索格列净(Sotagliflozin)改善阿尔茨海默病认知缺陷并减轻神经炎症

《Neurotherapeutics》：Sotagliflozin improves cognitive deficits and attenuates neuroinflammation of Alzheimer's disease

　　

目前阿尔茨海默病(Alzheimer's disease, AD)尚无治愈手段，现有药物仅能有限控制症状。鉴于AD与糖尿病(diabetes mellitus, DM)存在共同病理机制，钠-葡萄糖协同转运蛋白2抑制剂(sodium-glucose cotransporter-2 inhibitor, SGLT2i)被视为潜在老药新用候选。虽然SGLT2i在糖尿病模型中显示认知获益，但其在AD模型中的作用尚未明确。本研究旨在体内外AD模型中评估索格列净(sotagliflozin, Sota)——一种SGLT2i的治疗效应。研究人员采用网络药理学预测Sota潜在靶点与通路；选用6月龄APP/PS1转基因小鼠，经Morris水迷宫(Morris water maze, MWM)检测认知功能；通过免疫组织化学与免疫荧光定量海马及皮层β-淀粉样蛋白(amyloid-beta, Aβ)斑块沉积并分析神经元丢失；以Aβ寡聚体(oligomer)诱导BV2小胶质细胞，评价Sota对促炎介质释放的影响及潜在机制。体内实验显示，Sota改善认知障碍，降低促炎细胞因子水平，抑制小胶质细胞活化并促进神经元存活；体外实验表明Sota通过降低活性氧(reactive oxygen species, ROS)及促炎细胞因子释放，减轻Aβ寡聚体诱导的小胶质细胞毒性；机制上Sota与细胞外信号调节激酶(extracellular signal-regulated kinase, ERK)信号抑制相关。研究结果表明Sota可改善AD模型认知损害并减轻神经炎症，有望成为AD治疗候选药物。

论文解读：《Sotagliflozin improves cognitive deficits and attenuates neuroinflammation of Alzheimer's disease》（发表于《Neurotherapeutics》）

阿尔茨海默病(Alzheimer's disease, AD)是一种进行性神经退行性疾病，以细胞内神经纤维缠结(neurofibrillary tangles, NFTs，由过度磷酸化tau蛋白组成)、细胞外β-淀粉样蛋白(amyloid-beta, Aβ)斑块、神经元丢失、突触功能障碍及神经炎症为核心病理特征。目前全球AD患者约5000万且预计2050年达1.5亿，尚无治愈方法，现有药物仅能有限缓解症状。2型糖尿病(type 2 diabetes mellitus, T2DM)是AD明确危险因素，两者共享胰岛素抵抗、慢性炎症等病理机制，使得降糖药老药新用成为AD防治热点。钠-葡萄糖协同转运蛋白2抑制剂(sodium-glucose cotransporter-2 inhibitor, SGLT2i)作为新型口服降糖药，除降糖外还具有心血管及肾脏保护效益，部分临床与临床前证据提示其可能降低痴呆风险或减轻AD病理，但SGLT2i对AD的直接神经保护作用及机制尚缺充分验证，尤其索格列净(sotagliflozin, Sota；兼具SGLT1/2抑制活性)在AD模型中的效应与机制未见报道。因此Ning Yuye、Chen Meilin、Yang Hao与Jia Jianping（首都医科大学宣武医院神经内科神经疾病创新中心）开展本研究，在APP/NS1转基因小鼠及Aβ寡聚体诱导BV2小胶质细胞模型中评价Sota对认知、Aβ负荷、神经炎症及MAPK信号通路的影响，证实Sota可改善认知缺陷、减少Aβ沉积、抑制小胶质细胞活化与促炎因子释放，并通过抑制ERK(extracellular signal-regulated kinase, 细胞外信号调节激酶)磷酸化发挥抗炎神经保护效应，为Sota作为AD潜在治疗药物提供临床前依据。

主要关键技术方法

研究人员采用网络药理学（SwissTargetPrediction、GeneCards与OMIM获取AD靶点、STRING与Cytoscape构建PPI、DAVID做GO/KEGG富集、AutoDock Vina分子对接）预测Sota抗AD潜在靶点与MAPK通路；选用6月龄雄性APP/PS1转基因小鼠及野生型同窝对照，设对照组、模型组及Sota 10 mg/kg与30 mg/kg灌胃给药组（每日1次，持续2个月），Morris水迷宫(Morris water maze, MWM)评估空间学习与记忆；取脑行Aβ_1-42免疫组织化学定量斑块、NeuN与Iba1免疫荧光分别评估神经元存活与小胶质细胞活化；ELISA测血清TNF-α(tumor necrosis factor-α)、IL-1β(interleukin-1β)、IL-6水平；体外用Aβ_1-42寡聚体诱导BV2小鼠小胶质细胞系，CCK-8测细胞活力，DCFH-DA荧光探针测活性氧(reactive oxygen species, ROS)，ELISA与qRT-PCR测炎性因子，Western blot检测MAPK家族（ERK、JNK、p38及其磷酸化形式）蛋白表达。

