心脏钠-葡萄糖协同转运蛋白1（SGLT1）在糖尿病心肌病心力衰竭中的作用机制与治疗靶点探索

为解决糖尿病心肌病中心脏SGLT1上调如何导致心力衰竭的问题，研究人员开展了心脏特异性SGLT1敲低转基因小鼠模型研究。结果表明，SGLT1通过EGFR-PKC-Nox2通路介导氧化应激，促进心肌肥大、纤维化和功能障碍。抑制SGLT1可显著减轻这些病理改变，提示SGLT1是治疗糖尿病心肌病的新靶点。

　　

糖尿病已成为全球性的健康问题，其并发症严重影响患者生活质量。其中，糖尿病心肌病（Diabetic Cardiomyopathy）是一种独立于冠状动脉疾病和高血压等风险因素的心肌病变，发生在高达75%的糖尿病患者中，人群患病率约为1.1%。这种疾病表现为心脏肥大、收缩和舒张功能障碍，以及心肌纤维化，最终导致心力衰竭。尽管其临床重要性日益凸显，但糖尿病心肌病的具体机制复杂且尚未完全阐明。高血糖、高胰岛素血症、循环脂肪酸和甘油三酯增加，以及炎症因子升高，都可能促进心肌细胞功能障碍、损伤和死亡。中间途径包括晚期糖基化终末产物（AGEs）、纤维化、炎症、细胞凋亡和坏死、肾素-血管紧张素-醛固酮系统激活、钙离子处理异常、脂肪酸利用增加、脂毒性、线粒体功能障碍、胰岛素信号改变、氧化应激、自噬受损和内质网（ER）应激等。此外，冠状动脉血流受损也可能在糖尿病心力衰竭中发挥作用。

葡萄糖转运蛋白家族包括易化扩散葡萄糖转运体（GLUT）和钠依赖性葡萄糖转运体（SGLT）。SGLT通过Na⁺/K⁺-ATP酶泵建立的Na⁺梯度进行次级主动转运。每个SGLT亚型由单独基因编码。SGLT1主要存在于小肠上皮细胞和肾近曲小管细胞中。虽然GLUT1和GLUT4曾被认为是心肌细胞葡萄糖摄取的主要转运体，但本研究团队先前首次发现SGLT1蛋白在心肌细胞中表达，且在糖尿病心肌病、缺血以及AMP激活蛋白激酶（AMPK）的γ2亚基基因（PRKAG2）突变导致的糖原累积性心肌病中表达上调。SGLT1是心脏中唯一表达的SGLT亚型，尽管相关低葡萄糖亲和力的钠-肌醇协同转运蛋白1（SMIT1）也有表达，但有一篇报道提示SGLT2可能表达。

最近，研究团队发现心脏缺血/再灌注（I/R）期间，转录因子Sp1和HNF-1以及mRNA结合蛋白HuR的激活上调了SGLT1，并且SGLT1通过与表皮生长因子受体（EGFR）相互作用，进而增加蛋白激酶C（PKC）、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶2（Nox2）活性和活性氧（ROS）产生，从而参与I/R损伤。由于高血糖可激活HNF-1，且ROS产生增加与糖尿病心肌病相关，因此假设在2型糖尿病中，心肌细胞SGLT1的上调通过EGFR-PKC-Nox2依赖机制增加氧化应激，从而参与糖尿病心肌病的病理生理过程。

本研究首先证实心肌细胞特异性SGLT1敲低转基因小鼠（TG^SGLT1-DOWN）在高脂饮食（HFD）诱导的肥胖和胰岛素抵抗模型中减轻了心肌病表现；然后确定了2型糖尿病中心脏SGLT1的调控机制：高血糖和高胰岛素血症通过激活Sp1、HNF-1和HuR上调SGLT1；ERK增加SGLT1磷酸化，导致其向肌膜转位；最后证实SGLT1通过增加Nox2活性促进心肌病。

研究发表于《Basic Research in Cardiology》，为糖尿病心肌病的治疗提供了新的靶点和思路。

为开展本研究，作者运用了多项关键技术方法：使用心肌细胞特异性SGLT1敲低转基因小鼠（TG^SGLT1-DOWN）和野生型（WT）同窝小鼠，通过高脂饮食（HFD）诱导肥胖和胰岛素抵抗模型；通过RT-PCR和Sanger测序验证SGLT1 mRNA全长表达；采用免疫印迹（immunoblot）和免疫组化分析蛋白表达；通过染色质免疫沉淀（ChIP）和RNA免疫沉淀（RIP） assay检测转录因子和mRNA结合蛋白与SGLT1基因的相互作用；利用离体Langendorff灌流心脏系统进行血流动力学评估；使用商业试剂盒检测PKC活性、超氧化物产生和丙二醛（MDA）水平；应用siRNA敲低和药物抑制（如sotagliflozin）验证SGLT1功能。人类左心室心脏组织样本由威斯康星医学院提供。

