中枢给药SGLT2抑制剂通过脑食欲素（orexin）、AMPK、多巴胺D2信号及迷走通路改善大鼠肠屏障功能

《Neuroscience Research》：Centrally administered SGLT2 inhibitor improves gut barrier function through the brain orexin, AMPK, dopamine D2 signaling and the vagal pathway in rats

　　

肠漏（leaky gut）在多种疾病中发挥病理生理作用。中枢给药的托格列净（tofogliflozin），一种钠-葡萄糖协同转运蛋白2（SGLT2）抑制剂，可改善大鼠肠漏。该效应由脑食欲素（orexin）、AMPK（AMP-activated protein kinase）、多巴胺D₂（dopamine D₂）信号及迷走神经（vagus）介导。SGLT2抑制剂可能对肠漏相关疾病有用。

研究背景：肠漏（leaky gut）是肠屏障功能紊乱，与肠易激综合征、阿尔茨海默病、糖尿病和心力衰竭等多种疾病相关。肠屏障完整性依赖黏液分泌、紧密连接蛋白、神经免疫调节因子和微生物群。外周因素可影响肠屏障功能，但中枢调控机制尚不清楚。研究人员近期发现，脑内神经肽如食欲素（orexin）可通过迷走胆碱能通路改善大鼠肠漏，提示脑在肠屏障调节中发挥核心作用。除神经肽外，脑内腺苷A_2B受体（adenosine A_2B receptor）或组胺也通过迷走神经参与中枢调节肠屏障功能。钠-葡萄糖协同转运蛋白2（SGLT2）是肾脏葡萄糖重吸收的主要介质，也是糖尿病治疗的新兴靶点，主要表达于肾脏近端小管上皮细胞刷状缘膜。SGLT2抑制剂通过抑制尿糖重吸收降低血糖。但SGLT2也表达于中枢神经系统，如人脑和小鼠脉络丛上皮细胞、室管膜细胞，以及小鼠前脑和脑干；然而脑SGLT2功能作用缺乏确凿证据。Takeda等发现中枢给予托格列净（tofogliflozin）增加大鼠摄食，并增加下丘脑外侧区（LH，lateral hypothalamus）c-fos表达和AMPK（AMP-activated protein kinase）磷酸化，提示SGLT2抑制剂在中枢激活神经元和AMPK。下丘脑不仅调控摄食，也调控肠道功能；orexin主要表达于LH神经元。由于脑orexin和AMPK信号参与肠屏障调节，研究人员提出脑SGLT2抑制剂可能通过调节orexin和/或AMPK信号改变肠屏障功能。本研究旨在明确中枢SGLT2抑制剂是否影响肠屏障功能及其机制。

研究人员开展的研究：由Takuya Funayama、Tsukasa Nozu、Masatomo Ishioh、Chihiro Sumi、Mayumi Hatayama、Masayo Yamamoto、Motohiro Shindo、Shuichiro Takahashi、Toshikatsu Okumura开展的研究使用雄性Sprague–Dawley大鼠，以皮下脂多糖（LPS，lipopolysaccharide）诱导结肠高通透性，评估脑池内或皮下给予SGLT2抑制剂对结肠通透性的影响，并考察迷走胆碱能通路、脑orexin、AMPK、多巴胺D₂、PPARγ和腺苷A_2B等信号。结论表明，中枢SGLT2抑制剂可改善肠漏，且为SGLT2抑制剂类效应；该效应由脑orexin、AMPK、多巴胺D₂信号及迷走通路介导。外周高剂量给药也有效，并同样由迷走通路、脑orexin和脑AMPK介导。该研究的重要意义在于首次发现SGLT2在脑内的意外神经作用，提示调节脑SGLT2可能成为肠漏相关疾病的治疗靶点，SGLT2抑制剂可能用于治疗此类疾病。

关键技术方法：雄性Sprague–Dawley大鼠（约200 g）购自Charles River Laboratories (Atsugi, Japan)，实验经Asahikawa Medical University动物伦理批准（No. 13030）。大鼠禁食24 h后，皮下给予LPS（1 mg/kg）诱导结肠高通透性。通过体内Evans blue吸收法测定结肠通透性。药物经脑池内（intracisternal）或皮下（subcutaneous）注射；采用腹腔阿托品、双侧膈下迷走神经切断术、脑池内SB-334867（OX₁R拮抗剂）、compound C（AMPK抑制剂）、sulpiride、domperidone、GW9662和alloxazine等干预。统计采用单因素方差分析和Tukey多重比较检验。

