的調控：（1）清道夫受體：例如CD36和凝集素樣低密度脂蛋白受體1（Lox-1）；（2）膽固醇?；D移酶1（ACAT1）：一種用于膽固醇酯化的限速酶；（3）腺嘌呤核苷三磷酸結合盒轉運蛋白A1（ABCA1）和腺嘌呤核苷三磷酸結合盒亞家族G成員1：介導的游離膽固醇外排。Terasaki等[17]發現，在糖尿病小鼠和糖尿病ApoE-/-小鼠這兩種小鼠模型的腹腔巨噬細胞中，Lox-1和ACAT1的基因表達上調，而ABCA1的基因表達下調。SGLT2抑制劑可使這些基因表達正?；?，抑制泡沫細胞的形成，有效預防AS斑塊的形成。上述多項動物及細胞實驗表明，SGLT2抑制劑可減少主動脈和AS斑塊內巨噬細胞的浸潤、減輕巨噬細胞相關的炎癥反應、抑制泡沫細胞的形成等，從而有效防治AS病變。

3 增強斑塊的穩定性

遷移到AS病變中的平滑肌細胞能夠產生膠原纖維，膠原纖維是病變中纖維帽的主要來源。纖維帽中平滑肌細胞的減少或巨噬細胞的增加可使纖維帽變薄并容易破裂，構成斑塊不穩定因素。

有研究顯示，達格列凈能增加糖尿病性ApoE-/-小鼠AS病變中平滑肌細胞數量，恩格列凈可增加AS小鼠AS斑塊內膠原蛋白含量，有利于增加斑塊的穩定性[13,16]。在AS晚期，金屬基質蛋白酶（MMP）降解富含膠原蛋白的細胞外基質，使斑塊易于破裂。MCP-1促進AS病變中單核細胞或巨噬細胞積聚，MCP-1是斑塊不穩定的直接因素。MCP-1可誘導人內皮細胞MMP-2以及人平滑肌細胞MMP-9的表達，這兩種MMP通過降解細胞外基質發揮作用，都是參與斑塊失穩的關鍵因素[18]。MMP組織抑制因子（TIMP）則可抑制MMP的表達，MMP和TIMP之間的平衡可作為評估MMP整體膠原活性的指標。研究表明，與對照組比較，卡格列凈組ApoE-/-小鼠AS斑塊縮小，VCAM-1減少，MCP-1信使RNA（mRNA）表達降低，而平滑肌細胞增多，膠原蛋白含量增多，TIMP-1mRNA表達增多，TIMP-1/MMP-2mRNA比值增高[15]?？ǜ窳袃艨赡芡ㄟ^降低MCP-1、VCAM-1等的表達，增加TIMP-1/MMP-2比值，提高AS斑塊的穩定性。

然而，另有研究報道，SGLT2抑制劑魯格列凈治療ApoE-/-小鼠1周后，主動脈壁MMP-2和MMP-9表達減少，但AS斑塊中MMP-2和MMP-9表達沒有明顯減少[19]。體外實驗顯示，恩格列凈對大鼠主動脈平滑肌細胞的增值無明顯影響，且對血小板源性生長因子誘導的大鼠主動脈平滑肌細胞定向遷移無抑制作用[14]。Dimitriadis等[20]發現，恩格列凈可以降低ApoE-/-小鼠動脈斑塊內MMP-9表達，誘導TIMP-1表達，TIMP-1/MMP-2蛋白比率增加，但是斑塊膠原蛋白含量沒有明顯差異。因此除上述因素外，SGLT2抑制劑還有可能通過其他途徑影響平滑肌細胞和膠原蛋白或其他因素增強斑塊的穩定性。目前關于SGLT2抑制劑對斑塊穩定性影響的研究數據較少，且多數從斑塊病灶中mRNA水平評估影響斑塊穩定的因素。因此，需要更多研究來探索SGLT2抑制劑增強斑塊穩定性的機制。

4 對動脈粥樣硬化危險因素的影響

大量臨床試驗觀察了SGLT2抑制劑對AS危險因素的作用。SGLT2抑制劑通過可逆地抑制腎小管SGLT2，減少葡萄糖的重吸收并增加尿糖排泄，發揮降血糖作用，這是一種獨立于胰島β 細胞功能和胰島素抵抗的機制。除降糖作用外，SGLT2抑制劑對血壓、體重、脂代謝紊亂等其他危險因素也有改善作用。

SGLT2抑制劑可不同程度地降低收縮壓與舒張壓，亦可降低T2DM合并杓型或非杓型高血壓患者的平均24 h血壓[21]。SGLT2抑制劑的降壓機制可能與滲透利尿和輕度利鈉作用有關[22]。

