靶向抑制硫化氢合成通路改善1型糖尿病模型小鼠便秘症状的药理学研究

《Scientific Reports》：Pharmacological inhibition of hydrogen sulfide production mitigates constipation in a type 1 diabetes mouse model

本研究聚焦于糖尿病常见的便秘并发症，探讨了抑制硫化氢（H2S）合成对改善1型糖尿病（STZ诱导）小鼠结肠动力的影响。研究发现，使用抑制剂（PAG、双硫仑）可降低H2S水平，调节相关基因（CBS、CSE）表达，改善肠道菌群（SRB）及组织学指标，从而有效缓解便秘。这为治疗糖尿病相关消化并发症提供了新的潜在靶点。

　　

对于众多糖尿病患者而言，消化系统不适是影响生活质量的常见困扰，其中便秘尤为突出。这种便秘通常源于结肠肌肉收缩功能的紊乱，但背后的精确分子机制尚未完全阐明，导致针对性治疗手段有限。在肠道这个复杂的微环境中，气体信号分子硫化氢（Hydrogen sulfide， H₂S）扮演着双重角色：低浓度时促进肠道收缩，高浓度时则使其松弛。那么，在糖尿病状态下，H₂S的代谢是否发生了异常？它是否是导致糖尿病性便秘的关键推手？如果能调控H₂S的生成，是否能为缓解便秘打开一扇新的大门？为了回答这些问题，一项发表在《Scientific Reports》上的研究展开了深入探索。

研究人员以链脲佐菌素（Streptozotocin， STZ）诱导的1型糖尿病小鼠为模型，模拟人类糖尿病性便秘（Diabetic constipation， DC）状态。他们主要运用了动物模型构建与药理学干预、分子生物学技术（如基因表达水平的检测）、生物化学分析（如H₂S和胃泌素水平测定）、微生物学分析（硫酸盐还原菌含量测定）以及组织病理学评估等关键技术方法，系统考察了两种H₂S合成抑制剂——双硫仑和炔丙基甘氨酸（Propargylglycine， PAG）的治疗效果。

H₂S产生抑制剂改善了糖尿病便秘小鼠的粪便参数

研究结果显示，与健康对照组相比，糖尿病便秘小鼠的粪便颗粒数量和水含量显著下降，肠道传输率（Intestinal transit ratio， ITR）减慢，确实验证了便秘模型的成功建立。而经过双硫仑或PAG治疗后，这些小鼠的粪便颗粒数、水含量以及ITR均得到显著改善，表明抑制H₂S产生能够有效缓解糖尿病引发的便秘症状。

H₂S抑制降低了CBS和CSE的基因表达并改善了SRB水平

在分子机制层面，糖尿病便秘小鼠结肠组织中产生H₂S的两个关键酶——胱硫醚β-合酶（Cystathionine β-synthase， CBS）和胱硫醚γ-裂解酶（Cystathionine γ-lyase， CSE）的基因表达水平显著升高。同时，肠道内能够产生H₂S的硫酸盐还原菌（Sulfate-reducing bacteria， SRB）含量也增加。使用抑制剂治疗后，CBS和CSE的基因表达受到抑制，SRB水平也随之回调。这直接证明药理学干预有效降低了肠道内H₂S的合成能力。

H₂S和胃泌素水平

生化检测进一步证实，糖尿病便秘小鼠结肠组织中的H₂S浓度以及血清中促进胃肠运动的激素——胃泌素水平均显著高于对照组。抑制剂治疗则降低了H₂S水平，但对胃泌素水平无显著影响，提示改善作用主要通过调控H₂S本身实现，而非依赖胃泌素通路。

AChE、BAK、BCL2和MLC的表达

为了探究H₂S影响肠道动力的更深层机制，研究人员检测了与神经肌肉信号传导和细胞存活相关的指标。他们发现，糖尿病便秘小鼠结肠组织中分解乙酰胆碱的乙酰胆碱酯酶（Acetylcholinesterase， AChE）表达增加，这可能削弱了促进肠道收缩的神经信号。同时，促凋亡基因Bcl-2拮抗剂/杀手（Bcl-2 antagonist/killer， BAK）的表达上调，而抗凋亡基因B细胞淋巴瘤2（B-cell lymphoma 2， BCL2）的表达下调，表明结肠平滑肌细胞可能更容易走向死亡。此外，与肌肉收缩直接相关的肌球蛋白轻链（Myosin light chain， MLC）蛋白表达下降。令人鼓舞的是，H₂S抑制剂治疗逆转了这些不利变化：降低了AChE表达，调整了BAK/BCL2的比例使其向抗凋亡倾斜，并提升了MLC的表达水平。

组织学评估

显微镜下的组织学观察为上述发现提供了直观证据。糖尿病便秘小鼠的结肠组织表现出明显的病理损伤，而经过双硫仑或PAG治疗后，结肠组织的结构完整性得到显著改善，炎症浸润减少，显示出良好的组织修复效果。

综上所述，本研究得出核心结论：在STZ诱导的1型糖尿病小鼠模型中，肠道内过量产生的H₂S是导致结肠动力障碍和便秘的关键因素。通过药理学手段（使用双硫仑或PAG）抑制H₂S的合成，能够有效降低CBS和CSE的表达、调节SRB菌群，进而改善肠道传输功能、调节神经肌肉信号（降低AChE）、保护平滑肌细胞（调控BAK/BCL2）、增强收缩蛋白（MLC）表达，并修复结肠组织损伤，最终显著缓解便秘症状。这项研究不仅深入揭示了H₂S在糖尿病性便秘发病机制中的核心作用，更重要的是，它首次提出并将H₂S合成通路作为治疗该疾病的潜在新靶点。未来，针对H₂S产生的抑制剂有望发展成为管理糖尿病相关消化并发症的新型治疗策略，为深受便秘困扰的糖尿病患者带来新的希望。