观点 | GLP-1 RAs防治动脉粥样硬化:血管内皮的核心作用


微信图片_20250801103358.png作为减重与糖尿病治疗的明星药物,GLP-1RAs近期在医疗医药界备受关注。近期,我们将围绕“GLP-1 RAs与动脉粥样硬化”,推出专题解读,以飨读者。往期相关推文见:

本次推文介绍的是一篇综述基于临床试验、动物模型和细胞研究,阐释了 GLP-1RAs 的抗动脉粥样硬化作用机制:GLP-1RAs通过促进血管生成和抑制氧化应激,在一定程度上预防内皮功能障碍,从而维持血管健康。除此之外,GLP-1RAs还通过抑制下游多种动脉粥样硬化过程发挥保护作用,包括系统性炎症、单核细胞募集、促炎性巨噬细胞和泡沫细胞形成、血管平滑肌细胞增殖及斑块发展。原文(https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38426865/)简要翻译如下:




胰高血糖素样肽-1(GLP-1)是一种由小肠 L 细胞在进食后分泌的促胰岛素素,能够在血糖升高时促进胰岛素分泌、抑制胰高糖素释放、延缓胃排空并抑制食欲,从而协同降低血糖并有助于体重管理。胰高血糖素样肽-1 受体激动剂(GLP-1RAs) 作为近年来备受关注的降糖及减重“明星”药物,主要用于改善血糖控制并降低 2 型糖尿病(T2D)患者的心血管疾病风险。动脉粥样硬化的发展始于内皮功能障碍,受高血糖和血脂异常等因素驱动,诱导内皮细胞进入促炎状态并释放细胞因子,吸引单核细胞向血管壁迁移并分化为炎症性巨噬细胞,形成泡沫细胞,进一步激活免疫反应及结缔组织增生。GLP-1RAs具有干预上述多个关键环节的潜力 (如下图)。
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GLP-RAs的抗动脉粥样硬化作用的潜在靶点:(1) 炎症细胞因子的产生和分泌;(2) 单核细胞的募集、黏附和浸润;(3) 促炎巨噬细胞及泡沫细胞形成;(4) 血管平滑肌细胞增殖和迁移所致的内膜增厚;以及 (5) 脂质病变形成、斑块破裂和血栓形成。
尽管 GLP-1RAs 的心血管保护效应及其的关系已得到充分验证,但针对其作用机制的系统性总结仍较为有限。本综述旨在基于大型结局试验的综合和深入分析,阐释 GLP-1RAs 的抗动脉粥样硬化作用机制

01/ GLP-1RAs维持内皮健康:促进血管生成

在动脉粥样硬化过程中,血管内皮持续与循环大分子及免疫细胞相互作用,因此内皮健康是决定疾病进展的关键因素。研究显示,通过间接维持内皮细胞存活和血管生成功能,GLP-1RAs可有效改善血管内皮功能:

  • 流介导扩张(FMD)作为评估内皮功能的重要指标,在T2D患者及健康志愿者中,艾塞那肽治疗可提高FMD,利拉鲁肽则可减缓FMD恶化;

  • 度拉糖肽联合二甲双胍治疗12周显著降低上肢-踝部脉搏波传导速度,提示动脉僵硬度改善

  • 在接受利拉鲁肽或艾塞那肽治疗的小鼠、大鼠和猪中,普遍观察到血管舒张、血管松弛和冠状动脉血流储备的改善

  • 糖尿病小鼠外周结扎损伤模型中,利拉鲁肽治疗开始仅2周后,通过内皮细胞标志物CD31染色显示毛细血管生成增加

  • 将利拉鲁肽作用于高糖培养的人脐静脉内皮细胞后,可显著增强其增殖、迁移、管腔形成和创伤修复能力



02/ GLP-1RAs与内皮功能障碍:抑制氧化应激

系统性氧化应激通过加速心血管系统内皮细胞功能障碍和凋亡,损害内皮健康。GLP-1RA治疗可通过抑制氧化应激改善内皮细胞功能和存活:

  • 氧化应激的特征是线粒体过度产生活性氧(ROS),导致不可逆的DNA损伤和细胞凋亡。在高血压小鼠和高糖培养的成年大鼠心肌细胞中,利拉鲁肽和GLP-1治疗抑制了NOX活性、ROS生成及全血氧化爆发释放

  • 内皮一氧化氮合酶(eNOS)产生抗氧化性一氧化氮(NO)能抵御ROS介导的损伤。NO通过诱导强效血管舒张、抑制白细胞对内皮的黏附以及抑制血小板聚集发挥抗动脉粥样硬化作用。GLP-1RA治疗常伴随升高主动脉eNOS表达、内皮NO生成等。

  • 氧化应激的抑制与内皮细胞存活的改善密切相关。如GLP-1处理后人体主动脉内皮细胞存活率增加。


03/ GLP-1RAs与动脉粥样硬化

动脉粥样硬化发展第一阶段:系统性炎症。内皮功能障碍导致促炎细胞因子的持续释放,形成动脉粥样硬化特有的慢性内源性炎症循环。缓解系统性炎症被认为是GLP-1RAs提供心脏保护作用的另一重要机制

