利拉魯肽經(jīng)抑制M1巨噬細胞極化減輕AngII誘導的主動脈夾層和主動脈瘤

主動脈作為人體最大的循環(huán)導管，由內(nèi)膜、中膜（含平滑肌細胞）和外膜（含成纖維細胞）構成，負責向全身輸送血液以完成物質(zhì)交換。主動脈瘤和主動脈夾層（AAD）是致命性心血管疾病，以血管壁內(nèi)膜與中膜分離為特征，常由高速血流灌注主動脈壁破裂處引發(fā)。

近期研究表明巨噬細胞極化在 AAD 的發(fā)展中起關鍵作用。巨噬細胞可在不同刺激下極化為 M1（促炎）和 M2（抗炎）兩種主要表型，在 Ang II 誘導的 AAD 模型中，巨噬細胞傾向于向 M1 型極化。M1 型巨噬細胞會分泌 iNOS、IL-1、IL-6 等炎癥介質(zhì)（其中 IL-6 是加速 AAD進展的關鍵因素，沉默其表達可產(chǎn)生保護作用），還會促進血管平滑肌細胞表型轉(zhuǎn)換，并增加降解細胞外基質(zhì)的 MMP2、MMP9 的分泌，這些都是 AAD 發(fā)病的重要原因。

胰高血糖素樣肽 - 1（GLP-1）是小腸 L 細胞進食時釋放的激素，結合 GLP-1 受體后可調(diào)節(jié)細胞代謝。利拉魯肽作為長效 GLP-1 受體激動劑，對心肌梗死、動脈粥樣硬化等多種心血管疾病有積極作用，還能抑制 M1 型巨噬細胞極化。

鑒于此，南京鼓樓醫(yī)院心胸外科心胸血管病研究所的研究團隊推測利拉魯肽可能對 AAD 有保護作用，并通過體內(nèi)外實驗驗證該假設并探究其潛在機制。研究成果發(fā)表在Biochemical pharmacology期刊，題為“Liraglutide attenuates angiotensin II-induced aortic dissection and aortic aneurysm via inhibiting M1 macrophage polarization in APOE mice-/-”。

首先 ，研究人員檢測了主動脈夾層（AD）患者和對照組患者主動脈中 M1 型巨噬細胞極化水平及 GLP-1R 的表達水平。結果顯示，與對照組相比，AD 患者的 M1 型巨噬細胞標志物（誘導型一氧化氮合酶 iNOS、CD68）（圖 1A）和 GLP-1R（圖 1B）的表達水平顯著升高。IF進一步證實了這些發(fā)現(xiàn)，顯示 AD 患者中 CD68、iNOS 和 GLP-1R 的熒光強度更高， 且 GLP-1R 與 CD68、iNOS 存在高度共定位（圖 1C 和 D）。這表明，外源性補充 GLP-1 受體激動劑（如利拉魯肽）可能通過抑制 M1 型巨噬細胞極化，對 AAD 的發(fā)展起到保護作用。

圖1    AD 患者主動脈中 M1 型巨噬細胞極化增強及 GLP-1R 表達升高

為了驗證假設，研究人員通過對 APOE 基因敲除小鼠連續(xù)輸注 Ang II 誘導AAD，并同時注射利拉魯肽。結果顯示，Ang II 會導致小鼠血壓升高（圖 2A）、AAD 發(fā)生率和死亡率增加（圖 2B-D）、腹主動脈直徑擴大（圖 2E - G）及彈性蛋白降解加劇（圖 2H）。而利拉魯肽可顯著改善這些損傷，表明其能抑制 AAD形成并降低死亡率，具有潛在治療作用。

圖2    利拉魯肽減輕 Ang II 誘導的 APOE 基因敲除小鼠主動脈瘤和 AAD 的發(fā)生

接下來，為了探究利拉魯肽保護作用的潛在機制，研究人員檢測了各組小鼠主動脈中 M1 型巨噬細胞標志物 iNOS 以及炎癥因子 IL-6、IL-1α 和 IL-1β 的表達水平。結果顯示， Ang II 會使小鼠主動脈中 M1 型巨噬細胞標志物 iNOS（圖 3A -C）及炎癥因子 IL-6、IL-1α、IL-1β（圖 3F） 的表達水平升高，還會增加主動脈中 GLP-1R 的表達，而利拉魯肽可逆轉(zhuǎn)這些變化（圖 3A 和 C）。不過，單獨用 Ang II 或其與利拉魯肽聯(lián)合處理，對小鼠血清胰島素和 GLP-1 水平無顯著影響（圖 3D）。