研究结果：
中枢SGLT2抑制剂改善LPS诱导的结肠高通透性：脑池内注射托格列净剂量依赖性改善LPS诱导的结肠高通透性，15 μg以上显著；皮下注射需5 mg以上才显著，3 mg以下无效，提示托格列净在中枢发挥作用。脑池内注射恩格列净（empagliflozin）或达格列净（dapagliflozin）也阻断结肠高通透性，提示该作用是SGLT2抑制剂类效应。
迷走胆碱能通路参与中枢托格列净效应：阿托品预处理或手术迷走神经切断显著阻断脑池内托格列净对结肠高通透性的改善，提示迷走胆碱能通路在其中发挥关键作用。
脑orexin信号参与：脑池内注射SB-334867，一种食欲素1受体（OX₁R，orexin 1 receptor）拮抗剂，显著阻断中枢托格列净的改善作用，提示脑orexin信号介导该效应。
脑AMPK信号参与：脑池内注射10 μg compound C可消除托格列净诱导的结肠高通透性改善，而皮下注射需400 μg才阻断，提示脑AMPK激活介导该效应。
多巴胺D₂信号参与而PPARγ、腺苷A_2B不参与：sulpiride，一种多巴胺D₂受体拮抗剂，逆转托格列净对LPS诱导结肠高通透性的抑制作用；domperidone，一种外周作用多巴胺D₂受体拮抗剂，未能阻断该作用。GW9662（PPARγ拮抗剂）和alloxazine（腺苷A_2B拮抗剂）均不阻断，提示中枢多巴胺D₂信号特异性介导托格列净效应。
外周托格列净效应的中枢机制：皮下注射托格列净（10 mg/rat）也改善LPS诱导的结肠高通透性；该作用被腹腔阿托品、脑池内SB-334867或compound C显著阻断，提示外周给药的托格列净同样通过迷走通路、脑orexin或脑AMPK信号改善肠屏障功能。

讨论部分总结：本研究首次提出托格列净，一种SGLT2抑制剂，在脑内作用预防LPS诱导的肠高通透性。脑池内注射托格列净及其他SGLT2抑制剂如达格列净或恩格列净均改善肠屏障功能，提示该效应为SGLT2抑制剂类效应。研究人员提出，脑内SGLT2抑制对肠屏障功能具有功能作用；相反，脑内SGLT2信号增强可能诱导肠高通透性，即肠漏；正常脑SGLT2信号状态下肠屏障可能维持稳定。该研究发现了SGLT2意外的神经作用，提示调节脑SGLT2可能成为肠漏相关疾病的治疗靶点，SGLT2抑制剂可能具有治疗价值。既往研究显示orexin在中枢通过迷走神经改善肠屏障，脑AMPK信号激活orexin-迷走通路改善肠漏；本研究提示SGLT2抑制剂在脑中作用并激活脑AMPK-orexin-迷走通路。Takeda等发现中枢托格列净增加LH c-fos表达和AMPK磷酸化，orexin主要表达于LH神经元。多巴胺D₂信号参与SGLT2抑制剂诱导的改善，但本研究未提供其与AMPK、orexin和迷走之间关系的确凿证据；原文讨论推测orexin信号可能刺激多巴胺D₂信号，随后激活迷走张力。对于外周给药，研究人员推测皮下SGLT2抑制剂可能在中枢发挥作用改善肠屏障，但不能排除其先作用于外周；由于生理条件下肠道SGLT2表达可忽略，先作用于肠道可能性不大，可能先作用于肠道以外的外周组织，再通过未知机制激活脑通路。SGLT2抑制剂抗糖尿病作用可能至少部分依赖改善肠漏，除肾小管降糖作用外；其临床用于慢性心力衰竭患者也可能与肠漏和心力衰竭病理生理之间的密切关系有关。局限包括仅使用雄性大鼠，未研究外周给药时迷走神经切断的作用、血脑屏障通透性变化和SGLT2抑制剂药代动力学，未来需进一步解决。

研究结论翻译：总之，本研究表明SGLT2抑制剂在脑内作用，通过脑食欲素（orexin）、AMPK、多巴胺D₂信号和迷走通路增强肠屏障完整性。这些结果支持SGLT2抑制剂在肠漏相关疾病中的潜在治疗用途。