心肌纖維化，通常是由高血壓、缺血性心臟病等心血管疾病造成，其主要特征是瘢痕組織過(guò)度產(chǎn)生和沉積。肌成纖維細(xì)胞通過(guò)促進(jìn)細(xì)胞外基質(zhì)沉積和組織修復(fù)引發(fā)纖維化，是心肌纖維化的關(guān)鍵參與者，它是位于結(jié)締組織內(nèi)的間充質(zhì)細(xì)胞，具有高度收縮的α-平滑肌肌動(dòng)蛋白（α-SMA）。

在心肌纖維化過(guò)程中，心肌成纖維細(xì)胞雖然是構(gòu)成肌成纖維細(xì)胞的主要來(lái)源，但也有相當(dāng)一部分肌成纖維細(xì)胞是由內(nèi)皮細(xì)胞在外源病理因素（如機(jī)械應(yīng)力、細(xì)胞因子、趨化因子等）刺激后轉(zhuǎn)化形成的，該過(guò)程被稱為“內(nèi)皮細(xì)胞向間充質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)化（EndoMT）”。

一旦進(jìn)入EndoMT過(guò)程，內(nèi)皮細(xì)胞被重新編程以減少內(nèi)皮特異性蛋白的表達(dá)，同時(shí)通過(guò)表達(dá)α-SMA并分泌纖維連接蛋白和纖維狀膠原蛋白，從而啟動(dòng)纖維化反應(yīng)，獲得間充質(zhì)細(xì)胞特異性表型。干預(yù)EndoMT過(guò)程是心肌纖維化的潛在治療途徑，但迄今為止仍然缺乏有效的治療方案。

2022年9月1日，中國(guó)藥科大學(xué)李萍及楊華共同通訊在Signal Transduction and Targeted Therapy（IF=38）在線發(fā)表題為“Suppression of PFKFB3-driven glycolysis restrains endothelial-to-mesenchymal transition and fibrotic response”的研究論文，揭示了PFKFB3在EndoMT過(guò)程中的代謝調(diào)控作用與天然活性分子丹酚酸C（SAC）的干預(yù)機(jī)制，為相關(guān)疾病的治療提供了新的思路與靶點(diǎn)。

     內(nèi)皮細(xì)胞以高度活化的有氧糖酵解為主要代謝特征，且有研究表明在EndoMT過(guò)程中其有氧糖酵解速率進(jìn)一步上調(diào)。由于葡萄糖代謝可為纖維化過(guò)程的合成代謝及膠原合成提供必須的能量與合成原料，糖酵解同樣也被認(rèn)為是纖維化反應(yīng)的普遍代謝基礎(chǔ)之一。

     6-phosphofructo-2-kinase/fructose-2,6-biphosphatase 3（PFKFB3）是一糖酵解代謝酶，可通過(guò)催化6-磷酸果糖產(chǎn)生2,6-二磷酸果糖，PFKFB3是作為糖酵解酶磷酸果糖激酶-1 (PFK-1) 的天然別構(gòu)激活劑來(lái)維持糖酵解的。近年來(lái)的多項(xiàng)研究顯示，PFKFB3對(duì)于調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞的生理病理過(guò)程（如血管形成、血管新生等）至關(guān)重要，這提示PFKFB3可能成為多種血管病變的潛在治療靶點(diǎn)。

      SAC是一種源自丹參的酚類成分，已在臨床上用于治療心血管和纖維化疾病。據(jù)報(bào)道，丹酚酸通過(guò)抑制炎癥和氧化應(yīng)激來(lái)限制內(nèi)皮通透性并抑制血管重塑，從而有助于改善不同疾病背景下的內(nèi)皮功能障礙。近期研究表明，丹酚酸可阻斷轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β1（TGF-β1）和活性氧（ROS） 信號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng)，以保護(hù)肺動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞免受間充質(zhì)轉(zhuǎn)化。

主要結(jié)果

      壓力超負(fù)荷誘導(dǎo)的EndoMT是心肌纖維化的關(guān)鍵因素，研究人員首先構(gòu)建了兩種體內(nèi)心肌纖維化模型，包括主動(dòng)脈弓狹窄（TAC）和異丙腎上腺素（Isoprenaline）誘導(dǎo)的心肌纖維化模型，觀察了SAC的治療效果，發(fā)現(xiàn)SAC可逆轉(zhuǎn)模型組心肌纖維化和內(nèi)皮細(xì)胞內(nèi)間質(zhì)細(xì)胞標(biāo)志物α-SMA的表達(dá)。

      TGF-β1信號(hào)通路是EndoMT的良好誘導(dǎo)因子，研究人員通過(guò)TGF-β1處理內(nèi)皮細(xì)胞建立了體外EndoMT模型。通過(guò)一系列驗(yàn)證，獲得了一致的結(jié)論，SAC可有效阻止內(nèi)皮細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)殚g充質(zhì)樣表型。

