冯佳欣，卢成志

专家点评：

钠-葡萄糖共转运蛋白2（SGLT2）抑制剂是新提出的一种抗内皮细胞衰老药物。本文主要叙述了SGLT2抑制剂抗内皮细胞衰老的两大主要机制：抗氧化应激及纠正一氧化氮失衡，并提出几种可能的信号通路，从分子机制层面解释了SGLT2抑制剂的心血管内皮保护作用，为临床上年龄相关慢性心血管疾病的诊疗提供了新的思路。

衰老是生物体结构及功能随着年龄增长而下降的一种生物学现象，其已成为目前人类疾病的主要危险因素，包括糖尿病、癌症、心血管疾病和神经退行性疾病等。因此，衰老机制也成为目前的研究热点，其中内皮细胞衰老与心血管疾病密切相关。钠-葡萄糖共转运蛋白2（sodium-glucose co-transporter 2，SGLT2）抑制剂具有多系统效应，达格列净是2017年在我国上市的首个SGLT2抑制剂，近年来其独立于降糖作用的心血管保护作用引起了研究热潮。众所周知，抗内皮细胞衰老在慢性心血管疾病防治中具有重要作用，而SGLT2抑制剂具有抗内皮细胞衰老作用［1］，但其具体机制尚未完全解释清楚。本文主要综述了SGLT2抑制剂抗内皮细胞衰老的主要机制及信号通路，以期为衰老相关慢性心血管疾病提供新的治疗靶点。

1 内皮细胞衰老机制

衰老是一个多因素影响的过程，包括代谢障碍、全身慢性炎症反应、内皮功能障碍、能量稳态改变、氧化应激、线粒体功能障碍和自噬失调等。但包括心血管疾病在内的大多数疾病均是由氧化应激介导的［2-3］，长时间慢性氧化应激及抗氧化防御系统崩溃会导致细胞功能丧失，尤其是线粒体功能障碍，其将通过低效能量利用产生活性氧（reactive oxygen species，ROS），进而直接导致细胞衰老［4］。

众所周知，N O产生受内皮型一氧化氮合酶（endothelial nitric oxide synthase，eNOS）活性调节，在衰老过程中，长期慢性氧化应激使eNOS减少、NADPH氧化酶增加，从而导致NO减少，引起内皮功能障碍［5］。

1.1 氧化应激 ROS是一种高生物活性、短寿命分子，其含有不成对电子。ROS是目前已知的血管功能障碍主要刺激物之一。在心血管系统中，能生成ROS的酶包括NADPH氧化酶、eNOS、线粒体呼吸链酶、细胞色素P450单加氧酶和黄嘌呤氧化酶［6］，其中NADPH氧化酶是血管壁ROS的主要来源［7］，也是已知的ROS专属酶源。ROS随着抗氧化防御能力降低而增加的状态称为氧化应激。

氧化应激可引起内皮细胞DNA、蛋白质和脂质损伤，从而导致其生理活性改变和功能紊乱。因此，氧化应激是冠心病、高血压等多种年龄相关疾病的发病基础。与氧化应激相对抗的是抗氧化系统，主要抗氧化系统有超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、过氧化氢酶（catalase，CAT）、谷胱甘肽过氧化物酶、硫氧还蛋白。在衰老过程中，长时间氧化应激超过抗氧化防御系统，会导致内皮功能障碍。线粒体氧化磷酸化缺陷是衰老的特征之一，其可导致ROS过度释放和DNA损伤［4］；而线粒体DNA损伤将进一步损伤氧化磷酸化，触发恶性循环，促进ROS进一步增多［8］。除了直接损伤DNA外，ROS还可以激活多聚ADP-核糖聚合酶，导致细胞的烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（nicotinamide adenine dinucleotide，NAD+）和ATP耗尽，从而影响线粒体功能，导致内皮细胞坏死［9］。

