综述：糖皮质激素的副作用：体内模型及潜在机制

《Discover Medicine》：Side effects of glucocorticoids: in vivo models and underlying mechanisms

本综述系统总结了糖皮质激素（GCs）主要副作用（如骨质疏松、肌病、皮肤萎缩、糖尿病及脂肪代谢紊乱）的体内实验模型构建方案、评估标准及分子机制，重点探讨了DNA依赖性反式激活（TA）与DNA非依赖性反式抑制（TR）在副作用产生中的作用，为开发选择性糖皮质激素受体激动剂（SEGRAs）等新型GCs类似物的临床前安全性评价提供了重要参考依据。

　　

糖皮质激素（Glucocorticoids, GCs）因其强大的抗炎和免疫抑制作用被广泛应用于炎症性、自身免疫性疾病及肿瘤的治疗。然而，长期大剂量使用GCs会引发多种严重副作用，包括代谢并发症和萎缩性效应，如糖皮质激素诱导的骨质疏松（Glucocorticoid-Induced Osteoporosis, GIO）、肌病、皮肤萎缩、糖尿病和肥胖等。这些副作用在很大程度上限制了GCs的临床应用。因此，开发副作用更小的GCs类似物，特别是选择性糖皮质激素受体激动剂（Selective Glucocorticoid Receptor Agonists, SEGRAs），并建立可靠的体内模型来评估其疗效和安全性，成为当前研究的热点。

糖皮质激素诱导的骨质疏松（GIO）

GIO是GCs治疗中最常见的骨骼系统副作用，其发病机制涉及直接和间接途径。GCs通过抑制成骨细胞的增殖和分化，并促进破骨细胞的生成和存活，导致骨形成减少和骨吸收增加的不平衡状态。在分子水平上，GCs可诱导成骨细胞周期停滞于G1期，下调细胞周期激活因子（如细胞周期蛋白A、D，CDK2、CDK4、CDK6），上调抑制因子（如p53、p21、p27），并抑制MAPK和Wnt/β-连环蛋白（Wnt/β-catenin）等促增殖信号通路。同时，GCs通过上调巨噬细胞集落刺激因子（M-CSF）和核因子κB受体活化因子配体（RANKL），并抑制骨保护素（OPG）的表达，增强破骨细胞活性。

建立可靠的GIO动物模型至关重要。常用的动物包括小鼠（如C57BL/6）、大鼠（如Sprague Dawley、Wistar）以及兔子、狗等。模型通常通过腹腔注射（i.p.）、皮下注射（s.c.）或肌肉注射（i.m.）地塞米松（Dexamethasone, Dex）、泼尼松龙（Prednisolone, Pr）或甲基泼尼松龙（Methylprednisolone, MPr）等GCs诱导，给药周期一般为4至8周，剂量范围较广（例如Dex 0.1-100 mg/kg）。GIO的评估方法多样，包括双能X线吸收测定法（DXA）测量骨矿物质含量（BMC）和骨密度（BMD），微型计算机断层扫描（μCT）分析骨微结构参数（如骨体积分数BV/TV、骨小梁数量Tb.N、骨小梁厚度Tb.Th、骨小梁分离度Tb.Sp等），以及血清生化标志物检测，如碱性磷酸酶（ALP）、抗酒石酸酸性磷酸酶（TRAP）、骨钙素（OCN）和I型胶原C端肽（CTX-I）。

糖皮质激素诱导的肌病和皮肤萎缩

GCs诱导的肌病以肌肉无力和萎缩为特征。其分子机制涉及蛋白质合成抑制和分解代谢增强。GCs通过抑制核糖体蛋白S6 p70激酶（p70S6K）和胰岛素样生长因子1（IGF-1）信号通路，减少蛋白质合成。同时，通过激活泛素-蛋白酶体系统（如上调Atrogin-1/MuRF1）和溶酶体系统（如组织蛋白酶L），促进蛋白质降解。此外，肌肉生长抑制素（MSTN）的上调以及REDD1（Regulated in development and DNA damage response 1）对mTOR信号的抑制也扮演重要角色。在动物模型中，常给小鼠（如C57BL/6、Swiss）腹腔注射Dex（10-15 mg/kg/day）持续10-38天，通过测量肌肉重量、握力、跑步耐力，以及组织学分析肌纤维横截面积来评估肌病严重程度。

皮肤萎缩是局部或全身使用GCs的另一常见副作用，表现为皮肤变薄、失去弹性、脆性增加。REDD1被证实是GCs诱导皮肤和肌肉萎缩的关键介质。动物模型多采用小鼠（如B6D2F1），局部应用GCs（如氟轻松丙酮）数天至数周，通过组织学测量表皮厚度、评估真皮胶原纤维变化以及检测基底角质形成细胞增殖指数（如BrdU标记）来评价皮肤萎缩程度。

类固醇诱导的糖尿病

GCs的致糖尿病作用源于其引起的外周胰岛素抵抗和肝脏糖异生增加。GCs通过干扰胰岛素信号通路（如降低胰岛素受体底物1、PI3K、蛋白激酶B的活性），诱导胰岛素抵抗。在胰腺β细胞中，GCs对胰岛素分泌的影响较为复杂，可能抑制葡萄糖刺激的胰岛素释放。动物模型常用小鼠（如Klf9转基因鼠、Swiss小鼠）或大鼠（如Wistar大鼠），通过间歇性或持续性给予Dex（如0.25-2 mg/kg/day）数天至数月来诱导胰岛素抵抗和糖耐量异常。评估方法包括葡萄糖耐量试验（GTT）、胰岛素耐量试验（ITT）和丙酮酸耐量试验（PTT），并计算HOMA-IR和HOMA-β指数。

糖皮质激素诱导的脂肪代谢紊乱

GCs过量会导致向心性肥胖，其机制包括食欲增加、肝脏糖异生和脂肪从头生成（De novo lipogenesis）增强、脂肪分解增加以及脂肪细胞分化促进。GCs可能通过影响神经肽Y等食欲调节因子来增加摄食。此外，GCs还能增强肝脏脂蛋白脂肪酶（LPL）活性，促进脂肪细胞对游离脂肪酸的摄取。动物模型通常给大鼠或小鼠长期（数周）皮下或腹腔注射GCs（如Dex、氢化可的松），或通过饮水、缓释 pellets 给药，然后分析动物体成分（脂肪量、瘦体重）、脂肪垫重量、血脂水平以及脂肪组织中生脂酶活性等。

结论

综上所述，建立准确可靠的GCs副作用体内模型对于评估新型GCs类似物（尤其是SEGRAs）的安全性至关重要。不同的副作用需要选择特定的动物种属、给药方案和评估指标。对这些模型及其分子机制的深入理解，将有助于推动更安全有效的GCs疗法的研发和临床转化。