达格列净通过激活AMPKα/Smad信号通路抑制TGF-β诱导的二尖瓣间质细胞转分化及瓣膜退行性变

《Journal of Molecular Medicine》：Dapagliflozin inhibits TGF-β-induced transdifferentiation of valvular interstitial cells and mitral valvular degeneration

本研究针对目前缺乏有效药物治疗黏液样二尖瓣疾病（MMVD）的临床困境，首次揭示SGLT2抑制剂达格列净（DAPA）通过激活AMPKα信号通路，抑制TGF-β诱导的Smad2/3磷酸化，从而阻遏瓣膜间质细胞（VICs）向肌成纤维细胞转分化，最终缓解二尖瓣膜增厚和细胞外基质重构。该发现为MMVD的靶向治疗提供了新型候选药物。

　　

在心血管疾病领域，黏液样二尖瓣疾病（MMVD）如同一个隐匿的"阀门故障"，困扰着全球约2420万患者，更是占犬类心脏病75%的"头号杀手"。这种疾病的核心病理在于二尖瓣叶的进行性增厚和结构破坏，导致瓣膜无法正常闭合，引发血液反流。当前治疗策略仅能缓解心力衰竭症状，却无法阻止瓣膜本身的退行性变——这成为临床治疗的阿喀琉斯之踵。

问题的根源指向瓣膜间质细胞（VICs）的身份转变。在健康瓣膜中，VICs保持静息状态，维持着细胞外基质的动态平衡。然而，当转化生长因子-β（TGF-β）过度激活时，这些细胞会经历"转分化"，获得肌成纤维细胞特征，过度表达α-平滑肌肌动蛋白（α-SMA），产生异常收缩力，并引发酸性黏多糖的异常沉积。值得注意的是，在人类和犬类MMVD患者的病变瓣膜中，不仅TGF-β表达上调，磷酸化Smad2/3（p-Smad2/3）阳性细胞数量也显著增加，提示TGF-β/Smad信号通路在疾病进程中扮演关键角色。

正当传统治疗陷入瓶颈时，降糖药物达格列净（DAPA）展现出多效性潜力。这种钠-葡萄糖协同转运蛋白2（SGLT2）抑制剂，已被证实可通过激活单磷酸腺苷活化蛋白激酶（AMPK）α，在糖尿病肾病和心力衰竭模型中抑制TGF-β信号通路。但一个重要问题悬而未决：DAPA能否在二尖瓣退行性变中发挥直接保护作用？日本北里大学的研究团队在《Journal of Molecular Medicine》发表的最新研究，首次揭开了这个谜题。

研究人员采用多维度实验策略：通过大鼠原代瓣膜间质细胞（rVICs）模型模拟细胞转分化过程，利用离体二尖瓣器官培养系统再现瓣膜重构，结合基因沉默技术验证信号通路机制。关键技术包括蛋白质免疫印迹（Western blotting）定量信号分子表达，胶原凝胶收缩实验评估细胞收缩功能，以及组织化学染色分析瓣膜结构改变。

安全性验证奠定研究基础

研究首先排除了DAPA的细胞毒性风险。浓度高达100μM的DAPA处理24小时后，rVICs形态保持正常，乳酸脱氢酶释放量未见升高（图1），为后续功能研究提供了安全性依据。

DAPA逆转细胞转分化标志

当rVICs暴露于TGF-β刺激时，肌成纤维细胞分化标志α-SMA表达显著上调，细胞收缩力增强（图2a-d）。而DAPA呈现浓度依赖性抑制作用，在100μM时使α-SMA表达降低23%，细胞收缩率恢复至基础水平（图2b,d）。这表明DAPA能有效阻遏VICs的病理性活化。

AMPKα/Smad轴机制揭秘

机制探宄发现，DAPA处理5分钟即可快速激活AMPKα，使其磷酸化水平增加58%，下游底物乙酰辅酶A羧化酶（ACC）磷酸化同步增强（图3d-f）。更关键的是，DAPA和AMPK激动剂AICAR均能显著抑制TGF-β诱导的Smad2/3磷酸化（图3a-c,g-i）。当采用小干扰RNA（siRNA）敲低AMPKα基因后，DAPA对Smad2磷酸化的抑制作用被部分抵消（图3j-l），证实AMPKα激活是DAPA调控Smad信号的上游事件。

离体瓣膜验证治疗潜力

在离体二尖瓣模型中，TGF-β诱导后瓣叶增厚52%，阿尔新蓝染色显示的酸性黏多糖沉积面积增加117%（图4）。DAPA干预不仅使瓣膜厚度恢复近正常水平，还显著改善层状结构破坏。分子水平上，DAPA同步抑制了瓣膜组织中α-SMA表达和Smad2/3磷酸化，同时激活AMPKα信号（图5），完美复刻了细胞层面的发现。

这项研究首次绘制出"DAPA-AMPKα-TGF-β/Smad-VICs转分化-MMVD抑制"的完整信号图谱（图6）。值得注意的是，DAPA对Smad3磷酸化的抑制趋势弱于Smad2，提示可能存在Smad非依赖途径的协同作用，如PI3K/Akt或p38 MAPK信号通路——这为后续研究指明方向。

尽管研究存在样本量限制和临床转化距离等挑战，但其突破性意义不容忽视：将已获临床安全认证的SGLT2抑制剂重新定位为MMVD的潜在治疗药物，大大缩短了药物开发周期。尤其对于常发MMVD的犬类患者，DAPA可能成为首个针对病因而非症状的治疗选择。未来研究需在自发MMVD动物模型（如FVB小鼠）中验证长期疗效，并深入探索DAPA调控其他纤维化信号通路的细节机制。

从更广阔的视角看，这项工作体现了"老药新用"策略在转化医学中的价值。当传统心血管药物研发陷入瓶颈时，从代谢性疾病治疗药物中挖掘多效性宝藏，或许能为瓣膜性心脏病治疗开启新的篇章。