去乙酰化酶是抗衰老家族中的重要成员之一，其可以抑制内皮细胞中ROS生成、调节DNA修复机制和防止端粒磨损［10］，对延缓内皮细胞衰老至关重要。其中，SIRT1与去乙酰化作用相关，其可调节核转录因子、共同调节因子和蛋白活性，从而调控基因表达。据报道，SIRT1可以通过去乙酰化作用而增强eNOS活性；此外，SIRT1还可以直接激活大、小动脉中的eNOS，进而调节NO和内皮功能［11］。因此，开发有效的抗氧化剂是目前的研究重点，这可以保护血管内皮、心肌等组织免受自由基的损伤，具体表现为细胞内ROS降低及内源性抗氧化剂谷胱甘肽、SOD、CAT、SIRT1增加。

1.2 内皮功能障碍 内皮细胞无法维持血管内稳态被称为内皮功能障碍，其以血管扩张和血管收缩失衡为特点［12］。动脉粥样硬化和高血压是公认的机体衰老的一部分，与心血管疾病风险和死亡风险增加有关；而内皮功能障碍与动脉粥样硬化、高血压密切相关，是已知的导致老年心血管疾病的年龄相关动脉表型之一［5，13］。

内皮细胞释放的血管活性因子包括血管舒张因子和血管收缩因子，前者包括内源性NO、前列环素、内皮源性超极化因子，后者包括血栓素A2和内皮素1。其中，内源性NO是一种重要的信号分子，其生物活性降低被认为是内皮功能障碍的标志［13］。而多数心血管疾病（特别是动脉粥样硬化）的发病始动因素是内皮功能障碍，且随着年龄增长，血管内皮细胞中的炎症因子被逐渐激活，内源性NO逐渐减少，内皮功能障碍成为动脉粥样硬化发展过程中的主要环节［14］。此外，老年人端粒功能障碍也与内皮功能障碍相关，其主要机制涉及p53介导的细胞周期阻滞［15］：机体逐渐衰老过程中，端粒损耗导致持续DNA损伤应答，造成肿瘤抑制基因p53被激活，进而激活p21蛋白，抑制细胞周期调控机制中的核心分子——周期蛋白依赖性激酶，进而阻滞细胞周期从G1期进入S期［16］。

内皮细胞的生理功能包括调节血液流动、维持血管壁渗透性、促进血管再生、参与炎症调节、抑制血栓形成等，但其生理功能又受多种病理、生理因素影响，前者包括高糖血症、高脂血症、高血压等，后者包括年龄相关慢性氧化应激等，这些均将导致NO生成减少及利用度降低、内源性收缩因子和舒张因子失衡［17］。内皮功能障碍可引发一系列改变，包括促进炎症发生、血栓形成、黏附分子表达上调、趋化因子分泌增加、白细胞黏附、低密度脂蛋白氧化、血小板活化及血管平滑肌细胞增殖和迁移等。因此，内皮功能障碍是慢性心血管疾病的早期关键环节，且先于临床症状［18］。但内皮功能障碍是可逆转的，故不同治疗方案的最终目标是将内皮细胞恢复到健康状态，进而延缓衰老的发生。

2 SGLT2抑制剂抗内皮细胞衰老的主要机制

SGLT2几乎只位于近端肾小管S1段，可实现90%的葡萄糖吸收，但SGLT2抑制剂确具有更广泛的系统效应［19］，其被证实是一种新型的具有心血管保护作用的降糖药物，且心血管保护作用独立于降糖作用［20-22］。

SGLT2抑制剂抗内皮细胞衰老涉及多种机制，包括减轻氧化应激、平衡NO、抑制慢性炎症及年龄相关的动脉粥样硬化等，而上述病理生理过程又相互影响，其中氧化应激及NO失衡是导致内皮细胞衰老的主要机制。既往研究表明，SGLT2抑制剂的心血管保护作用涉及抗氧化应激及纠正NO失衡［20-22］。动物与细胞实验结果也显示，SGLT2抑制剂与卡路里限制（calorie restriction，CR）模型具有类似效果［1，23-24］，这为抗内皮细胞衰老提供了治疗思路：SGLT2抑制剂可能通过平衡NO及减轻氧化应激来保护内皮细胞，甚至逆转内皮功能障碍，从而达到延缓内皮细胞衰老的目的。

