《Biochemical Pharmacology》：Soluble guanylate cyclase stimulator vericiguat alleviates skeletal muscle injury and exercise capacity decline in ApoE-/- mice by inhibiting oxidative stress and repairing mitophagy
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动脉粥样硬化小鼠模型中，vericiguat通过修复sGC-cGMP-PKG通路改善运动能力并减轻骨骼肌损伤，机制涉及抗炎、抗氧化应激、改善线粒体功能及调节自噬。
李玉琳|胡博昂|肖普源|韩璐|童周杰|贾旭|焦雅琼|宋明|王志豪|张伟|尚圆圆|钟明
国家罗冰理论创新与转化重点实验室，教育部、国家卫生健康委员会、中国医学科学院和山东省心血管重塑与功能研究重点实验室，山东大学齐鲁医院心内科，济南250012，中国
摘要
动脉粥样硬化患者会出现运动能力下降和骨骼肌损伤。可溶性鸟苷酸环化酶激动剂维库卡特（vericiguat）除了用于治疗心力衰竭外，还对血管和肾脏具有保护作用，但其对骨骼肌的影响尚不清楚。本研究旨在探讨维库卡特是否能够改善动脉粥样硬化ApoE-/-小鼠的运动能力并减轻骨骼肌损伤。维库卡特剂量依赖性地增加了前肢抓握力、悬吊耐力和竭尽全力跑步的时间，并降低了肌酸激酶和乳酸脱氢酶的水平，这些效果与斑块负荷的改善无关。在维库卡特组中，cGMP和PKG1α的表达水平、骨骼肌的横截面积以及慢肌纤维的比例均呈剂量依赖性增加。维库卡特还降低了骨骼肌中的IL-6、TNF-α和MitoROS水平，同时提高了SOD水平、GSH/GSSG比值、线粒体含量和膜电位。在自噬信号通路中，维库卡特组中骨骼肌的p62表达减少，而PINK、Parkin和LC3-II/I的表达增加。研究表明，维库卡特通过修复受损的sGC-cGMP-PKG通路，同时减少骨骼肌萎缩、炎症和氧化应激，改善线粒体功能和自噬，从而改善了动脉粥样硬化小鼠的运动能力并减轻骨骼肌损伤。
引言
动脉粥样硬化性心血管疾病（ASCVD）是全球死亡和发病率的主要原因[1]。除了大血管外，动脉粥样硬化还影响许多非血管组织，如骨骼肌。骨骼肌占人体静息代谢率的40%，并提供全身30%至50%的蛋白质储备[2]。在ASCVD患者中，骨骼肌损伤表现为肌肉减少（sarcopenia）和运动耐受力下降，这越来越被认为是严重影响生活质量的主要并发症[3,4]。心脏康复是ASCVD的关键临床管理手段，可以增强肌肉力量和运动耐力，同时减缓动脉粥样硬化的进展[5]。运动是心脏康复的重要组成部分。有氧运动对血脂、血管炎症和整体身体健康有积极作用[6]，并可以降低心血管死亡率[7]。这些益处部分是通过抑制炎症和氧化应激以及改善线粒体功能来实现的[8]。药物治疗是心脏康复的五大干预措施之一，但目前缺乏针对骨骼肌（运动的主要效应器）的有效药物。如果药物治疗能够改善动脉粥样硬化和肌肉功能，将对ASCVD患者的心脏康复非常有益。
NO-sGC-cGMP-PKG通路与多种心血管疾病有关。可溶性鸟苷酸环化酶（sGC）激动剂通过增强环状鸟苷单磷酸（cGMP）的产生，对心肌缺血-再灌注损伤、心力衰竭和炎症具有保护作用[9,10]。作为首个获批用于心力衰竭的sGC激动剂，维库卡特既通过提高sGC对一氧化氮（NO）的敏感性，也通过直接刺激sGC来发挥作用，从而提高cGMP水平并改善靶器官功能[11]。VICTORIA研究和SOCRATES-REDUCED研究证明了维库卡特在减少HFrEF患者的心血管死亡或心力衰竭住院率以及降低高敏C反应蛋白（hs-CRP）水平方面的有效性[12]。其他研究还表明，维库卡特可以降低肺动脉高压、减轻缺血-再灌注损伤并改善肾功能[9,14]。维库卡特还预计对骨骼肌、脂肪组织和其他器官具有多方面的保护作用，具有广泛的应用前景。
氧化应激和线粒体功能障碍是动脉粥样硬化导致骨骼肌损伤的重要机制[15]，这两者都受到NO-sGC-cGMP-PKG信号通路的调节[16]。过量的循环胆固醇会引发内皮功能障碍，导致炎症因子和活性氧（ROS）水平升高[17,18]。sGC中的Fe2+含血红素会被过量的ROS氧化，从而影响sGC与NO的结合，降低cGMP水平[19]。氧化应激是线粒体功能障碍的主要原因，会损害线粒体生物合成和自噬等多种过程。Cinaciguat和riociguat已被发现通过抑制炎症和氧化应激以及改善线粒体功能障碍而在多种疾病中发挥保护作用[20,21]。多项实验和临床前研究表明，sGC激动剂YC-1[22]和riociguat[23]可以改善动脉粥样硬化。因此，我们推测维库卡特可能通过修复受损的sGC通路进一步抑制炎症和氧化应激，修复自噬，并减轻动脉粥样硬化中的骨骼肌损伤。
在本研究中，通过给缺乏载脂蛋白E（ApoE-/-）的小鼠喂食高脂饮食来建立动脉粥样硬化模型，以探讨维库卡特在减轻骨骼肌损伤方面的疗效和机制。
章节摘录
动物和实验处理
所有动物实验均遵循山东大学齐鲁医院动物实验伦理委员会的指导方针并获得批准。从SPF（北京，中国）生物技术有限公司购买了8周大的雄性ApoE-/-小鼠。所有小鼠均喂食高脂饮食（HFD；40%脂肪和1.25%胆固醇），并在22°C下进行12/12小时的光照-黑暗周期饲养，食物和水自由供应。12周后，小鼠被随机分为3组
维库卡特改善了ApoE-/-小鼠的运动能力并减轻了骨骼肌损伤
经过8周的维库卡特或安慰剂治疗后，主动脉油Red O染色显示，3 mg/kg/d和10 mg/kg/d剂量组ApoE-/-小鼠的动脉粥样硬化病变面积小于安慰剂组（p<0.05，图1A，B），而10 mg/kg/d组的小鼠病变面积比3 mg/kg/d组更显著减少（p<0.05）。血清脂质谱显示，与安慰剂组相比，3 mg/kg/d和10 mg/kg/d组的小鼠TC、TG和LDL-C水平有所下降
讨论
在本研究中，我们发现可溶性鸟苷酸环化酶激动剂维库卡特通过修复受损的sGC-cGMP-PKG通路，独立于斑块负荷的改善，改善了动脉粥样硬化小鼠的运动能力和骨骼肌损伤。此外，维库卡特还能减少骨骼肌萎缩、炎症和氧化应激，并改善动脉粥样硬化小鼠的线粒体功能和自噬。
在诊断方面已经取得了显著进展
CRediT作者贡献声明
李玉琳：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，数据可视化，验证，监督，软件使用，资源管理，项目管理，方法学设计，实验设计，数据分析，概念构思。胡博昂：项目管理，方法学设计，实验设计，数据分析。肖普源：数据分析。韩璐：数据分析。童周杰：数据分析，概念构思。贾旭：数据分析，
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能会影响本文报告工作的财务利益或个人关系。