  • T2D患者中,GLP-1RAs治疗如度拉糖肽、利拉鲁肽和艾塞那肽),均显著降低了血清中肿瘤坏死因子-α(TNF-α)和白细胞介素-6(IL-6)的水平。

  • C反应蛋白(CRP作为IL-6信号下游的促炎生物标志物,可预测不良心血管结局,其水平在使用司美格鲁肽、度拉糖肽、利拉鲁肽及艾塞那肽的患者中均有下降。

  • 在人类动脉内膜切除术患者分离的巨噬细胞中,利拉鲁肽治疗显著降低白介素-1β(IL-1β)表达。


动脉粥样硬化发展第二阶段:单核细胞的募集与浸润。内皮分泌的促炎细胞因子促进循环免疫细胞,尤其是单核细胞的募集。GLP-1受体激动剂(GLP-1RAs)具有抗炎作用,部分研究表明其能够减少单核细胞的募集。


  • 放射性示踪素成像显示,司美格鲁肽著减少高胆固醇饮食兔主动脉中的单核细胞和巨噬细胞。

  • 在ApoE缺陷小鼠中,利拉鲁肽和艾塞那肽治疗显著降低主动脉根部附近单核细胞和巨噬细胞的积聚。

  • 单核细胞募集减少的一个潜在机制是抑制单核细胞趋化蛋白-1(MCP-1),MCP-1促进单核细胞从骨髓向外周血及内皮迁移。GLP-1RAs,尤其是利拉鲁肽,能够降低人类血浆、内膜切除样本、外周血单核细胞,以及高动脉粥样硬化风险小鼠中的MCP-1表达和分泌。


动脉粥样硬化发展第三阶段:炎性巨噬细胞和泡沫细胞形成。GLP-1RAs通过抑制促炎性巨噬细胞极化,可能发挥抗动脉粥样硬化作用。泡沫细胞是由大量胆固醇酯积聚的活化巨噬细胞, GLP-1RAs还可通过阻断泡沫细胞形成减缓动脉粥样硬化进程。


动脉粥样硬化发展第四阶段:内膜增厚与血管平滑肌细胞(VSMC)增殖。在健康血管中,血管平滑肌细胞(VSMCs)富含肌纤维。当受到高血糖和炎症等环境刺激时,VSMCs会转变为更具增殖和迁移能力的表型。临床上,VSMCs异常增生可表现为血管壁增厚、动脉狭窄以及血管舒张功能受损。GLP-1RAs可能通过影响VSMC存活和增殖,从而缓解动脉粥样硬化。

  • 在T2D患者中,利拉鲁肽和艾塞那肽治疗可降低颈动脉内中膜厚度

  • 在糖尿病大鼠中,艾塞那肽治疗可抑制VSMCs过度聚集和排列紊乱。


动脉粥样硬化发展第五阶段:斑块形成、破裂与血栓形成。伴随迁移型血管VSMCs的积聚,脂质和泡沫细胞在内皮层内滞留,形成脂纹并逐渐发展为具有纤维帽的成熟斑块。GLP-1RA治疗可能有助于减轻斑块负担,稳定斑块,改善血小板反应性,减少血栓形成。


  • 在胸痛患者中,循环GLP-1水平升高与冠状动脉CT血管造影评估的冠状动脉斑块负荷减少相关。

  • 在动脉粥样硬化动物模型中,GLP-1RAs治疗,尤其是司美格鲁肽,可减少主动脉窦、升主动脉和髂分叉处的脂质病变

  • 在一项针对T2D患者的试验中,利拉鲁肽治疗反而观察到纤维性斑块体积增加

  • 在STOP研究中,1年司美格鲁肽治疗使T2D患者的冠状动脉斑块从非钙化成分向钙化成分转化

  • 在斑块破裂后的病理过程中,GLP-1RA治疗可抑制血小板活化和聚集、血栓形成,并增强血栓降解能力。


04/ 总结与展望

关于GLP-1RAs的作用机制仍存在许多未解之谜。例如,这类药物所观察到的益处中,有多少是由减重引起的,又有多少源于其他直接作用?GLP-1RAs是否对某些血管床的保护作用更为显著?在研究中,GLP-1RAs对脑卒中风险的降低幅度(17%)大于对心肌梗死风险的降低(10%)。这种差异是否源于脑血管(相对于冠状动脉循环)对GLP-1RA敏感性的不同?

作为一种整体性降低动脉粥样硬化风险的策略,GLP-1RAs通过促进血管新生再血管化和减少氧化应激来维持内皮健康。GLP-1RAs还能通过抑制全身性炎症、单核细胞募集和浸润、巨噬细胞和泡沫细胞形成、血管平滑肌细胞增殖以及斑块形成和血栓形成,从而为防治动脉粥样硬化发挥多重保护作用。


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