3 SGLT2抑制剂抗内皮细胞衰老的主要信号通路

3.1 PI3K/Akt/eNOS、AMPK/Akt/eNOS信号通路 PI3K家族是一种由磷酸基肌醇特异性催化的激酶，分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型。AMPK即AMP依赖的蛋白激酶，其作为调控能量稳态的重要激酶，是生物能量代谢调节的关键分子，同时，AMPK也是一个参与多种信号传导通路的关键蛋白。Akt是一种丝氨酸/苏氨酸激酶，可分为蛋白激酶α、β、γ 3种类型，其是PI3K及AMPK的一个重要下游靶点。Akt被磷酸化激活后可作用于下游靶蛋白Bad、caspase-9、糖原合酶激酶-3β、雷帕霉素和eNOS等靶点［25］。因此，Akt在细胞增殖、凋亡和自噬过程中起重要作用［26］。

据报道，阻断PI3K/Akt信号通路可导致人内皮细胞中NO释放减少，此外，在培养内皮细胞中，eNOS磷酸化也与PI3K/Akt信号通路有关，过表达AKT Myr突变体增加了eNOS磷酸化水平和NO产生［27］。研究表明，卡格列净可通过激活AMPK/Akt/eNOS信号通路来保护内皮细胞免受氧化应激损伤［28］，该信号通路在预防心血管疾病中具有血管保护作用。上述研究表明，NO在PI3K/Akt/eNOS、AMPK/Akt/eNOS信号通路中起重要作用，而NO又是内皮细胞功能的重要指标。NO浓度和活性降低，会导致细胞内游离Ca2+浓度增加，进而导致血管收缩、细胞通透性改变、血管内皮功能障碍，从而加速动脉粥样硬化等。因此，Akt被PI3K或AMPK激活，进而磷酸化eNOS，促进内源性NO合成和释放，从而起到血管内皮保护作用［29］。研究表明，恩格列净和达格列净可以恢复NO的生物利用度，从而改善内皮功能［30］，且SGLT2抑制剂均可以阻止内皮功能障碍的发展［14］。另外，SGLT2抑制剂还可以逆转内皮细胞衰老基因上调，进一步减轻内皮功能障碍［31-32］。

3.2 AMPK、SIRT1信号通路 研究表明，SGLT2抑制剂能够激活能量传感器AMPK、SIRT1信号通路，进而改善线粒体氧化功能［33］；卡格列净和依帕列净可通过磷酸化AMPK而激活AMPK信号通路，减轻炎症反应及氧化应激，且有利于逆转代谢综合征［34-35］。SIRT1是另一个能量传感器，能被NAD+激活，也能与AMPK相互激活，可以去乙酰化并激活转录因子，如过氧化物酶体增殖物激活受体γ辅助活化因子1α、线粒体转录因子A和核因子E2相关因子2（nuclear factor-erythroid 2-related factor-2，NRF2）。其中NRF2不仅可以促进线粒体功能，还具有较强的抗氧化活性，可增加细胞对氧化应激的抗性［36］；其是一种氧化还原敏感转录因子，被认为可介导CR的部分促长寿效应［37］，其被AMPK和SIRT1激活，在核易位后与小Maf蛋白结合形成异二聚体，并与抗氧化反应元件结合，进而促进各种抗氧化蛋白表达，如SOD、CAT、血红素氧化酶1和谷胱甘肽等［38］。因此，促进NRF2核易位，增强NRF2/ARE信号通路，可以减轻氧化应激［39］。研究表明，依帕列净除了促进AMPK上调外，还可以直接激活NRF2，增加抗氧化剂血红素氧化酶1水平，从而减轻氧化应激［39］；另外，FOXO3转录因子也可被AMPK和SIRT1激活，从而靶向调节抗应激相关基因［40］。

3.3 IGF-1、mTOR信号通路 高胰岛素水平可激活胰岛素样生长因子1（insulin-like growth factor 1，IGF-1）受体，胰岛素/IGF-1信号通路（insulin/IGF-1 signalling，IIS）可通过p53介导ROS的产生［41］，并诱导细胞衰老；此外，IIS还可以不依赖氧化应激，通过抑制PI3K和SIRT1而介导p53-p21通路，使细胞周期停滞，进而诱导细胞衰老［42］。NRF-2与线粒体功能密切相关，且其受包括mTOR信号通路在内的多种信号通路调节。

