钠-葡萄糖共转运蛋白2在糖尿病动脉粥样硬化斑块中的表达及炎症活性:钠-葡萄糖共转运蛋白2抑制剂治疗的影响。

Sodium-glucose co-transporter2 expression and inflammatory activity in diabetic atherosclerotic plaques: Effects of sodium-glucose co-transporter2 inhibitor treatment.

作者信息Nunzia D'Onofrio, Celestino Sardu, Maria Consiglia Trotta, Lucia Scisciola, Fabrizio Turriziani, Franca Ferraraccio, Iacopo Panarese, Lella Petrella, Mara Fanelli, Piero Modugno, Massimo Massetti, Ludovica Vittoria Marfella, Ferdinando Carlo Sasso, Maria Rosaria Rizzo, Michelangela Barbieri, Fulvio Furbatto, Fabio Minicucci, Ciro Mauro, Massimo Federici, Maria Luisa Balestrieri, Giuseppe Paolisso, Raffaele Marfella
PMID34500107
期刊Mol Metab
发布时间2021-12
DOI10.1016/j.molmet.2021.101337

实验完整度

高

包含患者颈动脉斑块的组织学、分子分析,结合体外内皮细胞实验及临床随访结局,并进行了基因沉默机制验证。

主要模型

2型糖尿病患者的颈动脉斑块 非糖尿病患者的颈动脉斑块 人主动脉内皮细胞(TeloHAEC细胞系) SIRT6-siRNA或SGLT2-siRNA处理的TeloHAEC细胞

重点核对

患者人群:296例非糖尿病和227例2型糖尿病患者,其中97例使用SGLT2i(匹配后各87例) SGLT2i治疗时长:16±4个月(匹配后实际为26±8个月) 体外实验:TeloHAEC细胞,高糖(25 mM葡萄糖)处理48小时,SGLT2i(卡格列净)预处理8小时(浓度5 μM) 主要结局指标:2年MACE(卒中、短暂性脑缺血发作、心肌梗死、死亡) 基因沉默:SIRT6-siRNA或SGLT2-siRNA(40 nM)转染

摘要

目的:我们评估了钠-葡萄糖共转运蛋白2(SGLT2)的表达以及SGLT2抑制剂(SGLT2i)治疗对无症状糖尿病和非糖尿病患者颈动脉斑块的影响。方法:从296名非糖尿病和227名2型糖尿病患者中获得行颈动脉内膜剥脱术的斑块。97名2型糖尿病患者在内膜剥脱术前接受SGLT2抑制剂治疗16±4个月。经倾向评分匹配分析后,2型糖尿病患者被分为未使用SGLT2i组(n=87)和使用SGLT2i组(n=87)。为研究SGLT2表达水平对主要不良终点(MACE = 卒中、短暂性脑缺血发作、心肌梗死和死亡)的影响,我们在2年随访中评估了MACE结局。结果:与无糖尿病患者的斑块相比,糖尿病患者的斑块具有更高的SGLT2表达、炎症和氧化应激,以及更低的SIRT6表达和胶原含量。与糖尿病患者的斑块相比,接受SGLT2i治疗的2型糖尿病患者的斑块中SIRT6表达和胶原含量增加,炎症和氧化应激降低,表明斑块表型更稳定。这些结果支持人主动脉内皮细胞(EC)(TeloHAEC细胞)的体外观察。确实,与仅用高糖处理的细胞相比,在高糖(25 mM)存在下用SGLT2i(100 nM卡格列净)处理的EC表现出更高的SIRT6表达,以及降低的SGLT2 mRNA和蛋白水平、核因子-κB(NF-κB)和基质金属蛋白酶9(MMP-9)表达。在内膜剥脱术后两年,多变量Cox回归分析显示无糖尿病患者的2年MACE总生存率显著更高(P < 0.01)。在糖尿病患者中,当前SGLT2i使用者的2年MACE发生率显著低于非SGLT2i使用者(P < 0.05)。结论:这些发现揭示了SGLT2/SIRT6通路在糖尿病动脉粥样硬化病变炎症过程中的关键参与,并提示SGLT2i可能对其产生有利调节。

