文献学习121--单细胞测序鉴定3D人心脏组织片中SGLT-2i的细胞类型特异性作用

SGLT-2i (SGLT-2抑制剂),中文名为钠-葡萄糖协同转运蛋白2(sodium-dependent glucose transporters 2,SGLT-2)抑制剂,可以抑制肾脏对葡萄糖的重吸收,使过量的葡萄糖从尿液中排出,降低血糖。这是一类新型抗糖尿病药物。作为一类新型口服降糖药物,近些年SGLT-2i在全球各大指南的地位也在逐年攀升。《中国2型糖尿病防治指南(2020版)》在高血糖药物治疗推荐方面有了较大调整,其中最主要的一点变化是:对于合并动脉粥样硬化性心血管疾病(ASCVD)或心血管风险高危;合并慢性肾脏疾病(CKD)或心衰的2型糖尿病患者,不论其糖化血红蛋白(HbA1c)是否达标,只要没有禁忌证都应在二甲双胍的基础上加用钠-葡萄糖协同转运蛋白-2抑制剂(SGLT-2i)。(证据水平 A 级)

SGLT-2i主要通过抑制肾小管SGLT2,降低肾糖阈,减少尿液中葡萄糖的重吸收,促进尿葡萄糖排泄,从而降低血液循环中葡萄糖的水平。SGLT-2i作用机制独特,不依赖于胰腺β细胞的功能,也与胰岛素抵抗的程度无关。

目前在我国上市的 SGLT-2i 有达格列净apagliflozin (DAPA)恩格列净empagliflozin (EMPA)、卡格列净和艾托格列净。多项临床试验显示,除了降糖之外,SGLT-2i具有“心肾保护”作用而成为跨界明星药物。

2019年公布的DAPA-HF研究显示,在HFrEF患者中,无论是否患有糖尿病,在标准治疗的基础上,加用达格列净能显著降低心血管死亡或心衰恶化风险达26%(HR 0.74,95%CI:0.65-0.85,P<0.001),全因死亡风险显著下降17%(HR 0.83,95%CI:0.71-0.97,P=0.0022)。EMPEOR-Reduced研究也证实,与安慰剂组相比,恩格列净显著降低HFrEF患者主要终点事件(心血管死亡或因心衰住院风险)风险25%(HR 0.75,95%CI:0.65-0.86,P<0.001)。
随后,DELIVER研究和EMPEROR-Preserved研究结果显示,在GDMT基础上应用SGLT2i(达格列净或恩格列净),可以显著降低HFpEF患者心血管死亡或心衰住院的主要终点事件风险分别为18%(HR 0.82,95%CI:0.73-0.92,P<0.001)和21%(HR 0.79,95%CI:0.69-0.90,P<0.001)。此外,在这两项研究中,事先设定的HFmrEF患者亚组分析结果也显示了达格列净和恩格列净对于HFmrEF的治疗获益。至此,SGLT2i获益证据覆盖全射血分数心衰,而不仅限于此前的HFrEF。因此,2023年ESC年会公布的《ESC急性和慢性心力衰竭(心衰)诊断和治疗指南焦点更新》将SGLT2i(达格列净或恩格列净)列为HFpEF、HFmrEF的推荐药物。(见:抗心衰的降糖药——达格列净的“封神”之路)。

在这项研究中,作者使用了3D心脏组织organomimetic model,探究了SGLT2i的治疗作用。作者首先使用3例HF患者手术的心脏组织(a)构建了 organomimetic model of living myocardial slices in a miniaturized manner (mini-LMS)。每个组织长宽均为4mm,厚约300um,并使用100 µM DAPA 或 EMPA 处理了24h。随后作者进行了单核细胞测序(b)。差异分析结果显示DAPA or EMPA处理后内皮细胞,壁细胞,成纤维细胞出现了较为显著的转录变化,心肌细胞和髓系细胞的差异较小(c)。而且EMPA对大多数细胞的作用比DAPA要强。两种SGLT2i均显著影响了成纤维细胞ECM相关基因的表达,如COL1A2, COL3A1, FN1, TIMP1均出现下调(d, e),这与SGLT2i的抗纤维化作用相一致。SGLT2i处理后,与胶原形成相关的互做通路也下降(f)。两种SGLT2i处理后均下调的基因还包括Ca2+ signalling 相关基因(d),如PLN和ATP1A2等收缩相关基因。

Taken together, we postulate the mini-LMS model system as a breakthrough for pharmacological, efficacy evaluations in cardiovascular drug development, and target identification approaches aiming to combat the detrimental burden of cardiovascular diseases.

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