阿托伐他汀通过增强Mzb1介导的氧化应激及线粒体功能损伤的缓解作用，改善糖尿病心肌病

《Life Sciences》：Atorvastatin ameliorates diabetic cardiomyopathy by enhancing Mzb1-mediated mitigation of oxidative stress and mitochondrial defects

　　

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  阿托伐他汀能够缓解糖尿病心肌病中的心脏功能障碍、氧化应激、细胞凋亡以及线粒体损伤。
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  抑制Mzb1的表达会消除阿托伐他汀的心脏保护作用，这说明Mzb1是该作用的关键下游介质。
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  ChIP-qPCR实验表明KLF4可以直接结合并激活Mzb1的启动子，从而促进其转录。
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  阿托伐他汀可以抑制RhoA的活性，从而解除其对KLF4的抑制作用，进而通过新的RhoA/KLF4/Mzb1通路提升Mzb1的表达水平。

引言

糖尿病心肌病是糖尿病的一种严重并发症，其特征为心肌出现病理变化，即便没有冠状动脉疾病也会引发心力衰竭[1]、[2]。其复杂的病理生理机制由多种相互关联的因素共同作用形成，其中线粒体功能紊乱是核心问题[3]、[4]。这种功能紊乱表现为线粒体自噬障碍、动态异常以及钙平衡失调，进而导致能量供应不足和活性氧过度生成[5]、[6]。这又会引发氧化应激、炎症反应和细胞死亡的恶性循环，最终造成心肌细胞肥大和心肌纤维化等典型结构改变[7]、[8]。如此多方面的病理机制使得治疗面临巨大挑战，亟需能够直接针对这些根本性代谢和线粒体问题的治疗方案。

最近，内质网驻留蛋白Mzb1被发现是调控心脏细胞稳态的新因子[9]、[10]。虽然最初人们了解它是在免疫细胞中参与免疫球蛋白的折叠过程[11]、[12]，但我们的前期研究显示，在急性心肌梗死模型中，Mzb1过表达能够显著改善线粒体功能并减轻心肌损伤，这说明它在调节心肌细胞中内质网与线粒体的相互作用方面起着关键作用[13]、[14]。鉴于线粒体病变的相似性，这就引出了一个重要问题：Mzb1是否也能在糖尿病心肌病的代谢背景下发挥保护作用？

阿托伐他汀除了具有降脂作用外，还被认为具有多种心脏保护效应，包括改善代谢状况、增强抗氧化防御能力以及缓解线粒体功能障碍[10]、[15]。不过，它在糖尿病心肌病中发挥这些作用的具体分子途径至今尚未完全明确。有趣的是，阿托伐他汀的已知作用与Mzb1的功能高度契合，而我们之前已经确定Mzb1是调控氧化应激和线粒体功能的关键分子。基于这种一致性，我们推测阿托伐他汀在糖尿病心肌病中的治疗效果至少部分是通过Mzb1介导实现的。

为了验证这一假设，本研究旨在探讨阿托伐他汀在糖尿病小鼠模型中对线粒体功能和氧化应激的影响。通过多种分子生物学和生物技术方法，我们发现了一个此前未被认识到的RhoA/KLF4/Mzb1信号通路，正是通过这条新通路阿托伐他汀才发挥保护作用。具体而言，我们首次证实糖尿病心肌病中Mzb1的表达水平下降，且阿托伐他汀的保护作用依赖于Mzb1；同时KLF4可以直接激活Mzb1的表达，而RhoA则是KLF4的上游负调控因子。这些发现不仅揭示了阿托伐他汀在糖尿病心脏中的作用机制，还明确了Mzb1是一个潜在的新治疗靶点。因此，我们的研究为阿托伐他汀在糖尿病心肌病中的临床应用提供了新的实验依据。

章节摘要

实验动物

实验所用动物为8周龄的雄性C57BLKS/J品系糖尿病小鼠（db/db）及其同窝的杂合子对照组小鼠（db/+），这些小鼠由GemPharmatech有限公司提供，随后被饲养在沈阳医学院动物实验室，饲养环境为12小时光照/黑暗周期，温度和湿度均处于可控状态。所有实验方案都经过了沈阳医学院实验动物福利与伦理委员会的批准（批准编号：SYYXY2023120701），并且严格按照相关要求开展实验。

阿托伐他汀可改善糖尿病小鼠的心脏功能

8周龄的对照组小鼠和db/db小鼠被分为3组，给药方案如图1A所示。分别在第4周和第8周测量这两组小鼠的体重和血糖水平。与对照组相比，db/db小鼠的体重明显更高（见图1B），血糖水平也显著升高（见图1C），而给予阿托伐他汀治疗后，db/db小鼠的这两项指标均未出现明显变化。实验结束后，通过相应方法评估了这些小鼠的心脏功能。

讨论

糖尿病心肌病是糖尿病的一种严重并发症，其特点是心脏肌肉功能出现异常，且这种异常与血管疾病无关。它的发病机制是由高血糖引发的氧化应激、线粒体损伤以及心肌细胞凋亡所构成的恶性循环所驱动的[19]、[20]。本研究为阐明阿托伐他汀在糖尿病心肌病中的心脏保护作用机制提供了若干新见解。首先，我们确定Mzb1是阿托伐他汀发挥保护作用所必需的关键下游效应分子。

研究的局限性

本研究存在一些局限性。首先，每组的样本量仅为6–7只动物，虽然足以让我们在分析中获得具有统计学意义的结果，但样本量相对较小，未来若能开展更大规模的实验，将有助于验证我们研究结论的普遍适用性。其次，我们所使用的过高血糖的体外模型虽然是一种成熟且必要的简化模型，但无法完全模拟糖尿病心肌病在体内的复杂代谢和激素环境。

结论

本研究发现RhoA/KLF4/Mzb1信号通路可能参与了阿托伐他汀对糖尿病心肌病的保护作用。我们的数据表明，阿托伐他汀可能通过抑制RhoA的活性来发挥作用，进而促进KLF4的表达上升，最终提高Mzb1的表达水平。Mzb1似乎通过稳定线粒体功能、减少氧化应激以及抑制细胞凋亡等方式，发挥重要的心脏保护作用。这些发现提示Mzb1很可能是一个值得进一步研究的治疗靶点。

作者贡献说明

顾静： 方法学设计、实验实施。孙佳希： 方法学设计、实验实施。王欣： 方法学设计、实验实施。张琪： 方法学设计、实验实施。刘月阳： 方法学设计、实验实施。徐倩： 方法学设计、实验实施。高俊佳： 方法学设计、实验实施。李蓉： 方法学设计、实验实施。甄彦如： 方法学设计、实验实施。张璐： 数据可视化、实验监督、项目管理、资金申请、研究构思。周明生： 文章撰写与修改。

资金支持

本项研究得到了中国国家自然科学基金（项目编号：81970357、82270434）对周明生的资助，以及中国国家自然科学基金（项目编号：82100316）对张璐的资助。

利益冲突声明

所有作者声明，在进行这项研究的过程中，不存在任何可能被视为利益冲突的商业或财务关系。

Jing Gu|Jiaxi Sun|Xin Wang|Qi Zhang|Yueyang Liu|Qian Xu|Junjia Gao|Rong Li|Yanru Zhen|Lu Zhang|Ming-Sheng Zhou