心肌钠-葡萄糖协同转运蛋白1(SGLT1)在糖尿病心肌病小鼠模型中促进心力衰竭

Cardiac sodium-glucose co-transporter 1 (SGLT1) contributes to heart failure in a mouse model of diabetic cardiomyopathy.

作者信息Zhao Li, Sydney Freiberg, Meredith L Music, Lina Gu, Sarah Nacos, Joseph P Phillips, Adil Hassan, Kamel Shibbani, Sanah S Munir, Vooha K Kumar, Luke Halligan, Mia E Michel, Benjamin F London, Ngan Bui, Michael Cicha, Valerie Buffard, E Dale Abel, Ferhaan Ahmad
PMID40932483
发布时间2025-12
DOI10.1007/s00395-025-01136-7

实验完整度

包含心肌细胞特异性SGLT1敲低转基因小鼠体内模型、离体心肌细胞体外实验、患者心肌组织分析及分子机制研究,且包含功能验证和机制验证。

主要模型

心肌细胞特异性SGLT1敲低(TGSGLT1-DOWN)小鼠 高脂饮食诱导的肥胖和胰岛素抵抗小鼠模型 分离的成年小鼠心肌细胞 人类左心室心肌组织样本

重点核对

高脂饮食(HFD,60% kcal来自脂肪;Research Diets,目录# D12492)饲养20周,自8周龄开始 TGSGLT1-DOWN小鼠及WT同窝对照,雌雄各半 体外心肌细胞使用25 mM D-葡萄糖或10 µg/ml胰岛素处理 使用ERK抑制剂U0126(1 μM,24小时)处理 使用PKC抑制剂chelerythrine(2.5 µM)处理

摘要

糖尿病可导致心肌病,且独立于冠状动脉疾病和高血压等其他危险因素,在多达75%的患者中出现。人群中糖尿病心肌病的患病率为1.1%。我们先前证明SGLT1在心肌细胞中表达,并在糖尿病心肌病和其他形式的心力衰竭中进一步上调。在本研究中,我们旨在确定心肌SGLT1在糖尿病、肥胖和胰岛素抵抗中导致心力衰竭病理生理的机制。我们确定了心肌细胞特异性敲低SGLT1的转基因小鼠(TGSGLT1-DOWN)在通过从8至28周龄暴露于高脂饮食(HFD)诱导肥胖和胰岛素抵抗后,心肌病是否有所减轻。TGSGLT1-DOWN小鼠和野生型(WT)同窝小鼠在暴露于HFD后体重和血糖表现出相似的增加。然而,TGSGLT1-DOWN小鼠表现出心肌病减轻,表现为肥大、收缩和舒张功能障碍、纤维化、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶2(Nox2)激活和活性氧(ROS)产生减少。体内高胰岛素血症和体外心肌细胞暴露于高葡萄糖或胰岛素通过增加转录因子HNF-1和Sp1与SGLT1基因(Slc5a1)的结合以及转录稳定剂HuR与SGLT1 mRNA的结合,导致SGLT1表达增加。SGLT1可能通过其与EGFR的相互作用刺激ROS,从而在肥胖和胰岛素抵抗中导致心脏损伤。SGLT1可能代表一个治疗靶点,抑制它可以预防或逆转糖尿病心肌病。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
心肌SGLT1在糖尿病心肌病病理生理中的机制作用,以及高血糖和高胰岛素血症如何调节其表达。
核心机制
高血糖和高胰岛素血症通过激活ERK、转录因子HNF-1和Sp1以及转录稳定剂HuR上调心肌SGLT1。SGLT1通过与EGFR相互作用,激活PKC和Nox2,增加ROS产生,介导心脏损伤。
主要证据
心肌细胞特异性敲低SGLT1(TGSGLT1-DOWN)小鼠在高脂饮食后表现出心肌肥大、功能障碍和纤维化减轻;体外实验中,SGLT1敲低或药物抑制(sotagliflozin)降低了高糖诱导的ROS和MDA产生。
研究意义
SGLT1可能代表一个治疗靶点,抑制它可能预防或逆转糖尿病心肌病,SGLT1/SGLT2双重抑制剂可能提供SGLT1和SGLT2抑制相对获益的证据。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

验证心肌SGLT1表达上调

确定糖尿病或肥胖胰岛素抵抗状态下心肌SGLT1表达是否增加以及增加的幅度。

通过RT-PCR检测心肌细胞和心脏组织中全长SGLT1 mRNA;通过免疫印迹检测人类2型糖尿病患者左心室组织、db/db小鼠和HFD喂养的WT小鼠心肌中SGLT1蛋白水平;比较TGSGLT1-DOWN小鼠与WT小鼠的差异。

