《Biochemical Pharmacology》：Dapagliflozin alleviates renal fibrosis in type 2 diabetic mice through regulating STAT3
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Dapagliflozin通过抑制STAT3磷酸化减轻糖尿病肾纤维化的机制研究。
Xiao Wang|Hao Wang|Feng Yan|Chun-liu Li|Bi-han Li|Jia-hui Gao|Bing-lin Chen|Song-ping Li|Jia-hong Wang
沈阳药科大学临床药学院，中国辽宁省沈阳市沈河区文华路103号，邮编110016
摘要
达格列净（Dapagliflozin）作为一种钠-葡萄糖共转运蛋白2（SGLT2）抑制剂，在治疗2型糖尿病方面显示出疗效。然而，它改善2型糖尿病引起的肾纤维化的能力及其潜在机制仍需进一步研究。本研究的目的是探讨达格列净在通过高脂饮食联合链脲佐菌素（streptozotocin）建立的糖尿病小鼠模型以及暴露于高血糖条件下的肾小管上皮细胞中的治疗效果。研究中以二甲双胍（metformin）作为对照化合物。组织病理学染色分析显示，糖尿病肾病小鼠的肾组织中存在肾小球硬化和胶原沉积，这表明了肾纤维化的发生。值得注意的是，达格列净治疗显著降低了纤维化生物标志物的表达水平——具体包括基质金属蛋白酶2（Matrix Metallopeptidase 2）、转化生长因子1（Transforming Growth Factors 1）、磷酸化Smad2/3、III型胶原（collagen III）和α-平滑肌肌动蛋白（α-smooth muscle actin），无论是在动物模型还是肾小管上皮细胞中均如此。进一步研究表明，这种抑制纤维化的作用可能归因于达格列净能够阻止信号转导子和转录激活因子3（STAT3）的磷酸化及其向细胞核的迁移。为了验证这一假设，进行了STAT3敲低实验。实验结果表明，STAT3敲低显著抑制了与肾纤维化相关的标志物表达，从而有效减轻了肾小管上皮细胞的纤维化程度。总之，本研究强调了达格列净通过抑制STAT3的激活和磷酸化对糖尿病引起的肾纤维化的有益作用。
引言
糖尿病肾病（Diabetic Kidney Disease, DKD）是糖尿病（Diabetes Mellitus, DM）常见的且具有严重危害的微血管并发症。当DKD进展到晚期阶段时，肾纤维化成为典型的病理表现[1]。肾纤维化的特征是上皮细胞向间充质细胞（epithelial-to-mesenchymal transition, EMT）的转化，即分化的肾小管上皮细胞发生表型变化，开始表现出类似间充质细胞（如成纤维细胞和肌成纤维细胞）的特性[2]。其主要特征包括失去上皮细胞标志物（如E-钙粘蛋白），同时出现间充质细胞标志物以及细胞外基质（extracellular matrix, ECM）的变化，例如α-平滑肌肌动蛋白（α-SMA，肌成纤维细胞的标志物）和I型及III型胶原（Col I和Col III，成纤维细胞的产物）[3]。ECM在肾组织中的积累导致肾纤维化逐渐加重，最终导致肾功能完全丧失。然而，由于对DKD中肾纤维化分子机制的认知不足，目前的治疗策略在延缓其进展方面效果有限。因此，阐明其潜在机制并开发新的治疗方法对于治疗肾纤维化至关重要。
信号转导子和转录激活因子（Signal Transducer and Activator of Transcription, STAT）家族蛋白作为转录因子，可直接与DNA结合。STAT3属于STAT家族，在静息状态下位于细胞质中。当被磷酸化和激活后，它可以形成同源或异源二聚体并转移到细胞核。在细胞核内，STAT3通过调节靶基因的表达发挥促进细胞增殖和存活的作用，从而帮助恢复体内平衡。然而，STAT3的持续激活会导致慢性炎症和纤维化，引发多种病理状况。Lee等人的研究表明，STAT3抑制剂Stattic能够降低脂多糖（Lipopolysaccharide）诱导的DKD小鼠中的纤维连接蛋白（fibronectin）和I型胶原（Col I）水平，从而显著改善肾纤维化[4]。此外，Zheng等人最近证明，在链脲佐菌素（STZ）诱导的小鼠中特异性阻断STAT3可以通过抑制肾胶原沉积来改善肾纤维化[5]。STAT3抑制的强大抗纤维化作用表明，针对这一蛋白可能是治疗肾纤维化的有效策略。
大多数糖尿病病例为2型糖尿病（Type 2 Diabetes Mellitus, T2DM）[6][7]。临床研究表明，在疾病早期保持均衡饮食并给予药物治疗可以有效控制血糖水平，部分保留残余的胰腺β细胞功能，并预防或延缓T2DM患者的血管和神经病变并发症。作为SGLT2抑制剂，达格列净（Dapagliflozin, DAPA）可以降低血糖、血压和血尿素氮水平，从而更好地保护T2DM患者的肾脏[8]。2024年KDIGO指南建议将SGLT2抑制剂用于估计肾小球滤过率（eGFR）≥20 ml/min/1.73 m2的T2DM慢性肾病（Chronic Kidney Disease, CKD）患者的治疗[9]。然而，其疗效及其潜在机制仍有待研究。本研究旨在阐明DAPA的作用机制，期望为DKD的治疗提供新的见解。
实验设计
动物实验的设计
实验所用C57BL/6雄性小鼠（体重20–25克）购自HFK生物技术公司。经过一周的适应期后，小鼠被置于受控环境（12:12光照-黑暗周期，温度18–25°C）中饲养。所有动物实验均符合沈阳药科大学伦理委员会的规范。随机分组后，小鼠被分为不同的饮食组，持续4周：正常饮食组（n=6，含20%蛋白质、70%碳水化合物和10%脂肪）
DAPA对DKD小鼠的肾保护作用
在由链脲佐菌素（STZ）和高脂饮食诱导的DKD模型中，评估了不同浓度DAPA对肾脏形态和功能的保护作用。经过4周的标准饮食或高脂饮食喂养后，接受高脂饮食的小鼠体重显著增加，而接受STZ腹腔注射的小鼠体重变化不明显（图1）
讨论
实验结果表明，DAPA不仅能改善由高脂饮食和链脲佐菌素引起的DKD小鼠的肾纤维化，还能减轻高血糖环境导致的肾细胞损伤。这些效果可能与DAPA抑制STAT3的激活和磷酸化有关。
DKD的特征是肾小球系膜和肾小管间质中ECM的异常积聚[16]。这种病理变化是DKD的主要特征
作者贡献声明
Xiao Wang：撰写初稿、数据可视化、方法验证、概念构建。
Hao Wang：撰写、审稿与编辑、数据管理、概念构建。
Feng Yan：方法设计、数据分析。
Chun-liu Li：结果验证、实验研究。
Bi-han Li：方法设计、数据分析。
Jia-hui Gao：结果验证、资源协调。
Bing-lin Chen：数据可视化。
Song-ping Li：实验监督、资源协调、资金争取。
Jia-hong Wang：撰写、审稿与编辑、实验监督、资金争取。
致谢
本研究得到了沈阳药科大学青年和中年教师职业发展支持项目（项目编号ZQN202201）以及辽宁省科技计划-国际工业技术研发项目（2024JH2/101900017）的支持。