多數臨床研究發現，SGLT2抑制劑治療可導致T2DM患者高密度脂蛋白膽固醇和低密度脂蛋白膽固醇（LDL-C）水平升高。雖然SGLT2抑制劑使LDL-C水平升高，但未觀察到致AS較強的小而密LDL-C水平升高[23]；此外在最佳降脂治療的情況下，血脂得到良好控制時，達格列凈對血漿LDL-C水平沒有明顯影響[24]。SGLT2抑制劑升高LDL-C的機制可能是LDL-C血漿清除率降低和富含甘油三酯的脂蛋白的脂解增加的結果[25]。最近有研究報道，SGLT2抑制劑也可能通過硫肝蛋白糖依賴的清除機制或膽汁酸途徑增加低密度脂蛋白受體基因敲除小鼠中脂蛋白的清除，降低膽固醇并改善AS[26]。

超重或肥胖的T2DM患者接受SGLT2抑制劑治療后，體重可有明顯下降，且主要是包括內臟脂肪在內的脂肪質量的減少，相關機制可能與SGLT2抑制劑升高脂聯素水平有關[27]。此外，SGLT2抑制劑在引起脂肪組織質量減少和細胞外液瞬時丟失的同時，伴有腎素-血管緊張素-醛固酮系統的上調，但不會導致細胞外液的永久性減少[28]。心外膜脂肪是位于心肌和心包內臟層之間的脂肪組織，流行病學調查顯示，心外膜脂肪體積與AS和冠狀動脈事件的發生風險呈正相關[29]?，F有研究發現，SGLT2抑制劑可減小心外膜脂肪體積[30-31]。

動物實驗顯示，SGLT2抑制劑可通過不同程度影響上述危險因素來改善小鼠的AS[3,6,14-15,20]，但SGLT2抑制劑對體重、血脂、血壓等的影響結果不一致，可能是由于所用AS動物模型不同、飲食結構不統一、干預藥物的劑量和療程存在差異等因素造成的。

5 其他

胰島素抵抗可以促進AS斑塊的形成和進展。SGLT2抑制劑可降低胰島素分泌和組織對葡萄糖的利用，改善T2DM患者的胰島素敏感性[32]。Han等[14]報道，恩格列凈可以改善高脂飲食誘導ApoE-/-小鼠的AS病變，其部分機制可能是通過調節Akt-GSK-3β 途徑增加胰島素敏感性，改善胰島素抵抗。有研究報道，血管周圍脂肪組織在生理和病理條件下調節血管功能，血管周圍脂肪組織的炎癥與AS的發展有關[33]。高血糖可增加血管周圍脂肪組織巨噬細胞浸潤和炎癥分子表達。新近研究發現，與非治療組相比，恩格列凈組糖尿病性ApoE-/-小鼠血管周圍脂肪組織MCP-1、ICAM-1、VCAM-1、CD68和p47phox等多種炎性分子的表達減少，部分解釋了恩格列凈對小鼠AS的改善作用[3]。Dimitriadis等[20]發現，在恩格列凈組和對照組ApoE-/-小鼠的主動脈中均有表達鈉-葡萄糖共轉運蛋白-1（SGLT1）mRNA，而SGLT2mRNA僅有極少表達，推測SGLT2抑制劑通過SGLT1直接作用于主動脈并減緩AS的進展。

6 總結與展望

現有的研究數據表明，SGLT2抑制劑在高血糖、高血壓、脂代謝異常、肥胖等多種危險因素，以及與AS發生、發展密切相關的內皮細胞、巨噬細胞、平滑肌細胞功能等方面具有多效性作用。本文總結的相關機制部分解釋了SGLT2抑制劑的心血管保護作用，也為臨床實踐中SGLT2抑制劑用于防治ASCVD提供了可行的理論依據。然而，SGLT2主要存在于腎臟，在心血管系統及其他組織器官幾乎不表達。SGLT2抑制劑有可能通過SGLT1或類似的轉運蛋白體發揮抗AS作用。臨床上評估SGLT2抑制劑對T2DM患者的內皮功能、動脈血管緊張度、膽固醇等方面的臨床數據較多，缺乏反映AS斑塊大小或易損程度的直接數據。目前相關動物實驗多數以高脂飲食誘導ApoE-/-小鼠構造AS的經典模型，合并或不合并STZ誘導的血糖升高。此類模型更接近于1型糖尿病合并AS，臨床中卻以T2DM更多見。由此所得的結果無法直接推斷于臨床，相關機制或許存在偏差。因此，我們需要構建更多的AS動物模型，從更廣且更深入的動物及臨床試驗進一步探索SGLT2抑制劑的AS保護機制，為ASCVD的防治提供新策略。

利益沖突：所有作者均聲明不存在利益沖突