《Redox Biology》：Advanced Glycation End-Products Exacerbate Myocardial Ischemia/Reperfusion Injury by Promoting Mitochondrial Oxidative Damage and PANoptosis in Diabetes Mellitus
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糖尿病可加重心肌缺血再灌注损伤（myocardial ischemia/reperfusion injury, MI/RI），但其潜在机制尚不清楚。本研究确定晚期糖基化终末产物（advanced glycation end-products, AGEs）为关键
糖尿病可加重心肌缺血再灌注损伤（myocardial ischemia/reperfusion injury, MI/RI），但其潜在机制尚不清楚。本研究确定晚期糖基化终末产物（advanced glycation end-products, AGEs）为关键病理介质。缺氧/复氧（hypoxia/reoxygenation, H/R）刺激下，经AGEs预处理的原代心肌细胞表现出严重的线粒体氧化损伤，特征为线粒体活性氧（mitochondrial reactive oxygen species, mtROS）水平升高、线粒体膜电位丧失、ATP耗竭，以及线粒体DNA与细胞色素c释放增加。机制层面，AGEs通过RAGE-Nrf2-SOD2轴削弱线粒体抗氧化防御。此外，AGEs激活AIM2-ZBP1 PANoptosome，触发兼具凋亡、焦亡与坏死性凋亡特征的PANoptosis，表现为cleaved caspase-3、GSDMD与p-MLKL同步上调。研究证实线粒体氧化损伤为该过程的上游因果事件：线粒体靶向抗氧化剂或RAGE沉默可减轻PANoptosis，而mtROS诱导剂鱼藤酮（antimycin A）可直接激活PANoptosis。治疗层面，在糖尿病小鼠中联用吡哆胺（AGEs抑制剂）与恩格列净（SGLT2抑制剂）可有效抑制AGEs蓄积、减轻线粒体损伤与PANoptosis，并显著改善MI/R后心脏功能恢复。因此，通过吡哆胺联合恩格列净靶向AGEs-线粒体损伤-PANoptosis轴，是缓解糖尿病MI/RI的潜在有效策略。
该研究针对糖尿病背景下急性心肌梗死再灌注治疗后预后不佳的临床难题，发表于《Redox Biology》。当前临床虽已优化血运重建及指南指导药物治疗，但糖尿病患者仍存在较高的心力衰竭与死亡残余风险，提示存在尚未被充分靶向的独特病理通路。既往研究提示晚期糖基化终末产物（AGEs）与糖尿病并发症密切相关，但其在心肌缺血再灌注损伤（MI/RI）中的作用及分子机制尚未明确。同时，PANoptosis作为一种整合凋亡、焦亡与坏死性凋亡的新型程序性细胞死亡形式，其在糖尿病心脏中的上游触发因素亦不明确。为此，研究人员旨在验证糖尿病对MI/RI的影响，阐明AGEs在该过程中的作用及机制，并评估靶向干预策略的有效性。
研究人员采用db/db自发性糖尿病小鼠模型与非糖尿病db/m对照，结合体内心肌缺血再灌注手术与体外H9C2心肌细胞缺氧/复氧模型，综合应用基因敲低、药理学干预、多模态影像学、分子生物学及超微结构分析等技术手段开展研究。
研究结果如下：
糖尿病加重心肌缺血再灌注损伤。体内实验显示，糖尿病db/db小鼠在接受MI/R手术后，血清心肌损伤标志物肌钙蛋白T与乳酸脱氢酶显著升高，心肌梗死面积扩大，心肌纤维化程度加重，左心室射血分数与短轴缩短率明显下降，证实糖尿病状态确实加剧MI/RI。
AGEs促进MI/R后心肌细胞PANoptosis。研究发现糖尿病小鼠血清及心脏组织中AGEs水平显著升高。体外实验中，经AGEs长期预处理的心肌细胞在H/R刺激后死亡率显著增加，并同步激活凋亡（cleaved caspase-3）、焦死（cleaved caspase-1、GSDMD）与坏死性凋亡（p-RIP1、p-RIP3、p-MLKL）相关蛋白，提示发生PANoptosis。机制上，AGEs通过上调AIM2与ZBP1并促进其与接头蛋白ASC组装形成PANoptosome，且沉默AIM2或ZBP1可显著减轻PANoptosis，双敲除则完全阻断该过程。
AGEs加重H/R刺激下的线粒体氧化损伤。AGEs预处理本身不引起明显损伤，但在H/R后导致mtROS爆发性增加、线粒体膜电位下降、ATP合成减少、线粒体DNA与细胞色素c胞质释放增多，并伴随线粒体超微结构破坏。机制研究表明，AGEs通过其核心受体RAGE抑制核因子红系2相关因子2（Nrf2）及其下游线粒体超氧化物歧化酶2（SOD2）的表达，削弱线粒体抗氧化防御能力。
线粒体氧化损伤介导AGEs诱导的PANoptosis。药理学诱导线粒体氧化损伤可直接激活PANoptosis，且其程度与AGEs预处理后H/R诱导相当。反之，使用线粒体靶向抗氧化剂MitoTEMPOL或沉默RAGE以增强内源性抗氧化能力，均可有效减轻线粒体损伤并抑制PANoptosis，证实线粒体氧化损伤是AGEs触发PANoptosis的上游必需事件。
吡哆胺与恩格列净减轻AGEs诱导的线粒体损伤与PANoptosis。鉴于持续高血糖会限制吡哆胺单药疗效，研究人员联用吡哆胺与恩格列净。结果显示，联合治疗较单药更有效降低糖尿病小鼠体内AGEs水平，恢复RAGE-Nrf2-SOD2轴功能，维持线粒体超微结构完整性，并抑制AIM2-ZBP1 PANoptosome组装及PANoptosis执行蛋白的表达。
联合治疗改善糖尿病小鼠MI/RI预后。在体治疗实验表明，吡哆胺与恩格列净联合预处理显著降低糖尿病小鼠MI/R后的心肌损伤标志物水平，缩小梗死面积，减轻纤维化，并提高左心室射血分数，且疗效优于恩格列净单药治疗，证实联合策略具有协同保护作用。
在讨论部分，研究人员指出糖尿病患病率持续攀升，其通过加速动脉粥样硬化与血栓形成增加急性心肌梗死风险，并导致再灌注后临床结局恶化。本研究明确了AGEs-RAGE-Nrf2-SOD2轴是糖尿病心脏易损性的关键机制：AGEs蓄积抑制Nrf2核活性，下调线粒体抗氧化酶SOD2，削弱心肌细胞应对再灌注时氧化应激的能力，引发线粒体损伤，进而触发AIM2-ZBP1 PANoptosome依赖的PANoptosis。针对该通路，联合吡哆胺与恩格列净可同时靶向AGEs生成与高血糖代谢异常，发挥协同保护效应。研究结论强调，靶向AGEs-线粒体损伤-PANoptosis轴是治疗糖尿病MI/RI的极具转化潜力的新策略，但仍需在更接近人类疾病的模型及临床试验中进一步验证。
