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为探究苯二氮卓类药物对气道平滑肌（ASM）收缩的影响及机制，研究人员以人精准切割肺切片（hPCLS）和人 ASM 细胞为模型开展研究。结果发现，Gs 偏向性的苏拉西泮可松弛收缩的 ASM，而平衡配体劳拉西泮作用不明显。该研究为哮喘治疗药物研发提供新思路。
在呼吸健康领域，气道平滑肌（ASM）的收缩与舒张对维持气道通畅起着关键作用。然而，当气道出现异常收缩时，就可能引发一系列呼吸疾病，比如哮喘、慢性阻塞性肺疾病（COPD）等。其中，低气道 pH 环境是导致气道收缩的一个重要因素，它可激活质子感应 G 蛋白偶联受体（GPCRs），进而影响 ASM 的收缩状态。卵巢癌 G 蛋白偶联受体 1（OGR1，又名 GPR68）作为人 ASM 细胞中主要的质子感应 GPCR，在低 pH 刺激下会使细胞刚度增加。此前研究虽已发现特定苯二氮卓类药物（如劳拉西泮和苏拉西泮）可作为 OGR1 的激动剂，且存在 “偏向性” 信号传导，但苯二氮卓类药物对 ASM 收缩状态的调控机制仍不明确。为了深入了解这一机制，来自美国托马斯杰斐逊大学（Thomas Jefferson University）、罗格斯大学（Rutgers University）以及奥尔巴尼医学院（Albany Medical College）等机构的研究人员开展了相关研究 ，研究成果发表在《Respiratory Research》上。
研究人员主要运用了以下几种关键技术方法：一是利用人精准切割肺切片（hPCLS）模型，研究苯二氮卓类药物对组胺（His）刺激的气道收缩的影响；二是借助磁扭细胞仪（MTC）分析人 ASM 细胞刚度，以此衡量 ASM 的收缩状态；三是通过免疫印迹技术检测肌球蛋白轻链（pMLC）磷酸化、蛋白激酶 A（PKA）底物热休克蛋白 20（HSP20）和血管扩张刺激磷蛋白（VASP）的磷酸化水平；四是运用免疫荧光技术评估肌动蛋白细胞骨架的完整性，通过分析 F - 肌动蛋白与 G - 肌动蛋白的比例（F/G 肌动蛋白比）来实现。研究样本主要来源于非哮喘供体的人气管和肺组织。
下面来看看具体的研究结果：
- 苯二氮卓类药物对 hPCLS 中 ASM 收缩的调节作用：研究人员利用 hPCLS 系统评估苯二氮卓类药物对离体组织中 ASM 收缩的影响。结果显示，苏拉西泮呈剂量依赖性地逆转 His 诱导的气道闭合，其最大舒张率（Emax）可达 84±14%，半数抑制浓度（?logIC50）为 6.4e - 005，虽效力不如异丙肾上腺素（ISO），但效果显著；而劳拉西泮在很大程度上无效，仅在最高测试浓度（100 μM）时才有轻微抑制作用，且无统计学意义。
- 苯二氮卓类药物对 ASM 细胞刚度的调节作用：考虑到 PCLS 中可能存在其他细胞类型的影响，研究人员使用 MTC 在分离的原代人 ASM 细胞中进行研究。结果表明，苏拉西泮能剂量依赖性地逆转基线 ASM 细胞刚度；劳拉西泮在 25 和 50 μM 时对细胞刚度无明显影响，仅在 100 μM 时才有适度降低。
- 苯二氮卓类药物调节 ASM 舒张的机制 - 对 MLC 的调节：MLC 磷酸化状态是平滑肌收缩状态的关键决定因素，PKA 可抑制 MLC 磷酸化，Gs偶联的 GPCR 激活 PKA 能使收缩的 ASM 舒张。研究发现，His 刺激会使 hASM 细胞中 MLC 磷酸化显著增加，劳拉西泮预处理对 His 诱导的 MLC 磷酸化影响不大，而苏拉西泮或 ISO 预处理则能显著降低其磷酸化水平。同时，苏拉西泮可显著增加 HSP20 和 VASP 的磷酸化，表明其能有效激活 PKA；劳拉西泮对 HSP20 和 VASP 磷酸化的诱导作用不明显。
- 苏拉西泮对肌动蛋白细胞骨架动力学的调节作用：研究表明，F/G - 肌动蛋白比的变化与 ASM 的收缩和舒张相关。实验结果显示，单独用 His 刺激 ASM 细胞会使其 F/G - 肌动蛋白比增加，而用苏拉西泮预处理则可显著降低 His 诱导的 F/G - 肌动蛋白比。
综合上述研究结果，研究人员得出结论：Gs偏向性的 OGR1 配体苏拉西泮能够在组织和细胞模型中松弛收缩的 ASM，其机制主要是通过 PKA 依赖性抑制 MLC 磷酸化以及抑制肌动蛋白应力纤维的形成。而平衡配体劳拉西泮对 ASM 收缩状态影响相对较小，这可能是由于其同时激活Gq和Gs信号通路产生了竞争性作用。
该研究具有重要意义，它揭示了不同苯二氮卓类药物的定性信号特性可用于调控 ASM 收缩状态，为深入理解气道平滑肌收缩的调控机制提供了新的视角。同时，也为未来开发安全、选择性高的Gs偏向性 OGR1 配体，丰富抗哮喘药物种类提供了理论依据，有望为哮喘等呼吸疾病的治疗带来新的突破。