接著，研究人員利用 LPS 處理的骨髓來源巨噬細胞（BMDM）來探究利拉魯肽對巨噬細胞極化的調(diào)控作用，經(jīng)確認實驗所用 LPS 濃度為 0.1 μg/ml（圖 3G），細胞為 F4/80 陽性 BMDM（圖 3H）。結果顯示，LPS 會誘導 M1 型巨噬細胞極化，使上清液中 iNOS（圖 3I 至 3M）、IL-6、IL-1α 和 IL-1β 的表達水平升高（圖 3N 至 3Q），而利拉魯肽可緩解此情況，且其保護作用會被 GLP-1 受體拮抗劑減弱（圖 3J 和 2L），這一結果在 Raw 264.7 巨噬細胞系中也得到驗證（圖 3R-3V）。這些結果表明，利拉魯肽在體內(nèi)外均可通過激活 GLP-1 受體抑制 M1 型巨噬細胞極化。

圖3    利拉魯肽在體內(nèi)和體外均能抑制 M1 型巨噬細胞極化

血管平滑肌細胞（VSMC）表型轉(zhuǎn)換是 AAD 進展的關鍵機制，且由 M1 型巨噬細胞極化介導。因此，研究人員探究了利拉魯肽對各組小鼠主動脈中血管平滑肌細胞表型轉(zhuǎn)換的影響。檢測發(fā)現(xiàn)，Ang II 會使小鼠主動脈中 VSMC 的收縮型標志物（αSMA、SM22）表達降低（圖 4A 和 B），合成型相關的 MMP9、MMP2 表達升高（圖 4C 和 D），即誘導 VSMC 向合成型轉(zhuǎn)換，而利拉魯肽可逆轉(zhuǎn)這一轉(zhuǎn)換過程。

然后，為了進一步探究利拉魯肽對 VSMC 表型轉(zhuǎn)換的影響是否通過調(diào)控 M1 型巨噬細胞極化實現(xiàn)，研究將原代 VSMC 暴露于不同處理的 BMDM 條件培養(yǎng)基中。結果顯示，LPS 處理的 BMDM 條件培養(yǎng)基會降低 VSMC 傷口愈合速率（圖 4E），抑制收縮型標志物（αSMA、SM22）表達（圖 4F 和 G），促進合成型相關酶（MMP9、MMP2）表達（圖 4H 和 I），而利拉魯肽與 LPS 聯(lián)合處理的 BMDM 條件培養(yǎng)基則不影響 VSMC 表型轉(zhuǎn)換。這表明利拉魯肽可通過調(diào)節(jié)巨噬細胞極化來調(diào)控 VSMC 表型轉(zhuǎn)換。

圖4   利拉魯肽通過調(diào)控巨噬細胞極化調(diào)節(jié) VSMC 表型轉(zhuǎn)換

為了進一步明確利拉魯肽介導 M1 型巨噬細胞極化的機制，研究對不同處理的 BMDM 進行 RNA 測序，發(fā)現(xiàn) 499 個交互作用的差異表達基因（圖 5A），這些基因主要富集在細胞因子 - 細胞因子受體相互作用通路（圖 5B），其詳細情況展示于熱圖中（圖 5C）。經(jīng) RT-qPCR 驗證，CXCL3 的表達差異顯著，其中，IL1a 未被檢測到，盡管其變化倍數(shù)很高（圖 5D） 。同時，AD患者血清中 CXCL3 濃度顯著高于對照組（圖 5E）。

最后，為了驗證 CXCL3 在利拉魯肽介導 M1 型巨噬細胞極化中的作用，研究發(fā)現(xiàn)：將 BMDM 與 CXCL3 共孵育會使相關炎癥因子表達增加，利拉魯肽預處理可緩解（圖 5F）。后續(xù)選擇 siCXCL3-1 用于實驗（圖 5G）。 結果顯示，siCXCL3-1 顯著逆轉(zhuǎn)了 M1 型巨噬細胞極化（圖 5H）。KEGG 分析提示 PI3K/AKT 信號通路可能參與其中，使用 PI3K 抑制劑 LY294002 后，利拉魯肽下調(diào) CXCL3 表達的作用被逆轉(zhuǎn)（圖 5I）。這表明利拉魯肽可能通過 PI3K/AKT 信號通路調(diào)控 CXCL3 表達，進而影響 M1 型巨噬細胞極化。

圖5   CXCL3 參與利拉魯肽介導的 M1 型巨噬細胞極化，并成為AAD的潛在生物標志物及治療靶點

圖6  示意圖

總之，該研究表明，利拉魯肽通過調(diào)控 M1 型巨噬細胞極化，經(jīng) PI3K/AKT 信號通路抑制 CXCL3 的表達，從而對主動脈瘤和主動脈夾層發(fā)揮保護作用（圖6）。這使其成為 AAD極具潛力的治療靶點，為 AAD 的管理提供了新途徑。

參考文獻：Zhang K, Li R, Matniyaz Y, Yu R, Pan J, Liu W, Wang D. Liraglutide attenuates angiotensin II-induced aortic dissection and aortic aneurysm via inhibiting M1 macrophage polarization in APOE -/- mice. Biochem Pharmacol. 2024 May;223:116170. doi: 10.1016/j.bcp.2024.116170. Epub 2024 Mar 26. Erratum in: Biochem Pharmacol. 2025 Feb;232:116707. doi: 10.1016/j.bcp.2024.116707. PMID: 38548245.
原文鏈接：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38548245/

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