研究结果

Sota improved cognitive deficits

研究人员对给药2月后的各组小鼠行MWM测试，平台学习阶段Sota处理组逃避潜伏期与到目标距离较未给药APP/PS1组显著缩短，空间探索阶段穿越原平台次数及目标象限停留时间显著增加，提示Sota改善APP/PS1小鼠的学习与空间记忆缺陷。

Sota reduced AD burden

研究人员通过Aβ_1-42免疫组化染色发现APP/PS1小鼠海马与皮层Aβ斑块数较野生型明显增多，Sota处理后斑块计数显著减少；NeuN免疫荧光显示Sota组海马与皮层NeuN阳性神经元较模型组增加，表明Sota减轻Aβ负荷并促进神经元存活。

Sota inhibited inflammation response in mice model

研究人员检测血清发现APP/PS1小鼠TNF-α、IL-1β、IL-6升高，Sota呈剂量依赖性降低三者水平（10 mg/kg组分别降约39%、39%、39%；30 mg/kg组分别降约44%、60%、60%）；Iba1免疫荧光显示模型组海马与皮层Iba1⁺小胶质细胞增多（活化标志），Sota显著降低Iba1⁺细胞数，提示Sota抑制体内小胶质细胞活化与神经炎症。

Sota attenuated the cell injury induced by Aβ₄₂

研究人员先用10 μM Aβ_1-42寡聚体建立BV2细胞损伤模型（无显著Sota自身毒性浓度5~40 μM），发现20 μM Sota预处理可逆转Aβ寡聚体导致的活力下降；ROS染色示Sota降低胞内ROS水平；ELISA与qRT-PCR均显示Sota预处理下调Aβ刺激后TNF-α、IL-1β、IL-6的蛋白与mRNA表达，证实Sota在细胞水平减轻氧化应激与炎症反应。

Network pharmacology showed the potential targets of sota

研究人员经SwissTargetPrediction获Sota潜在靶点99个，与GeneCards/OMIM中2962个AD靶点交集得60个共同靶点；PPI筛选关键靶点与KEGG富集提示MAPK通路为核心通路；分子对接显示Sota与MAPK3(ERK1)结合能?7.5 kcal/mol，提示Sota可能作用于ERK/MAPK通路发挥抗AD效应。

Sota treatment was associated with suppression of ERK signaling

研究人员Western blot显示Aβ寡聚体刺激BV2细胞后p-ERK(磷酸化ERK)升高，Sota预处理显著降低p-ERK，而对p-JNK、p-p38无显著影响；APP/PS1小鼠脑组织中Sota同样显著逆转p-ERK升高，表明Sota在体内外主要通过抑制ERK信号通路活化减轻炎症。

讨论与结论总结

讨论部分指出，SGLT2在中枢神经系统（海马、小脑）亦有表达，SGLT2i可通过抑制小胶质细胞NLRP3炎症小体活化等机制减轻神经炎症。本研究首次在AD模型中证实Sota减少Aβ沉积、抑制小胶质细胞Iba1表达与促炎因子释放、降低ROS并改善认知，其机制与选择性抑制MAPK/ERK磷酸化而非JNK/p38有关，Aβ负荷减少可能部分源于Sota促进小胶质细胞对Aβ的清除或间接抗炎效应。作者同时说明局限性：未做ERK过表达/敲低因果验证、BV2细胞非原代小胶质细胞、体外Sota浓度高于临床血药浓度、未区分Aβ生成/聚集/清除机制、仅用雄性小鼠、未测脑内药物浓度及血糖变化、未明确SGLT1/2各自贡献、未细分小胶质表型转换。

结论翻译：索格列净(sotagliflozin, Sota)通过降低促炎细胞因子与活性氧发挥神经保护作用。在APP/PS1小鼠中，Sota有效减轻包括Aβ蓄积与神经元丢失在内的AD病理改变。这些发现提示Sota有望成为AD的潜在治疗策略。