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
糖尿病是否通过改变内皮SGLT2表达,影响sirtuin介导的抗炎活性,从而增强动脉粥样硬化斑块的炎症反应并促进其不稳定?SGLT2i治疗能否调节这一过程并改善临床结局?
核心机制
SGLT2/SIRT6通路介导糖尿病动脉粥样硬化斑块的炎症过程:高糖诱导SGLT2上调,进而抑制SIRT6,导致NF-κB活化、炎症和氧化应激增加,损害斑块稳定性。
主要证据
人颈动脉斑块中,糖尿病患者SGLT2表达升高、SIRT6降低,且炎症标志物和MMP-9升高;体外TeloHAEC细胞中,高糖上调SGLT2并下调SIRT6,SGLT2i预处理可逆转这些效应;SIRT6基因沉默阻断SGLT2i的保护作用,表明SIRT6是SGLT2的上游调节因子。
研究意义
研究首次在人类颈动脉斑块中证明内皮SGLT2表达与斑块不稳定相关,并提示SGLT2i通过调节SIRT6可能成为稳定糖尿病患者动脉粥样硬化斑块的潜在治疗策略。

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

患者队列建立与分组

比较糖尿病和非糖尿病患者颈动脉斑块的分子和组织学特征

纳入296例非糖尿病和227例2型糖尿病无症状颈动脉狭窄患者,行颈动脉内膜剥脱术获取斑块;使用倾向评分匹配调整混杂因素,分为未使用SGLT2i组和使用SGLT2i组

2

斑块组织学与分子分析

评估斑块中SGLT2、SIRT6表达及炎症、氧化应激和胶原含量

对斑块切片进行免疫组化、天狼星红染色、共聚焦显微镜、Western blot、RT-qPCR和ELISA分析

3

体外内皮细胞实验

验证高糖对SGLT2和SIRT6表达的影响及SGLT2i的调节作用

用高糖(25 mM)处理TeloHAEC细胞,加入或不加入SGLT2i(卡格列净),检测SGLT2、SIRT6、NF-κB、MMP-9表达、氧化应激和细胞因子释放

