《Biochemical Pharmacology》：Differential modulation of the sGC–cGMP pathway by sGC stimulators and activators in human lung cells
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慢性肺病中，氧化应激损伤一氧化氮-可溶性鸟苷酸环化酶-环磷酸鸟苷(NO-sGC-cGMP)信号通路。为评估恢复此通路的潜力，研究人员在香烟烟雾提取物(CSE)刺激的原代人类肺细胞中，比较了sGC刺激剂（riociguat）与激活剂（cinaciguat），并探讨了与磷酸二酯酶5(PDE5)抑制剂西地那非(sildenafil)联用的效果。研究发现，在氧化条件下，cinaciguat能维持cGMP产生，而riociguat的效应则减弱。联合sildenafil可进一步增效。在抗炎、抗纤维化和抗氧化方面，cinaciguat尤其在联用sildenafil时显示出更稳健的效果。这表明在氧化应激环境下，sGC激活剂可能比刺激剂更具优势，为慢性肺病治疗提供了新策略。
慢性肺部疾病，如慢性阻塞性肺疾病(COPD)和哮喘，是全球范围内主要的健康杀手。这些疾病通常伴随着一个恶劣的肺部微环境：持续的炎症反应、过度的氧化应激以及随之而来的组织重塑与纤维化。在这种“战火纷飞”的肺里，一条对维持血管和气道功能至关重要的“通信线路”——一氧化氮-可溶性鸟苷酸环化酶-环磷酸鸟苷(NO-soluble guanylate cyclase-cyclic GMP, NO-sGC-cGMP)通路，常常会“失灵”。香烟烟雾是导致这种功能障碍的“元凶”之一。传统上，针对这条通路的药物（如磷酸二酯酶5 (PDE5)抑制剂）虽然有用，但一旦上游的sGC酶本身因氧化应激而“罢工”，它们的作用就大打折扣。为了“绕道”修复通信，科学家们开发了两类新药：sGC刺激剂和sGC激活剂。它们在作用机制上有微妙但关键的差别，那么，在模拟COPD/哮喘氧化应激环境的条件下，哪种药物能更有效地恢复肺部细胞的健康功能，并与现有药物产生更好的协同效应呢？这项发表于《Biochemical Pharmacology》的研究给出了深入的解答。
为了系统回答上述问题，本研究运用了多种关键实验技术。在样本来源上，研究使用了来自健康志愿者、COPD患者及哮喘患者的肺组织样本，以及从健康肺组织分离的原代人气道上皮细胞(HBECs)和肺成纤维细胞(HPFs)。在机制探究层面，通过一种荧光探针(FlasH)结合基因改造sGC的方法，实时监测了sGC血红素基团的氧化还原状态。功能评估上，通过酶联免疫吸附试验(ELISA)定量了细胞内cGMP水平；通过实时荧光定量PCR(RT-qPCR)分析了多种基因（如促纤维化、氧化应激相关基因）的表达；通过荧光法检测了活性氧(ROS)和谷胱甘肽(GSH)水平以评估氧化应激状态；并通过流动腔室技术分析了单核细胞与内皮细胞的粘附作用。
3.1. 慢性肺病患者及CSE刺激肺细胞中sGC表达下调
研究人员首先发现，与健康人相比，COPD和哮喘患者的肺组织中sGC的α1和β1亚基的表达在mRNA和蛋白水平均显著降低。此外，COPD患者中sGC的表达下调程度与疾病严重程度呈正相关。在体外，用香烟烟雾提取物(CSE)刺激原代人气道上皮细胞和肺成纤维细胞，同样导致了这两个亚基表达的显著下降，表明氧化应激环境本身就能抑制sGC的表达。
3.2. Cinaciguat和riociguat在不同时间点对肺细胞cGMP产生的增强作用
在不含CSE的条件下，两种药物均能提高人气道上皮细胞和肺成纤维细胞内的cGMP水平，与PDE5抑制剂西地那联合用时增效更明显。肺成纤维细胞的反应总体上强于上皮细胞。值得注意的是，在长达6天的处理中，cinaciguat能维持较高的cGMP水平，而riociguat的作用则有所下降。
3.3. 香烟烟雾诱导sGC氧化并影响药物效应
通过先进的荧光成像技术，研究直接证实CSE能以浓度依赖的方式导致sGC酶血红素基团氧化（从Fe2+变为Fe3+），其效果甚至强于阳性对照ODQ。这一变化具有关键的药理意义：在氧化条件下，riociguat刺激cGMP生成的能力被显著削弱，而cinaciguat的效应则不受影响。不过，当riociguat与西地那非联用时，即使在CSE存在下，其促cGMP生成的作用也得到了恢复和增强。
3.4. Cinaciguat和riociguat对内皮细胞粘附和中性粒细胞炎症的调节
在CSE刺激下，两种药物，特别是与西地那非联用时，能够减少炎症细胞因子（如IL-8和TNF-α）的产生，并显著抑制单核细胞向内皮细胞的粘附，表明它们具有抗炎和减轻白细胞浸润的潜力。
3.5. 药物对CSE诱导的促纤维化标志物表达的调节
CSE能诱导上皮-间质转化(EMT)和成纤维细胞-肌成纤维细胞转化(FMT)。研究发现，两种药物，无论是否联用西地那非，都能部分抑制CSE引起的多种促纤维化基因（如COL1、α-SMA、CTGF等）的上调。然而，它们未能逆转上皮细胞标志物E-钙粘蛋白的下调，说明其对EMT的逆转作用不完全。
3.6. 药物对CSE诱导的氧化应激的剂量依赖性衰减
CSE会引起氧化应激，表现为烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶4(NOX4)表达上调、谷胱甘肽(GSH)耗竭和活性氧(ROS)产生增加。Cinaciguat和riociguat能够剂量依赖性地缓解这些氧化应激指标，其中cinaciguat的效果通常更强，尤其是在高浓度和与西地那非联用的情况下。随着处理时间延长至6天，药物的抗氧化效果更为显著。
综上所述，这项研究揭示，在慢性肺病相关的氧化应激环境下，靶向sGC-cGMP通路是可行的治疗策略，但sGC刺激剂与激活剂存在根本性的药效学差异。研究证实，香烟烟雾等氧化刺激会导致sGC表达下降及其血红素基团氧化，从而损害其对一氧化氮和sGC刺激剂的反应性。在此条件下，sGC激活剂（cinaciguat）能够不依赖于血红素还原状态而有效激活酶活性，维持cGMP生成，因而在抗炎、抗纤维化和抗氧化等多个终点指标上，尤其是在与PDE5抑制剂西地那非联用时，表现出比sGC刺激剂（riociguat）更稳健和持久的效应。
该研究的重要意义在于，它不仅阐明了在氧化应激病理条件下两类药物的不同表现，更重要的是提出了一个“情境依赖性”的治疗选择框架：在sGC可能被高度氧化的疾病状态（如重度COPD、哮喘）下，sGC激活剂可能比刺激剂更具治疗优势。这为未来开发更精准的慢性肺病治疗策略，特别是针对高氧化负荷患者群体的药物选择，提供了关键的理论和实验依据。研究也提示，联合使用sGC靶向药物与PDE5抑制剂是一种有潜力的增效策略。这些发现将推动该领域从“是否有效”转向“在何种条件下、对哪类药物更有效”的深入探索。
