地塞米松（dexamethasone, DEX）重复暴露的发育时序决定生长状况并可调节成年期代谢反应性

《Biochemical Pharmacology》：Developmental timing of repeated dexamethasone exposure determines growth and modulates metabolic responsiveness in adulthood

　　

摘要：地塞米松（dexamethasone, DEX）是一种合成糖皮质激素（glucocorticoid, GC），因其抗炎及免疫抑制作用被广泛使用，但与不良代谢及致糖尿病效应相关。早期生命暴露于DEX是否会改变后续治疗诱导的代谢紊乱目前尚不清楚。研究人员以雄性Wistar大鼠为对象，于出生后第30、60和90天启动最多三个治疗周期，每周期连续5天腹腔注射DEX（1.0 mg/kg）或生理盐水（1 mL/kg）。按暴露史分为五组：对照组（全程生理盐水）、90组（仅第90天DEX）、30＋90组（第30和90天DEX）、60＋90组（第60和90天DEX）及30＋60＋90组（三次均DEX）。末次周期后行葡萄糖耐量试验，随后采集血液及组织。结果显示，各DEX方案均降低体质量增长及摄食量，致成年体质量偏低，尤以三个周期组明显。所有DEX处理组均出现糖耐量受损，但30＋60＋90组程度减轻。除30＋60＋90组外，其余DEX组出现高胰岛素血症及肝三酰甘油和糖原含量升高。仅出生后第30天即暴露于DEX之动物未出现DEX诱导的β细胞质量扩增。一次或两次DEX暴露上调参与葡萄糖代谢的肝基因mRNA水平，但蛋白水平无相应变化；与之相反，重复暴露（30＋60＋90）增强GC应答基因表达，表明上游GC受体信号传导在代谢重构有限的情况下仍被保留。下丘脑Zbtb16 mRNA表达升高进一步支持中枢GC反应性的完整性。综上，早期DEX暴露损害生长，但可减弱后期治疗诱导的数项代谢扰动，凸显GC治疗的长期后果。

论文解读：地塞米松重复暴露的发育时序决定生长状况并可调节成年期代谢反应性

本文由Peixe CMS等（Carolina de Moraes Silveira Peixe, Paulo Henrique Evangelista-Silva, Alexandre Giusti-Paiva, Silvana Auxiliadora Bordin, Alex Rafacho）完成，发表于Biochemical Pharmacology。糖皮质激素（glucocorticoid, GC）因强效抗炎和免疫抑制作用广泛用于哮喘、自身免疫病及儿童喘息性疾病等需从婴幼儿至成人反复或间歇给药的临床情境，但其过量或长期使用具明确致糖尿病效应——包括促进肝糖输出、外周组织葡萄糖摄取减少及代偿性高胰岛素血症。然而，关于不同生命阶段反复、间歇性GC暴露对成年代谢的长期影响知之甚少，尤其早期生命暴露是否会"编程"机体对后续GC再暴露的代谢反应尚未阐明。本研究假设早期起始的重复DEX暴露会加剧成年典型GC源性代谢紊乱，通过在大鼠发育关键窗口（出生后第30、60、90天）设置不同DEX暴露历史，探究发育时序与重复暴露对生长、糖代谢、胰岛适应性、肝脏能量储存及GC信号通路的长期影响。研究发现早期DEX暴露虽损害生长，却部分缓冲了成年再暴露所诱导的高胰岛素血症、肝糖原/脂质蓄积及β细胞质量扩增，提示发育期GC暴露可诱发组织特异性GC信号重编程。

主要关键技术方法：

研究人员选用21日龄雄性Wistar大鼠，设五组（Control、90、30＋90、60＋90、30＋60＋90），于出生后第30、60、90天各行5天腹腔注射DEX（1.0 mg/kg）或生理盐水。每日监测体质量和摄食量；末次周期后行腹腔葡萄糖耐量试验（intraperitoneal glucose tolerance test, ipGTT）；麻醉下心脏采血测血浆胰岛素、皮质酮（corticosterone）、总胆固醇及三酰甘油，取肝测三酰甘油和糖原含量；称量肾上腺、脾、胰腺及各脂肪垫相对质量；肝和胰腺石蜡包埋切片行H&E染色及胰岛素/胰高血糖素双免疫荧光染色计算β/α细胞质量；肝RNA提取后RT?qPCR检测糖脂代谢及GC信号相关基因（以内参Rpl19/Rpl37标准化）；肝总蛋白抽提后Western blot检测PEPCK、G6Pase、GR（glucocorticoid receptor）、AKT2、PPARα、GSK3α/β，以Ponceau S总蛋白归一化；数据按正态性及方差齐性选用单因素/重复测量ANOVA或Kruskal?Wallis检验，p＜0.05为差异显著。

3.1. Repeated DEX exposure from an early age impairs the normal growth trajectory

通过动态体质量监测发现，首轮DEX（P30起）即致体质量增长受抑且至P60未能完全恢复；第二轮（P60）及第三轮（P90）DEX进一步降低体质量。累积摄食量减少但单位体质量相对摄食率急性期下降不明显，提示生长抑制部分源于GC对生长激素（growth hormone, GH）/IGF?1轴抑制及组织分解代谢而非单纯厌食。三个周期组（30＋60＋90）成年体质量最低且无追赶生长，内脏脂肪质量各组无差异，表明DEX选择性影响瘦体组织。