研究结果

心脏SGLT1表达在肥胖和胰岛素抵抗模型中上调

RT-PCR显示全长SGLT1 mRNA在野生型小鼠的心肌细胞和心脏组织中表达，并通过Sanger测序验证特异性。在2型糖尿病人类患者、db/db小鼠模型和HFD小鼠模型中，心脏膜结合SGLT1和磷酸化SGLT1（p-SGLT1）蛋白均上调，而在TG^SGLT1-DOWN小鼠中这种上调被减弱。

心肌细胞SGLT1转基因敲低减轻体内心肌病

TG^SGLT1-DOWN和WT小鼠在HFD喂养后体重和空腹血糖增加相似，但TG^SGLT1-DOWN小鼠表现出心肌病特征的减轻：心脏肥大减轻、左心室扩张减少、射血分数（LVEF）改善、舒张功能（-dP/dt）改善、Nppb表达降低、纤维化减少以及胶原I表达下降。然而，离体血流动力学研究中，+dP/dt和左心室发展压未显著改善。

糖尿病中心肌细胞SGLT1的潜在调控机制

体内高胰岛素血症-正常血糖钳夹实验显示心脏SGLT1表达增加。体外心肌细胞暴露于高葡萄糖或胰岛素后，SGLT1蛋白表达时间依赖性增加，与HuR和/或HNF-1表达增加相关。ChIP assay显示高葡萄糖和胰岛素增加转录因子HNF-1和Sp1与SGLT1基因（Slc5a1）启动子的结合；RIP assay显示HuR与SGLT1 mRNA结合增加。这些表明Slc5a1转录增加和转录本稳定性提高是SGLT1上调的基础。

磷酸化ERK（p-ERK）在HFD喂养后于WT和TG^SGLT1-DOWN心脏中均上调。Co-IP研究表明ERK1与Sp1和SGLT1相互作用。高葡萄糖体外增加SGLT1磷酸化，而ERK抑制剂U0126减弱此磷酸化；高葡萄糖还增加SGLT1在肌膜的表达，U0126也消除此效应。表明ERK直接磷酸化SGLT1（促进其向肌膜转位）和Sp1（增加其与Slc5a1启动子结合和转录）。

SGLT1在肥胖和胰岛素抵抗模型中促进心脏氧化应激

体内，TG^SGLT1-DOWN心脏在HFD后PKC和Nox2表达减少。体外，增加葡萄糖浓度（5-25 mM）不影响SMIT1表达，但增加SGLT1表达和超氧化物产生。高葡萄糖未显著增加磷酸化PKC或PKC活性，但SGLT1 siRNA敲低在所有葡萄糖浓度下降低磷酸化PKC、PKC活性和超氧化物产生。SGLT1抑制剂sotagliflozin和ERK抑制剂U0126均减少高葡萄糖或胰岛素引起的MDA产生。SGLT1 cDNA转染或高葡萄糖导致PKC和p47phox磷酸化，PKC抑制剂chelerthyrine消除此效应及MDA产生。表明在高葡萄糖或胰岛素存在下，SGLT1导致ROS产生。

研究结论与讨论

研究证实心脏SGLT1在2型糖尿病和糖尿病心肌病患者及小鼠模型中上调。全长SGLT1 mRNA在心肌细胞中表达，且蛋白定位于肌膜，介导Na⁺和葡萄糖摄取。SGLT1上调由高血糖和高胰岛素血症启动，通过ERK激活转录因子HNF-1和Sp1以及转录本稳定剂HuR实现。SGLT1通过与EGFR相互作用激活PKC，进而激活Nox2，导致ROS产生，引起心肌损伤、功能障碍和纤维化。RNAi或药物抑制SGLT1减轻这些病理变化。

研究局限性包括：SMIT1可能也发挥作用；离体血流动力学结果与体内不完全一致；葡萄糖波动可能影响SGLT1表达；非心肌细胞（如心脏成纤维细胞和内皮细胞）中SGLT1也可能参与病理过程。

SGLT2抑制剂已被证明改善心力衰竭，无论糖尿病存在与否或血糖降低程度。本研究提示额外抑制SGLT1可能是治疗糖尿病心肌病和心力衰竭的新策略。遗传变异关联研究和人类心肌细胞实验支持SGLT1抑制的益处。需开发更特异性SGLT1抑制剂（如mizagiflozin）以完全理解其临床效益。

总之，SGLT1通过促进氧化应激参与糖尿病心肌病，是其治疗新靶点。SGLT1/SGLT2双抑制剂可能提供证据，但完全理解SGLT1抑制益处需更特异性抑制剂。