《Journal of Molecular and Cellular Cardiology Plus》：Sotagliflozin corrects myocardial phenotype, mitochondrial gene expression and oxidative stress in mice with hypertrophic cardiomyopathy
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肥厚型心肌病（hypertrophic cardiomyopathy, HCM）与线粒体功能障碍相关，后者导致心肌能量代谢受损及活性氧（reactive oxygen species, ROS）过度释放。在心力衰竭小鼠模型中，SGLT2抑制剂已被证实可上调线粒
肥厚型心肌病（hypertrophic cardiomyopathy, HCM）与线粒体功能障碍相关，后者导致心肌能量代谢受损及活性氧（reactive oxygen species, ROS）过度释放。在心力衰竭小鼠模型中，SGLT2抑制剂已被证实可上调线粒体基因程序、改善心肌能量代谢并减少ROS。携带肌钙蛋白E180G突变的小鼠表现出HCM表型，包括心肌细胞肥大、间质纤维化和舒张功能障碍，并伴有线粒体基因程序下调和ROS增加。研究人员使用SGLT1/2抑制剂索格列净（sotagliflozin, SOTA）治疗8周，可阻止左心室肥厚的进一步进展、减少间质纤维化、使舒张功能恢复正常、上调线粒体基因程序并降低氧化应激标志物。这些发现提示SOTA可能在HCM患者的治疗中具有临床价值，并进一步支持线粒体功能障碍在HCM病理生理学中发挥核心作用。
论文解读
一、研究背景与目的
肥厚型心肌病（hypertrophic cardiomyopathy, HCM）是以心肌肥厚、纤维化、舒张功能受损及线粒体功能障碍为特征的心肌疾病，其病理生理机制涉及氧化代谢受损和氧化应激。既往研究已表明，HCM患者及小鼠模型的心肌中存在线粒体功能障碍，表现为线粒体结构与功能相关基因通路的下调。线粒体功能障碍一方面通过限制多种ATP依赖性蛋白的功能影响HCM表型，另一方面通过过量活性氧（reactive oxygen species, ROS）的产生，对参与心肌重塑、钙稳态、肌节功能及能量代谢的关键蛋白造成氧化性翻译后修饰（oxidative post-translational modifications, OPTM），从而加重病理进程。
研究人员此前发现，SGLT2抑制剂恩格列净（empagliflozin, EMPA）可改善由肌球蛋白R403Q突变所致HCM小鼠的心肌表型。然而，这一初步观察结果能否推广至其他HCM小鼠模型及其他SGLT2抑制剂尚不清楚。因此，本研究有两个目标：第一，验证EMPA在肌球蛋白R403Q小鼠中的有益效应能否在另一种HCM小鼠模型和使用药理学特性不同的SGLT2抑制剂时得到重复；第二，确定SOTA的有益效应是否与线粒体基因表达和氧化应激的改善相关。为此，研究人员选用携带肌钙蛋白E180G突变（第180位密码子谷氨酸被甘氨酸替换）的HCM小鼠模型，该模型可复现HCM的典型特征，包括心肌肥厚、舒张功能受损和纤维化。
二、主要技术方法
本研究采用的主要技术方法包括：使用7–8周龄的E180G突变小鼠及非携带者（non-carrier, NC）小鼠，随机分为含SOTA（30 mg/kg饲料）的饮食或对照饮食（control diet, CD），治疗8周；采用二维、M型和多普勒超声心动图（VisualSonics Vevo 3100高分辨率成像系统）评估心脏功能与尺寸；通过组织学和免疫组织化学方法检测心肌细胞横截面积、间质纤维化（天狼星红染色）、氧化应激标志物4-羟基壬烯醛（4-hydroxynonenal, HNE）以及肌浆网钙ATP酶（SarcoEndoplasmic Calcium ATPase, SERCA）C674位点半胱氨酸磺化修饰；对左心室组织进行RNA提取、测序及基因集富集分析（Gene Set Enrichment Analysis, GSEA），使用DESeq2进行差异表达分析。小鼠来源为Jackson Laboratories（巴尔港，缅因州）。
