宽胸气雾剂通过HIF-1α-ITGAX轴改善血管生成保护冠状动脉微血管功能障碍

《Frontiers in Pharmacology》：Kuanxiong aerosol protects against coronary microvascular dysfunction through improving angiogenesis via HIF-1α-ITGAX axis

　　

背景：冠状动脉微血管功能障碍（CMVD）常并发于糖尿病，是心血管疾病发病的主要驱动因素，凸显了创新治疗策略的迫切需求。宽胸气雾剂（KX）是一种由四种挥发油组成的专利植物制剂，广泛用于心绞痛，具有明确的血管保护和血流动力学益处。然而，其在CMVD中的疗效和机制尚不清楚。方法：为了评估KX的治疗潜力，研究人员对db/db小鼠糖尿病CMVD模型实施了预防性和治疗性治疗方案。通过超声心动图和组织病理学分析全面评估体内治疗效果。通过Lectin-FITC灌注和通透性测定定量评估微血管灌注和内皮屏障功能。这些发现进一步通过批量RNA测序、免疫荧光和细胞功能测定得到证实，而生物信息学和生物化学分析系统地揭示了分子靶点和通路。结果：KX恢复了冠状动脉微血管结构和功能，促进了新生血管形成，并对db/db小鼠的CMVD提供了预防性和治疗性益处。机制上，RNA测序和生物化学分析显示，KX稳定了HIF-1^α，抵抗PHD₂介导的蛋白酶体降解。这种稳定增强了HIF-1^α的转录活性，上调了ITGAX，随后触发了VEGF-FAK信号通路，驱动内皮细胞增殖、血管生成和紧密连接形成。因此，改善的微血管功能和稳定的新生血管网络恢复了心肌血液供应，从而挽救了CMVD。结论：KX通过调节HIF-1^α-ITGAX轴发挥其治疗作用，从而促进血管生成并恢复微血管完整性和灌注。这些发现确立了KX作为CMVD和糖尿病心肌病有前景的治疗候选药物。

宽胸气雾剂通过HIF-1^α-ITGAX轴改善血管生成保护冠状动脉微血管功能障碍的机制研究解读

**研究背景、问题与意义**

冠状动脉微血管功能障碍（CMVD）是糖尿病心肌病（DCM）发生发展的核心驱动因素，临床表现为微血管性心绞痛，但现有降糖治疗对CMVD的缓解作用有限，亟需靶向微循环的创新策略。宽胸气雾剂（KX）是一种基于芳香温通理论的中药复方制剂，由檀香、高良姜、细辛、荜茇的挥发油与冰片组成，已广泛应用于心绞痛治疗，并显示出血管保护和血流动力学稳定作用。近期临床试验还提示KX可改善不稳定型心绞痛患者经皮冠状动脉介入治疗（PCI）术后的微循环阻力指数（IMR），但其在CMVD中的具体疗效和分子机制尚不明确。本研究旨在利用db/db小鼠糖尿病CMVD模型，系统评估KX的治疗潜力并阐明其作用机制，为CMVD和DCM的治疗提供新靶点。论文发表在《Frontiers in Pharmacology》。

**主要关键技术方法**

研究人员采用db/db小鼠（8周龄和16周龄）作为糖尿病CMVD模型，设置预防性和治疗性给药方案（KX舌下喷雾，剂量40、80、160 mg/kg，以及对照药物恩格列净10 mg/kg）。主要方法包括：超声心动图评估冠状动脉血流速度储备（CFVR）和心功能；Lectin-FITC灌注测定微血管密度和灌注；Dextran-FITC通透性测定评估内皮屏障功能；批量RNA测序（RNA-seq）筛选差异表达基因；免疫荧光和Western blot检测蛋白表达；双荧光素酶报告基因验证转录调控；免疫共沉淀（Co-IP）分析蛋白相互作用；以及细胞功能实验（增殖、迁移、成管、通透性等）在人心脏微血管内皮细胞（HCMECs）中进行验证。