       為進(jìn)一步探討EndoMT的代謝特征和SAC的干預(yù)機(jī)制，研究人員應(yīng)用能量代謝分析、免疫印跡和細(xì)胞熒光成像等技術(shù)，發(fā)現(xiàn)EndoMT過(guò)程中，有氧糖酵解增強(qiáng)，線粒體氧化磷酸化（OxPhos）減弱，而SAC可逆轉(zhuǎn)這種情況。

       為了驗(yàn)證EndoMT是否需要增強(qiáng)糖酵解，研究人員應(yīng)用PDK抑制劑DCA處理內(nèi)皮細(xì)胞，以促進(jìn)線粒體氧化；或將培養(yǎng)基內(nèi)的葡萄糖替換為半乳糖，迫使內(nèi)皮細(xì)胞葡萄糖代謝為氧化磷酸化而不是糖酵解，發(fā)現(xiàn)DCA與半乳糖可重現(xiàn)SAC的抗EndoMT效應(yīng)。

         相反，應(yīng)用PDH抑制劑Devimistat將細(xì)胞內(nèi)葡萄糖代謝由氧化磷酸化強(qiáng)制轉(zhuǎn)向有氧糖酵解，發(fā)現(xiàn)SAC的治療效果大大減弱。結(jié)果表明，干預(yù)糖酵解代謝在SAC的抗EndoMT作用中占有不可或缺的地位。

       鑒于糖酵解在EndoMT中的重要作用，進(jìn)一步對(duì)糖酵解代謝通路變化分析，研究人員發(fā)現(xiàn)PFKFB3的特異性上調(diào)促進(jìn)糖酵解限速酶PFK-1活力上升，構(gòu)成了異常糖酵解的分子基礎(chǔ)。而SAC可通過(guò)促進(jìn)PFKFB3降解來(lái)降低PFK-1表達(dá)，逆轉(zhuǎn)異常糖酵解速率。應(yīng)用PFKFB3抑制劑或應(yīng)用靶向Pfkfb3的siRNA均能重現(xiàn)SAC的治療效應(yīng)，有效減弱EndoMT；而在內(nèi)皮細(xì)胞內(nèi)過(guò)表達(dá)Pfkfb3，會(huì)大大降低SAC對(duì)EndoMT的抑制作用。結(jié)果表明抑制PFKFB3驅(qū)動(dòng)的糖酵解在SAC的抗EndoMT作用中起因果作用。 

        接下來(lái)，研究人員對(duì)糖酵解/磷酸戊糖（PPP）途徑代謝物進(jìn)行了分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，PPP途徑在EndoMT過(guò)程中已經(jīng)受損，并且SAC通過(guò)依賴于抑制PFKFB3的方式維持PPP活性來(lái)保持NADPH的產(chǎn)生。 隨后，進(jìn)一步探討了EndoMT過(guò)程線粒體氧化受損的機(jī)制，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，細(xì)胞內(nèi)NADPH含量下調(diào)會(huì)阻礙線粒體Fe-S簇蛋白的生物合成，這是線粒體氧化受損的關(guān)鍵因素，并提示SAC的線粒體保護(hù)效應(yīng)依賴于NADPH對(duì)Fe-S簇蛋白的回調(diào)作用。

        最后，研究人員通過(guò)應(yīng)用腺相關(guān)病毒在小鼠體內(nèi)實(shí)現(xiàn)內(nèi)皮細(xì)胞特異性過(guò)表達(dá)/敲降Pfkfb3，發(fā)現(xiàn)內(nèi)皮細(xì)胞特異性敲降Pfkfb3小鼠可重現(xiàn)SAC的抗心肌纖維化效應(yīng)，而內(nèi)皮細(xì)胞特異性過(guò)表達(dá)Pfkfb3可逆轉(zhuǎn)SAC的治療效應(yīng)，結(jié)果表明內(nèi)皮細(xì)胞內(nèi)PFKFB3上調(diào)是構(gòu)成體內(nèi)EndoMT和纖維化的基礎(chǔ)，并證明了SAC的抗纖維化效應(yīng)依賴于對(duì)內(nèi)皮細(xì)胞內(nèi)PFKFB3的抑制作用。

SAC通過(guò)抑制PFKFB3抑制EndoMT的分子機(jī)制示意圖

        綜上，本研究首次鑒定了糖酵解酶PFKFB3為介導(dǎo)EndoMT和心肌纖維化的關(guān)鍵代謝分子，并強(qiáng)調(diào)干預(yù)內(nèi)皮細(xì)胞PFKFB3的代謝調(diào)控策略在治療EndoMT及相關(guān)的纖維化病變中的治療潛力。

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參考文獻(xiàn)

[1]. Hao Zeng, Ting Pan, et al. Suppression of PFKFB3-driven glycolysis restrains endothelial-to-mesenchymal transition and fifibrotic response. Signal Transduction and Targeted Therapy. 2022 Sep. 1