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《科学》:破解SGLT2i改善心衰之谜!宾大科学家发现,SGLT2i可直接激活心肌细胞关键酶,改善收缩与舒张功能

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*仅供医学专业人士阅读参考

以恩格列净为代表的钠-葡萄糖共转运蛋白2抑制剂(SGLT2i)已经在糖尿病治疗领域有了出色的发挥,但奇怪的是,SGLT2i对心衰也有明显的治疗效果。有研究发现,SGLT2i能显著降低心衰死亡率,且在非糖尿病患者中同样显著。

此事怪就怪在,心脏并不表达SGLT2转运蛋白,在SGLT2敲除的小鼠中SGLT2i依旧能够起到改善心脏功能的作用。

到底是什么神秘靶点在起效?

今日,《科学》杂志发表了来自宾夕法尼亚大学科研团队的论文,研究者们首次发现,SGLT2i能以生理浓度直接结合并变构激活心肌细胞中辅酶A(CoA)合成的限速酶——泛酸激酶1(PANK1),激活CoA合成并重塑心脏燃料利用与代谢,直接改善心衰心肌细胞的收缩与舒张功能。这不仅诠释了SGLT2i快速显效的原因,也为心衰治疗开辟了全新的代谢通路。


研究者利用人室间隔心肌组织构建了离体人类心肌块灌流模型,分析发现添加临床血药浓度恩格列净后,可显著增加衰竭心肌对代谢燃料的摄取和进入三羧酸循环的比例,最终表现为心肌内ATP水平上升、AMP下降,显著提升了心肌能量电荷,直接挽救了心衰心肌的能量匮乏表现。

代谢组学分析发现,恩格列净治疗后,合成CoA的原料泛酸(B5)被消耗2倍以上,其产物与原料比值显著升高。

CoA是细胞能量供给的核心物质,心衰心肌中游离CoA及各种酰基CoA往往严重不足。研究者通过示踪实验确认,恩格列净使心肌对泛酸的摄取增加,并显著促进了其向乙酰CoA的转化。

研究者分析发现,恩格列净显著提高了细胞中泛酸激酶1(PANK1)的热稳定性和结合能力。恩格列净与PANK1结合后,促使松散的PANK1二聚体收缩,折叠成更为紧凑的V形构象。这种变构激活极大地提高了酶催化活性,半最大效应浓度(EC50)仅有13 nM,远低于临床血浆浓度。达格列净和卡格列净也有同样的作用,说明是SGLT2i类药物的通用机制。

进一步分析显示,SGLT2i结合于PANK1内部的一个变构口袋,关键激活位点为T203。

通过成人心衰患者的心肌细胞进行实验发现,恩格列净能够使衰竭心肌细胞的缩短分数和收缩峰值高度大幅提升,同时舒张速度显著增加。心肌舒张是高度耗能的过程,恩格列净对舒张的改善,直接对应了其对心肌细胞ATP和能量供给的恢复。

研究者指出,SGLT2i通过直接结合并变构激活PANK1作用于心脏,挽救其能量耗竭状态,这也合理解释了为何SGLT2i能在用药后短短数天内迅速显现临床获益。未来,可以开发选择性PANK1激活剂,既保留SGLT2i的心肌保护作用,又规避尿糖相关的不良反应,实现精准治疗。

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参考资料:

[1]Forelli N, Thome T, Eaton DM, et al. SGLT2 inhibitors activate pantothenate kinase in the human heart. Science. 2026;393(6814):aeh4856. doi:10.1126/science.aeh4856


本文作者丨代丝雨

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