Miglustat 靶向 UGCG 改善心脏纤维化:开启心脏疾病治疗新希望

【字体: 时间:2025年02月12日 来源:Molecular Medicine 6

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  为探究 Miglustat 对 β-AR 过度激活诱导的心脏纤维化的作用,研究发现 Mig 可改善该病症,UGCG 或为潜在靶点。

  

心脏纤维化研究新突破:Miglustat 的神奇功效

在心血管疾病的庞大 “家族” 中,心脏纤维化(Cardiac fibrosis)宛如一颗隐藏的 “定时炸弹”,悄无声息地威胁着全球无数人的健康。它可不是一个 “单打独斗” 的角色,常常与众多心血管疾病相伴相生,像心肌梗死、扩张型心肌病、高血压等,而且最终还可能将患者拖入心力衰竭(Heart failure,HF)的深渊。心力衰竭可不是一般的疾病,它是各种心脏疾病发展到严重阶段的 “终极大 BOSS”,是一种复杂的临床综合征,严重影响患者的生活质量和寿命。
在心脏纤维化的发展过程中,交感神经系统的过度激活扮演了一个 “帮凶” 的角色。当交感神经系统过度兴奋,血浆中的儿茶酚胺水平就会升高,这就如同给心脏纤维化的 “火焰” 添了一把柴,加速了心肌纤维化的进程。而异丙肾上腺素(Isoproterenol,ISO)作为 β- 肾上腺素能受体(β-Adrenergic receptor,β-AR)的非选择性激动剂,能够持续激活 β-AR,进而诱导心脏纤维化。此前,已有研究表明 β- 阻滞剂(如美托洛尔)对治疗心力衰竭患者的心脏纤维化有一定益处,但寻找一种更有效的治疗药物仍然是医学领域的迫切需求。
Miglustat(Mig)原本是用于治疗戈谢病和尼曼 - 匹克病 C 型的化疗药物,近年来研究发现它在抗纤维化方面展现出了潜力,在肺纤维化和肝纤维化的治疗中都取得了不错的效果。然而,它在心脏纤维化领域的作用还是一个未解之谜。与此同时,UDP - 葡萄糖神经酰胺糖基转移酶(UDP-glucose ceramide glycosyltransferase,UGCG)在心脏中的功能逐渐受到关注,虽然它在心脏中有着重要作用,但在心脏成纤维细胞中的具体角色还不清楚。在这样的背景下,来自南开大学药学院等机构的研究人员展开了一项意义重大的研究,试图揭开 Miglustat 与心脏纤维化之间的神秘面纱,该研究成果发表在《Molecular Medicine》杂志上。
研究人员为了深入探究 Miglustat 对心脏纤维化的影响,采用了多种关键技术方法。在动物实验方面,选用雄性 C57BL/6J 小鼠,构建 ISO 诱导的心脏纤维化小鼠模型,并将小鼠分为对照组(CON)、ISO 组、Mig 不同剂量处理组(ISO + Mig 150 mg/kg、ISO + Mig 300 mg/kg)以及阳性药美托洛尔(Metoprolol,Met)处理组(ISO + Met 30 mg/kg)。通过超声心动图测量心脏功能相关指标,如左心室舒张末期内径(LVID;d)、左心室收缩末期内径(LVID;s)、左心室后壁厚度(LVPW;d)、左心室舒张末期容积(LVEDV)、左心室收缩末期容积(LVESV)和左心室射血分数(LVEF)等;利用天狼星红染色、免疫组化染色以及蛋白质免疫印迹(Western blot)、实时荧光定量聚合酶链反应(QRT-PCR)等技术检测心脏纤维化相关指标。在细胞实验中,分离培养新生大鼠心脏成纤维细胞(Neonatal rat cardiac fibroblasts,NRCFs)和新生大鼠心肌细胞(Neonatal rat cardiomyocytes,NRCMs),通过 CCK-8 法检测细胞活力,运用细胞转染技术敲低 UGCG 表达,借助免疫荧光技术观察相关蛋白表达情况。
研究结果令人振奋,Miglustat 展现出了强大的心脏保护能力。首先,在体内实验中,Miglustat 显著改善了 ISO 诱导的心脏功能障碍。超声心动图结果显示,ISO 组小鼠心脏功能明显下降,而 Miglustat 处理组小鼠的 LVESV、LVEDV、LVEF 和 LVFS 等指标得到了显著改善,心脏大小、心脏重量与体重比(HW/BW)、心脏重量与胫骨长度比(HW/TL)也恢复到接近正常水平,同时,心力衰竭的重要指标心房钠尿肽(ANP)和脑钠尿肽(BNP)的表达也明显降低。其次,Miglustat 有效抑制了 ISO 诱导的心脏纤维化。天狼星红染色结果显示,ISO 组心脏组织纤维化区域明显增加,而 Miglustat 处理组纤维化程度显著减轻;免疫组化染色和 QRT-PCR、Western blot 结果也表明,Miglustat 能够降低心脏纤维化相关蛋白和基因(如 Col-I、Col-III、Fn、CTGF、PCNA、α-SMA)的表达。
在体外实验中,Miglustat 同样表现出色。它显著抑制了 ISO 诱导的 NRCFs 激活,减少了细胞增殖,降低了 ECM 沉积相关蛋白和基因的表达,抑制了细胞向肌成纤维细胞的转分化。此外,Miglustat 还抑制了 ISO 诱导的心肌细胞凋亡,降低了促凋亡蛋白 Bax 的表达,增加了抗凋亡蛋白 Bcl-2 的水平。
深入探究其作用机制发现,Miglustat 通过抑制 ERK、STAT3、Akt 和 GSK3β 信号通路发挥抗纤维化作用。在体内外实验中,Miglustat 均能显著降低这些信号通路中关键蛋白的磷酸化水平,从而抑制了心脏纤维化的进程。同时,研究人员还发现 UGCG 在心力衰竭患者和 ISO 诱导的心脏纤维化小鼠中表达上调,且 Miglustat 对心脏纤维化的改善作用依赖于 UGCG。敲低 UGCG 后,Miglustat 抑制 NRCFs 激活和心脏纤维化的能力明显减弱。
综上所述,该研究证实了 Miglustat 能够通过靶向 UGCG 改善 ISO 诱导的心脏纤维化,UGCG 有望成为治疗心脏纤维化的潜在靶点。这一研究成果为心脏纤维化的治疗提供了新的方向和理论依据,为开发新型治疗药物奠定了基础。然而,目前的研究也存在一些局限性,例如 Miglustat 对心肌细胞凋亡的影响是否完全依赖于 UGCG 还需要进一步探究,β-AR 下游信号通路与 TGF-β 信号通路之间的相互作用机制也有待深入研究。未来,还需要更多的研究来进一步验证这些发现,并探索 Miglustat 在临床治疗中的应用潜力,期待 Miglustat 能为广大心脏纤维化患者带来新的希望,开启心脏疾病治疗的新篇章。
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