4

基因沉默机制验证

确定SIRT6和SGLT2在信号通路中的上下游关系

使用siRNA沉默SIRT6或SGLT2,检测对SGLT2、SIRT6、TNF-α、NF-κB、ROS和细胞毒性的影响

5

临床结局随访

评估糖尿病患者中SGLT2i治疗对长期临床事件的影响

对患者进行2年随访,记录MACE事件(卒中、TIA、心肌梗死、死亡),并进行Cox回归分析

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
血管细胞基础培养基ATCCPCS-100-030
内皮细胞生长试剂盒-VEGFATCCPCS-100-041
卡格列净Janssen Pharmaceuticals--
汉克斯平衡盐溶液----
HEPES----
抗SGLT2抗体Abcamab37296
抗SIRT6抗体Abcamab191385
抗NF-κB抗体Abcamab16502
Alexa Fluor 633Life Technologies--
抗波形蛋白抗体Cell Signaling Technology5741
抗血管性血友病因子抗体Abcamab6994
Alexa Fluor 488Life Technologies--
DAPISigma Aldrich--
LSM 700共聚焦显微镜Zeiss--
ImageJ软件National Institutes of Health--
Precellys 24组织匀浆器Bertin Technologies--
MMP-9 ELISA试剂盒Santa Cruz--
TNF-α ELISA试剂盒R&D Systems--
硝基酪氨酸ELISA试剂盒Imgenex--
Trans-AM NF-κB p65转录因子检测试剂盒Active Motif--
RNeasy Mini试剂盒Qiagen74106
NanoDrop 2000c分光光度计Thermo Fisher Scientific--
QuantiTect反转录试剂盒Qiagen205311
GeneAmp PCR系统9700Applied Biosystems--
QuantiTect SYBR Green PCR试剂盒Qiagen204143
CFX96实时荧光定量PCR仪Bio-Rad--
SLC5A2 QuantiTect引物QiagenQT00075901
GAPDH QuantiTect引物QiagenQT00079247
SIRT6 siRNAApplied Biological Materials--
SGLT2 siRNAApplied Biological Materials--
阴性对照siRNAApplied Biological Materials--
RNAifectin转染试剂----
抗SIRT6抗体Abcamab191385
抗SGLT2抗体Cell Signaling Technology14210
抗SGLT2抗体Proteintech24654-1-AP
抗SGLT2抗体Thermo Fisher ScientificPA5-59644
抗SGLT2抗体Abcamab37296
抗NF-κB抗体Abcamab16502
抗MMP-9抗体Abcamab58803
抗TNF-α抗体Abcamab6671
抗α-微管蛋白抗体ElabscienceE-AB-20036
抗β-肌动蛋白抗体Cell Signaling Technology3700
抗GAPDH抗体Abcamab9485
SGLT1阻断肽Alomone LabsBLP-GT031
二抗(抗小鼠)ImmunoReagents Inc.NC
二抗(抗兔)ImmunoReagents Inc.GtxRb-003-DHRPX
Excellent化学发光底物ElabscienceE-IR-R301
ChemiDoc成像系统Bio-Rad--
Bio-Rad蛋白检测试剂盒Bio-Rad--
Amplex Red过氧化氢/过氧化物酶检测试剂盒Thermo Fisher ScientificA22188
DCFH-DA探针Sigma-AldrichD6883
MitoSOX Red线粒体超氧化物指示剂Thermo ScientificM36008
甲萘醌----
人IL-6 ELISA试剂盒BioVendorRD194015200R
人IL-8 ELISA试剂盒BioVendorRD194558200R
Cymax TNF-α ELISA试剂盒YIF-LF-EK0193--
人MCP-1 ELISA试剂盒BioVendorRAF081R
CCK-8细胞活力检测试剂盒Dojindo Molecular Technologies--
LDH细胞毒性检测试剂盒DojindoCK12
BD Accuri C6流式细胞仪BD--
FlowJo V10软件FlowJo--
鬼笔环肽-iFluor 488Abcamab176753
Leica IM500图像分析系统Leica Microsystems--
Aloka 5500超声诊断仪Aloka--
Vector TrueVIEW自发荧光淬灭试剂盒Vector LaboratoriesVEC-SP-8500-15

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
患者队列收集
患者来源(Cardarelli医院和Gemelli Molise医院)、纳入标准(无症状颈动脉狭窄>70%)、排除标准(心衰等)、糖尿病诊断标准(ADA)、SGLT2i使用时长(≥6个月)
阅读提示:见Research design and methods部分
斑块获取与处理
颈动脉内膜剥脱术后斑块处理方式(液氮冷冻、福尔马林固定)、切片厚度(5 μm)
阅读提示:见Atherectomy specimens部分
免疫组织化学
抗体(CD68、MMP-9、TNF-α)的稀释度、抗原修复方法(10 mM柠檬酸钠缓冲液,0.05% Tween 20,pH 6.0)、封闭条件(1小时室温,FBS+saponin)
阅读提示:见Immunohistochemistry部分和Confocal laser-scanning microscopy部分
胶原含量检测
天狼星红染色方法、偏振光观察
阅读提示:见Sirius red staining部分
体外细胞实验
TeloHAEC细胞系(CRL-4052)、培养条件(37°C,5% CO2)、高糖浓度(25 mM)处理时间(48小时)、SGLT2i(卡格列净)浓度(5 μM)和预处理时间(8小时)
阅读提示:见Cell culture and treatments部分
基因沉默
siRNA浓度(40 nM)、转染试剂(RNAifectin)、转染时间(16小时)、靶基因(SIRT6、SGLT2)、非靶向siRNA对照
阅读提示:见Transient SIRT6 and SGLT2 silencing部分
临床随访
随访时间(2年)、随访频率(每季度)、MACE定义(卒中、TIA、心肌梗死、死亡)、统计方法(Cox回归,调整变量)
阅读提示:见Clinical outcomes部分和Statistical analysis部分