葡萄糖依赖性促胰岛素多肽受体激动通过Akt依赖性一氧化氮信号改善心力衰竭伴抗纤维化作用

《Journal of Biomedical Science》：Glucose-dependent insulinotropic polypeptide receptor agonism improves heart failure with antifibrosis through Akt-dependent nitric oxide signaling

　　

背景：心脏纤维化是一种病理重构过程，促进心力衰竭的发生与进展。尽管葡萄糖依赖性促胰岛素多肽（GIP）可能发挥抗纤维化作用，但GIP受体激活如何调控心脏成纤维发生并调节心力衰竭中的心功能仍不清楚。本研究通过细胞与动物模型探讨GIP受体激动是否抑制心脏成纤维细胞活性并改善心力衰竭，并探索其潜在机制。方法：人心脏成纤维细胞用[D-Ala2]GIP（DA-GIP；10、100或300 nM）处理24 h或不处理（对照）。采用伤口愈合、免疫印迹、酶联免疫吸附和荧光法检测成纤维细胞迁移、胶原产生及胞内信号。通过超声心动图和Masson三色染色评估异丙肾上腺素诱导心力衰竭大鼠给予或不给予DA-GIP（24 nM/kg，每日两次，共2周）的心脏结构、功能与纤维化。结果：与对照组相比，300 nM DA-GIP处理的人心脏成纤维细胞迁移活性显著降低，Ⅰ型前胶原（pro-collagen IA1）、Ⅲ型前胶原和转化生长因子-β1（TGF-β1）蛋白表达减少。DA-GIP增加一氧化氮（NO）产生，促进内皮型一氧化氮合酶（eNOS）和蛋白质激酶B（Akt）活化。Akt抑制阻断DA-GIP诱导的eNOS活化，Nω-硝基-L-精氨酸甲酯（NOS抑制剂，100 μM）减弱DA-GIP的抗纤维化效应。在心力衰竭大鼠中，DA-GIP减轻心肌纤维化、心室扩张和收缩功能障碍。结论：DA-GIP通过Akt依赖性eNOS活化及随后NO产生抑制心脏成纤维细胞活性，从而改善实验性心力衰竭中的心脏重构与功能。

研究背景与立项依据

心脏纤维化是心力衰竭发展后期常见的病理重构，表现为心肌僵硬度增加、架构破坏及舒缩功能受损，然而针对纤维化的有效疗法仍有限。葡萄糖依赖性促胰岛素多肽（GIP）与胰高血糖素样肽-1（GLP-1）同属肠源性促胰岛素激素，GIP受体（GIPR）不仅表达于胰岛β细胞，亦丰富表达于人类心肌组织。既往小鼠实验与临床遗传学研究提示持续GIP信号具有心代谢获益，且GIP可减轻血管紧张素Ⅱ诱导的心肌纤维化并抑制糖尿病小鼠心脏肥厚与纤维化，但GIP受体激动对心力衰竭心功能的实验证据仍缺乏，GIP是否直接作用于培养心脏成纤维细胞及其抗纤维化机制尚未阐明。该研究基于此在《Journal of Biomedical Science》发表，旨在明确GIP受体激动对人心脏成纤维细胞活性的直接调控及在异丙肾上腺素诱导大鼠心力衰竭模型中的疗效与Akt-eNOS-NO机制。

主要技术方法概括

研究人员采用Lonza来源人心房原代心脏成纤维细胞（第4–6代）进行体外实验，以降解抵抗型GIP类似物[D-Ala²]GIP（DA-GIP）为激动剂，配合Akt抑制剂A6730、NOS抑制剂N^ω-硝基-L-精氨酸甲酯（L-NAME）、PKG抑制剂KT5823、腺苷酸环化酶抑制剂SQ22536干预；通过伤口愈合实验、EdU掺入流式、免疫印迹、ELISA、细胞内cGMP与NO代谢荧光定量评估迁移、增殖、胶原与前胶原、TGF-β1、eNOS/nNOS/iNOS及Akt磷酸化。体内采用8周雄性Wistar大鼠，皮下异丙肾上腺素（100 mg/kg，每周1次×2周）诱导心力衰竭，随机予DA-GIP（24 nM/kg，皮下每日2次×2周）或生理盐水，行超声心动图（左室缩短分数<45%界定心衰）、Masson三色染色计算胶原体积分数，并采集血浆测胰岛素与生化指标。

研究结果

GIP受体激动抑制心脏成纤维细胞活性

300 nM DA-GIP显著抑制人心脏成纤维细胞迁移，降低pro-collagen IA1与pro-collagen III蛋白表达，但不影响EdU增殖率与α-平滑肌肌动蛋白（α-SMA）表达；10 nM与100 nM无此效应，表明抗纤维化作用非通过增殖抑制或肌成纤维转化，而呈浓度依赖性抑制迁移与胶原合成。

GIP受体活化调控人心脏成纤维细胞TGF-β1与cGMP水平

300 nM DA-GIP下调胞内与上清TGF-β1蛋白及分泌量，同时升高胞内cGMP水平。但PKG抑制剂KT5823不能逆转DA-GIP对迁移的抑制，腺苷酸环化酶抑制剂SQ22536本身抑制迁移且与DA-GIP无叠加，证明DA-GIP效应不依赖cGMP/PKG轴或cAMP通路。

Akt依赖性NO产生介导GIP受体激动的抗纤维化效应

DA-GIP（300 nM）提升上清NO代谢物（0.55±0.03至1.07±0.08 μM/10⁶细胞），增强eNOS磷酸化而不影响nNOS磷酸化与iNOS表达，并增高Akt磷酸化；Akt抑制剂A6730取消DA-GIP对eNOS磷酸化的增强。L-NAME共处理取消DA-GIP对迁移、pro-collagen IA1/III及TGF-β1的抑制。结论为DA-GIP经Akt依赖eNOS活化促NO生成，以cGMP非依赖方式抗纤维化。

GIP受体激活改善异丙肾上腺素诱导心力衰竭大鼠心功能并抑制心肌纤维化

体内DA-GIP不影响体重、心率、肌酐、转氨酶、空腹血糖、胰岛素及血脂。Masson染色示心衰组胶原体积分数高于对照组与DA-GIP组，DA-GIP组与对照无差异。超声示三组左室舒张末径与舒张末容积相近，但心衰组收缩末径与收缩末容积增大、射血分数与缩短分数降低，DA-GIP处理大鼠这些收缩参数恢复至对照水平。提示DA-GIP减轻心肌纤维化、心室扩张与收缩功能不全。

讨论部分总结

研究人员指出DA-GIP在体内未改变代谢指标，故抗纤维化非继发于降糖降脂减重。体外证明GIPR直接作用于人心脏成纤维细胞，经Akt→eNOS→NO而非cGMP/PKG或cAMP发挥抑制迁移、胶原与TGF-β1效应；体内与之一致地减轻大鼠心衰重构。文章辨析了eNOS（构成型保护）相对nNOS/iNOS在成纤维细胞中的主导性，并引述Akt直接磷酸化eNOS释放NO的已知机制。作者自陈局限为仅细胞与动物模型、未做压力-容积环力学分析，未来需临床转化验证。

结论翻译

激活葡萄糖依赖性促胰岛素多肽受体通过Akt依赖性一氧化氮信号活化抑制心脏成纤维细胞活性，改善实验性心力衰竭中的心脏重构与功能。