3.2. Repeated DEX exposure from an early age mitigates the glucose intolerance caused by GC in adulthood

ipGTT显示所有DEX组出现糖耐量受损（glucose intolerance），但早期曾暴露组（30＋90及30＋60＋90）ipGTT增量曲线下面积（incremental area under the curve, iAUC）相对于对照的增幅小于仅成年暴露组（90组），其中30＋60＋90组血糖曲线介于对照与其他DEX组之间，提示早期暴露部分减轻后期GC诱导的糖耐量恶化。

3.3. Repeated DEX exposure from an early age cancels the hyperinsulinemia and hypocorticosteronemia caused by GC in adulthood

仅成年或成年＋P60暴露组（90、30＋90、60＋90）出现高胰岛素血症及皮质酮抑制；30＋60＋90组血浆胰岛素及皮质酮水平与对照无差异，提示反复累积暴露保留下丘脑?垂体?肾上腺（hypothalamic?pituitary?adrenal, HPA）轴基础活性并避免代偿性高胰岛素分泌。各DEX组血浆三酰甘油升高，总胆固醇无变化。

3.4. DEX treatment affects adrenal and spleen masses regardless of the number of cycles of exposure

所有DEX处理组肾上腺及脾脏相对质量均低于对照，提示GC典型的外周器官萎缩效应不受暴露时序影响；胰腺及各部位脂肪垫相对质量组间无差异。

3.5. Repeated DEX exposure from an early age mitigates the increase in β?cell mass caused by GC in adulthood

免疫荧光显示仅90组和60＋90组出现β细胞质量显著扩增；30＋90组β细胞质量未增但伴高胰岛素血症（提示分泌功能增强）；30＋60＋90组β细胞质量及胰岛素水平均同对照，说明P30期暴露可阻止后续DEX诱导的β细胞质量重塑。α细胞质量各组无变化，β/α比值DEX组均升高。

3.6. Repeated DEX exposure since early age cancels the diabetogenic actions of GC on energetic liver storage

肝H&E及生化定量示90、30＋90、60＋90组肝细胞糖原及三酰甘油明显蓄积；30＋60＋90组肝形态及糖原、三酰甘油含量同对照。一次或两次暴露上调肝脂生成（Srebf1、Yy1、Acca、Dgat2）及糖异生（Pck1）相关基因转录，三次暴露组无明显此类上调，表明早期连续暴露削弱GC驱动的肝储能通路激活。

3.7. Repeated DEX exposure affects molecular markers of glucose metabolism at the transcriptional but not protein level

Pck1和Gck mRNA在部分DEX组上调，Ldha在30＋90及30＋60＋90组升高，但肝PEPCK、G6Pase、GR、AKT2、PPARα、GSK3α/β蛋白水平各组无差异，提示GC调控糖代谢相关酶存在转录?蛋白解偶联。

3.8. Repeated DEX exposure interferes with numerous glucocorticoid and hepatic regulatory genes

肝GRα（Nr3c1）、Gilz（Tsc22d3）、Zbtb16及Hnf4a mRNA在≥两次暴露组上调，表明上游GC受体信号完整；Fkbp5、Gas5、Hnf1a无变化。三次暴露组虽未激活代谢效应基因，但经典GC靶基因响应正常，说明选择性衰减发生于下游代谢效应分支。

3.9. Repeated DEX exposure from an early age upregulates the Zbtb16 gene in the hypothalamus

下丘脑Crh、Gilz、Fkbp5 mRNA无组间差异；仅30＋60＋90组下丘脑Zbtb16 mRNA显著升高，支持中枢GC信号感知未被完全抑制，且与HPA轴皮质酮未受抑相符。

讨论与结论总结：

研究表明DEX于发育关键窗口（P30/P60/P90）暴露均致急性摄食及体质量增长抑制、肾上腺脾萎缩、高三酰甘油血症和糖耐量受损。仅成年或成年＋P60再暴露产生典型GC致糖尿病表型——高胰岛素血症、肝糖原/脂质蓄积及β细胞质量扩增、皮质酮抑制；而P30即开始并延续三个周期的暴露（30＋60＋90）造成持续生长受限，却避免上述代谢异常：血浆胰岛素与皮质酮正常、β细胞质量不扩、肝糖原及三酰甘油未升高、肝糖脂合成/糖异生基因未激活。上游GC受体结合及经典GC靶基因（GRα、Gilz、Zbtb16、Hnf4a）在三次暴露组仍上调，证明GC信号传导完好，代谢效应减弱源于下游代谢通路选择性脱敏/重编程而非受体失效。早期单次暴露不足以诱导此保护，提示依赖累积暴露引发的组织特异性GC信号适应。结论：发育早期起始的地塞米松重复暴露损害生长，但同时减弱后期治疗诱导的多项成年代谢扰动，强调糖皮质激素治疗方案需考量生命阶段暴露史对长期代谢后果的编程作用。

（注：引文标注[a,b]及图号Fig. X均已省略，专业术语大小写及上下标依原文保留。）