2

评估SGLT1敲低对心肌病表型的影响

确定心肌细胞特异性SGLT1敲低是否能减轻HFD诱导的心肌病。

对WT和TGSGLT1-DOWN小鼠在HFD或对照饮食后,进行超声心动图、离体心脏灌流、组织学染色和分子标志物检测,评估心脏肥大、功能、纤维化及Nppb表达。

3

阐明SGLT1表达的转录和转录后调控机制

确定高糖和高胰岛素调节SGLT1表达的分子机制。

利用染色质免疫沉淀(ChIP)和RNA免疫沉淀(RIP)检测转录因子HNF-1和Sp1与Slc5a1启动子的结合以及HuR与SGLT1 mRNA的结合;检测SGLT1蛋白磷酸化及膜转位,并使用ERK抑制剂U0126验证ERK的作用。

4

验证SGLT1介导的氧化应激通路

确定SGLT1是否通过PKC和Nox2通路增加ROS产生。

检测SGLT1敲低或药物抑制对心肌细胞中PKC活性、Nox2表达、超氧化物和MDA产生的影响;使用PKC抑制剂chelerythrine验证SGLT1下游PKC的作用。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
高脂饮食Research DietsD12492
II型胶原酶Sigma--
最低必需培养基Sigma51412C
胰岛素-转铁蛋白-硒补充剂SigmaI3146
质膜蛋白提取试剂盒Abcamab65400
蛋白A琼脂糖珠Pierce--
ERK抗体Cell Signaling9102
HNF-1抗体Cell Signaling89670
HuR抗体Abcamab136542
Lamin B抗体Cell Signaling13435
磷酸化ERK抗体Cell Signaling9101
Na+/K+-ATPase抗体Cell Signaling3010
PKC抗体Sigma-AldrichP5704
PKC β抗体BD Biosciences51-9002039
磷酸化PKC(pan)抗体Cell Signaling9379
SGLT1抗体Abcamab14686
SMIT1抗体Assay BiotechC18843
Sp1抗体Abcamab13370
磷酸化Sp1抗体Abcamab59257
α-微管蛋白抗体Cell Signaling11H10
抗兔二抗Cell Signaling7074
抗小鼠二抗Cell Signaling7076
Collagen I抗体InvitrogenPA1-26204
Nox2抗体Abcamab80897
染色质免疫沉淀试剂盒Cell Signaling9002
Lipofectamine 2000转染试剂ThermoFisher11668019
Opti-MEM减血清培养基ThermoFisher31985070
SGLT1 cDNASinoBiologicalHG15230-ACG
PKC活性检测试剂盒AbcamAb139437
超氧化物检测试剂盒AbcamAb139477
MDA检测试剂盒AbcamAb118970
索格列净----
U0126----
白屈菜红碱----
Contour Next血糖监测系统Contour Next--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
动物模型
小鼠品系为FVB/N,TGSGLT1-DOWN和WT同窝,雌雄各半,8周龄开始实验,高脂饮食(HFD,60% kcal来自脂肪,Research Diets D12492)或对照饮食(4% kcal来自脂肪)喂养20周。
阅读提示:Methods - Mouse models
血糖检测
禁食4小时后采血,使用Contour Next血糖监测系统测定血糖。
阅读提示:Methods - Blood glucose assay
超声心动图
使用Vevo 2100,30-MHz探头,小鼠用咪达唑仑(5 mg/kg皮下)镇静,2D模式,短轴和长轴,帧率300 fps。
阅读提示:Methods - Echocardiography
离体心脏灌流
Langendorff系统,恒压80 mmHg,Krebs-Henseleit缓冲液,LV球囊体积30 μL,温度37°C,心率<300次/分排除。
阅读提示:Methods - Ex vivo isolated perfused heart studies
心肌细胞分离与培养
Langendorff消化,胶原酶II(300 U/ml,Sigma),培养在2% CO2,37°C。
阅读提示:Methods - Isolation of adult mouse ventricular cardiomyocytes
体外处理
高糖处理使用25 mM D-葡萄糖或甘露醇对照,胰岛素使用10 µg/ml,不同时间点(10分钟至24小时)。
阅读提示:Methods - In vitro exposure of cardiomyocytes to high glucose or insulin
分子机制
ChIP检测Sp1和HNF-1结合Slc5a1启动子,RIP检测HuR结合SGLT1 mRNA。
阅读提示:Methods - Chromatin immunoprecipitation (ChIP) and RNA immunoprecipitation (RIP)