三、研究结果
3.1 心脏重量
治疗8周后称重显示，E180G小鼠的心脏重量与胫骨长度比值较NC小鼠增加16.5%，SOTA治疗可阻止这一增加。E180G小鼠左右心房联合重量增加56.5%，SOTA可减轻这一增加。
3.2 超声心动图、左心室尺寸
基线时E180G小鼠的总左心室壁厚度较NC小鼠增加10.2%，并在第4周和第8周进行性增加。SOTA治疗阻止了室壁厚度的增加，且该效应在雄性和雌性小鼠中相似。左心室舒张末期内径、收缩末期内径和缩短分数在E180G与NC小鼠之间无显著差异，SOTA治疗亦无影响。
3.3 超声心动图、舒张功能
基线时E180G小鼠的二尖瓣血流E/A比值较NC小鼠增加47.6%，并在第4周和第8周进行性升高。SOTA治疗阻止了E/A比值的升高，并在治疗8周时使其恢复正常。同样，组织多普勒测得的心肌松弛速率Em在E180G小鼠中降低，SOTA治疗阻止了Em的下降，并在8周时使其恢复正常。SOTA对E/A和Em的效应在雄性和雌性小鼠中相似。
3.4 心肌细胞肥大与间质纤维化
第8周时，E180G小鼠的心肌细胞横截面积较NC小鼠增加36.8%，SOTA治疗阻止了该增加。E180G小鼠的心肌间质纤维化（天狼星红染色评估）显著增加，SOTA治疗减轻了纤维化程度。
3.5 心肌氧化应激与SERCA氧化
E180G小鼠心肌中HNE（脂质氧化产物）水平显著升高，SOTA治疗可使其恢复正常。SERCA在C674位点的氧化性磺化修饰在E180G小鼠中显著增加，该增加在治疗8周时被消除。
3.6 基因集表达分析
GSEA分析鉴定出316个与基因型相关的协调性下调基因集和504个协调性上调基因集（FDR q<0.05）。E180G心脏中标准化富集分数（Normalized Enrichment Score, NES）下调最显著的基因集均与线粒体结构和/或功能相关，包括细胞呼吸、氧化磷酸化、电子传递和脂肪酸氧化。SOTA治疗使所有这些线粒体基因集均显著上调（NES≥2.75）。与此相反，E180G心脏中上调最显著的基因集与纤维化相关，而SOTA对这些纤维化通路没有一致性的显著影响（FDR q>0.25）。
四、讨论与结论
讨论部分总结
本研究的核心发现是SOTA在E180G HCM小鼠中可阻止或改善HCM表型的关键特征——心肌肥厚、间质纤维化和舒张功能障碍。这一结果将研究人员的既往观察从肌球蛋白R403Q模型和EMPA扩展至第二个HCM模型和药理学特性不同的SGLT2抑制剂（SOTA）。EMPA对SGLT2具有高度选择性（2700倍），而SOTA对SGLT2/SGLT1的相对选择性仅为20倍，且SOTA的亲脂性显著高于EMPA。这些数据表明SGLT抑制在HCM中的获益并非特定于某一HCM模型或某一种格列净类药物。
在机制层面，SOTA显著纠正了E180G心脏中氧化磷酸化和脂肪酸氧化基因程序的下调。线粒体功能障碍在HCM病理生理中发挥重要作用，HCM患者心肌的多组学分析已证实氧化磷酸化和脂肪酸氧化通路的下调。SOTA上调线粒体基因表达的同时，伴随氧化应激的降低，表现为HNE含量和SERCA C674磺化修饰的恢复正常。SERCA C674位点的S-磺化修饰可导致其活性不可逆抑制并促进降解，与HCM中舒张期钙处理受损相关。
值得注意的是，SOTA对纤维化基因集的表达没有一致性影响，提示其减少纤维化的效应主要在转录后水平介导。由于氧化应激是纤维化的公认刺激因素，SOTA减少纤维化可能是其降低氧化应激的后果。纤维化的预防不完全，可能反映了8周治疗时间相对于纤维化消退所需的更长时间过程仍然有限。
研究结论翻译
在E180G心脏中，SOTA减少了心肌肥厚和纤维化，使舒张功能恢复正常，上调了线粒体基因集，并降低了氧化应激和SERCA氧化。这些发现有两个主要意义。第一，它们提示SOTA在HCM患者的治疗中可能具有临床价值。SOTA的这些效应是否能提供与肌球蛋白抑制剂互补的临床获益仍有待观察。第二，研究数据显示SOTA在HCM中的获益与氧化应激的降低相关。SOTA导致氧化应激降低的机制，以及氧化应激降低与观察到的心脏结构和功能改善之间的关系，仍有待确定。结合既往关于HCM中线粒体功能障碍的观察，研究人员的发现支持SOTA及改善线粒体功能的药物可能在HCM治疗中具有价值的论点。