研究表明，SGLT2抑制剂可以下调IGF-1、抑制mTOR信号通路激活，促进细胞修复，从而增强细胞应激抗性，延缓细胞衰老［21，34］；此外，SGLT2抑制剂还可以调节缺氧诱导因子（hypoxia inducible factor，HIF）-2α/HIF-1α信号通路［43-44］。SUGIZAKI等［45］研究表明，与接受胰岛素处理的小鼠相比，接受SGLT2抑制剂处理的小鼠氧化应激标志物如尿8-羟基-2-脱氧鸟苷明显减少，而抗氧化酶锰-SOD和CAT则明显增加，脂肪细胞衰老标志物p16-INK4a和衰老细胞数量也明显下降。此外，SGLT2抑制剂通过抑制mTOR信号通路激活，还能促进NRF2核易位，NRF2/ARE信号通路被激活后表现为抗氧化蛋白表达增加、氧化应激减轻［46-47］。

3.4 Akt/FOXO、胰岛素/IGF-1/FOXO信号通路 FOXO是Akt信号通路及IIS的下游靶点，具有抗氧化应激能力［48］，在延缓内皮细胞衰老中起关键作用［38］。目前，尚无直接证据表明，SGLT2抑制剂对FOXO3基因产生作用，但FOXO3活性的相关调控通路提供了部分间接证据：（1）在CR状态下（如使用SGLT2抑制剂），抑制IIS激活可减轻FOXO3的抑制情况［49］。（2）AMPK可以激活FOXO3，靶向调节抗应激相关基因［42］。（3）在CR状态下（如使用SGLT2抑制剂），BOHB上调可以导致组蛋白高乙酰化［50］，从而诱导FOXO3表达，最终减轻氧化性损伤［42］；此外，直接输注BOHB也可以通过诱导FOXO3表达而防止缺血-再灌注损伤［50］。（4）SGLT2抑制剂可以通过SIRT1调控FOXO3转录活性，以防止缺氧诱导的线粒体氧化损伤。因此，FOXO作为SGLT2抑制剂延缓寿命的潜在下游靶点，有很大的研究空间。

3.5 其他 在靶器官中，ROS可促进促纤维化因子的产生，如转化生长因子（transforming growth factor，TGF）-β，而TGF-β可以介导细胞外基质积累，导致年龄相关的心肌、肾纤维化、动脉粥样硬化。既往研究报道，卡格列净可以促使TGF-β正常表达，进而抑制细胞外基质的积累，且不依赖降糖作用［39，51］；鲁格列净可抑制细胞间黏附分子1（intercellular adhesion molecule 1，ICAM-1）、IL-1β、IL-6和肿瘤坏死因子α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）表达［52］；鲁格列净可以减少巨噬细胞在血管周围脂肪组织中的积累，并减少新内膜增生［53］；恩格列净可降低CD68、MCP-1、ICAM-1、TNF-α和NADPH氧化酶表达水平，从而改善内皮功能［54］；恩格列净可以通过抑制人内皮细胞中的炎症/NHE/［Na+］c/ROS信号通路而减轻氧化应激［55］。

4 小结与展望

内皮细胞衰老是一个涉及氧化应激、NO失衡及炎症等多条信号通路及相关蛋白的复杂生理过程，且多种信号通路间又相互联系。目前，SGLT2抑制剂抗内皮细胞衰老研究主要集中在单一方面，各信号通路分子间的横向研究较少。与其他CR模型如二甲双胍、雷帕霉素、白藜芦醇和NAD+前体［56-57］相比，SGLT2抑制剂可能是治疗衰老相关疾病最有前途的药物，其通过调节多种信号通路而减轻氧化应激、DNA损伤、炎症反应及减少终末器官纤维化、改善内皮功能，进而发挥抗内皮细胞衰老及心血管保护作用［14，19，58-60］。

作者贡献：冯佳欣进行文章的构思与设计，文献/资料收集、整理，撰写、修订论文；卢成志进行文章的可行性分析，负责文章的质量控制及审校，并对文章整体负责、监督管理。

本文无利益冲突。