**研究结果**

3.1 KX attenuates CMVD progression in db/db mice：通过CFVR、BNP、左心室射血分数（LVEF）、左心室短轴缩短率（LVFS）等指标，发现KX剂量依赖性改善db/db小鼠的微血管舒张功能和心脏收缩功能，并减轻心肌肥厚和纤维化，且不引起肝肾功能损伤及血糖、血脂改变。

3.2 KX promotes CMVD regression in db/db mice：与恩格列净相比，KX（80 mg/kg）同样能逆转已建立的CMVD，改善CFVR、心功能、心肌肥厚和纤维化，表明其具有与一线药物相当的逆转CMVD能力。

3.3 KX restores coronary perfusion and maintains endothelial barrier integrity in db/db mice：通过Lectin-FITC和Dextran-FITC实验，发现KX显著增加db/db小鼠心肌微血管密度和灌注，减少血管渗漏，并上调VE-cadherin表达，恢复内皮屏障功能。

3.4 KX improves angiogenesis and preserves neovascular integrity in HGHF-injured HCMECs：在高糖高脂（HGHF）损伤的人心脏微血管内皮细胞（HCMECs）中，KX（25 μL/L）促进细胞活力、增殖、迁移、伪足形成、成管和出芽，同时增强VE-cadherin的定位和表达，保护新生血管完整性。

3.5 ITGAX upregulation mediates the pro-angiogenic and endoprotective effects of KX：批量RNA测序发现HGHF损伤下ITGAX显著下调，KX处理则大幅上调ITGAX。Western blot、流式细胞术和免疫荧光验证了KX在体内外均上调ITGAX蛋白水平，提示ITGAX是KX促血管生成和内皮保护的关键分子。

3.6 KX upregulates ITGAX expression by stabilizing HIF-1^α against PHD₂-mediated proteasomal degradation：生物信息学预测HIF-1^α为ITGAX的上游转录因子，双荧光素酶报告基因证实HIF-1^α通过非经典缺氧反应元件（HRE）直接激活ITGAX启动子。KX在不影响HIF1A mRNA水平的情况下，通过抑制PHD₂酶活性，减少HIF-1^α脯氨酸羟化，从而阻断VHL介导的K48连接多聚泛素化，稳定HIF-1^α蛋白，进而上调ITGAX。siRNA敲低HIF-1^α完全消除了KX对ITGAX的诱导作用。

3.7 HIF-1^α knockout abrogates the protective effects of KX against HCMECs dysfunction：在HGHF损伤的HCMECs中，HIF-1^α敲低显著逆转了KX促进的细胞增殖、迁移、成管、出芽、伪足面积恢复以及内皮屏障保护作用，并抑制了KX诱导的VEGFA分泌，表明HIF-1^α是KX发挥保护作用的关键分子。

3.8 KX accelerates angiogenesis and sustains microvascular integrity by activating the HIF-1^α-ITGAX axis and VEGF-FAK signaling：基因集富集分析（GSEA）显示KX激活VEGF信号通路。Western blot证实KX快速磷酸化VEGFR2和FAK；HIF-1^α或ITGAX敲低均显著减弱KX对VEGFR2和FAK磷酸化的激活，说明KX通过HIF-1^α-ITGAX轴下游激活VEGF-FAK信号，驱动整合素介导的血管生成和屏障稳定。

**讨论与结论**

研究表明，KX通过调控HIF-1^α-ITGAX轴，促进微血管生成并恢复血管完整性和灌注，从而改善糖尿病条件下的CMVD。机制上，KX抑制PHD₂活性，减少HIF-1^α的脯氨酸羟化，阻碍VHL介导的泛素化降解，稳定HIF-1^α蛋白；稳定后的HIF-1^α直接转录激活ITGAX，进而激活VEGF-FAK信号通路，促进内皮细胞增殖、迁移、成管和紧密连接形成，最终改善微血管功能并稳定新生血管网络，恢复心肌血供，减轻CMVD。与恩格列净相比，KX的疗效不依赖于血糖、血脂或体重的改善，提示其可作为直接靶向微循环的补充治疗策略。该研究为KX治疗糖尿病微血管并发症提供了机制依据，并确立了HIF-1^α-ITGAX轴作为潜在治疗靶点。