地塞米松诱导的体内血管稀疏和高血压与磷酸酶PTP1B激活有关，与内皮代谢变化无关

地塞米松（Dex）是一种合成糖皮质激素，用于治疗炎症和过敏性疾病，并作为癌症治疗的佐剂。长期使用Dex会引起一些副作用，如高血压、肌肉萎缩和胰岛素抵抗等。

血管密度稳定性取决于血管生成和细胞死亡机制之间的平衡。先前的研究证实，Dex引起骨骼肌微血管稀疏，这伴随着血管内皮生长因子受体2（VEGF-R2）的减少以及B淋巴细胞瘤-2基因（Bcl-2）和Bcl-2:Bax比值的降低。这些发现支持了Dex诱导的高血压可以通过抑制血管生成机制和内皮细胞死亡的增加所引起的。然而，内皮细胞的体外研究表明，Dex在细胞凋亡和抑制血管生成方面的机制不同。

Dex治疗会暂时损害胰岛素敏感性，增加血糖和胰岛素水平，因此，该药物的一些副作用与代谢重塑有关。然而，糖皮质激素在内皮细胞中诱导的代谢途径和特异性变化尚未完全表征。内皮中的信号传导和糖皮质激素受体（GR）转录机制都与Dex预防血管壁破坏的几种有益作用有关。

运动训练是通过PGC1α途径和控制血糖水平的纹状体肌肉代谢的众所周知的激活剂。之前发现，在Dex治疗之前，在跑步机上进行8周有氧运动的年轻成年大鼠，与未经训练的对照动物相比，血管损失和高血压明显减少。因此，美国威斯康星医学院生物物理学系、巴西圣保罗州州立大学体育系的一项研究假设运动训练与降低Dex高血压副作用之间的潜在联系可以通过NAD / Sirt1信号和内皮一氧化氮合酶（eNOS）活性，氧化代谢和线粒体功能的增加来解释内皮细胞生物能学的维持，从而增强内皮细胞存活。因此，检查了Dex对训练与未训练大鼠的骨骼肌和内皮细胞培养物中NAD和ATP水平的影响，以深入了解影响内皮细胞功能和高血压的代谢机制。

运动训练可抵消Wistar大鼠骨骼肌中地塞米松诱导的高血压和的血管稀疏

为了研究NAD依赖性过程对Dex的高血压机制和骨骼肌血管减少的影响，对一组大鼠进行了如前所述的运动方案。实验证实了久坐不动的非训练动物血压升高，而训练组的血压变化减弱。实验还确认了久坐组的胫骨前部（左腿）血管丢失，而训练组的运动训练防止了血管的缺失（图1）。Dex的药理作用还表现为体重减轻和肾上腺萎缩。同一动物的右腿胫骨前部被用于量化二磷酸吡啶核苷酸（NAD）组织水平，与未经训练的久坐组相比，运动训练的动物对照组和Dex治疗组的NAD组织水平显著增加（图2）。此外，三磷酸腺苷（ATP）而不是二磷酸腺苷（ADP）水平遵循相同的趋势，表明有氧运动训练可以增强肌肉代谢能力。然而，Dex并没有改变久坐组骨骼肌中的NAD水平，这表明Dex诱导的血管效应不太可能是由于NAD 依赖过程或能量水平的变化。

图1 运动训练可防止地塞米松引起的骨骼肌稀疏

（A）毛细血管密度（B）毛细血管与纤维比，（C）来自SC：久坐控制组，SD：久坐用DEX治疗，TC：训练对照和TD ：训练用DEX处理的肌肉染色苏木精和伊红的组织学切片。

图2 纹状肌运动训练可增加 NAD，且地塞米松不会改变 ATP

（A）将久坐（SC）和地塞米松治疗（SD）的Wistar大鼠胫骨前肌与运动训练对照（TC）和地塞米松治疗（TD）进行比较。（B）久坐组和运动组之间的直接比较，无论治疗如何。

地塞米松对内皮功能障碍的影响

为了研究Dex诱导的体内高血压是否与内皮细胞功能障碍和死亡增加有关，实验分析了细胞存活和NO产生。内皮细胞用浓度为1-100 μM的Dex处理24小时和48小时后，内皮细胞活力没有变化（图3）。此外，在24小时或48小时治疗后，NAD，ADP或ATP水平没有变化。

为了评估Dex对eNOS活性的影响，用VEGF刺激细胞，并量化培养基中亚硝酸盐积累的速率（图3）。100 μM但不是1-10 μM的Dex显示NO产生随着时间的推移显著减少，这与BH4或BH4:BH2比率的降低无关。这些数据表明，Dex通过与NAD依赖性效应或eNOS解偶联机制无关的机制诱导内皮功能障碍。

图3 地塞米松可诱发内皮功能障碍，这不能通过四氢生物蝶呤或能量代谢的变化来解释

（A）随着地塞米松浓度的增加，24小时或48小时孵育不影响牛主动脉内皮细胞（BAECs）的活力。（B）VEGF刺激的NO产生在24小时Dex处理中减少。（C）24小时地塞米松治疗未改变二氢生物蝶呤（BH2）、四氢生物蝶呤（BH4）水平。（四）NAD，ADP和ATP在用Dex处理24小时或48小时的细胞中没有改变。

地塞米松治疗内皮细胞功能障碍的机制

为了更好地了解高浓度Dex诱导的内皮功能障碍的机制，实验还研究了其他eNOS激活剂诱导的NO产生之间的关系。缓激肽是一种G蛋白偶联受体激动剂，导致不受Dex治疗影响的NO产生急剧增加，表明Dex不会干扰G蛋白偶联受体介导的机制（图4 A）。

流体剪切应力刺激内皮细胞是增加NO产生的一种公认的生理机制。为了在体外模拟这种刺激，内皮细胞暴露于18 dyne/cm2 的机械应力下4小时。在该实验环境中，通过L-NMMA（总NOS抑制剂）抑制流动刺激细胞中NO的产生来确定eNOS的激活。在存在或不存在Dex的情况下，在静态培养中检测到的基础NO明显低于剪切力刺激的细胞，比注射缓激肽30分钟后检测到的基础NO高约30%（图4 B）。L-NMMA将NO积累降低到在静态条件下检测到的相似水平（图4 B）。

为了确定Dex改变VEGF-模拟细胞中NO产生速率的机制（图3 B），对照实验证实了Akt和eNOS磷酸化的中介作用，通过与蛋白酪氨酸磷酸酶1B（PTP1B）抑制剂KY226 共同处理，Akt和eNOS磷酸化被增强。有证据表明，PTP1B 使 VEGFR2 去磷酸化，导致 ERK 信号传导减弱。PTP1B 缺乏导致血管生成减少，这也被认为是 VEGF-Akt-eNOS 通路抑制的结果。

图4 地塞米松治疗的BAECs中内皮细胞功能障碍的机制

（A）Dex（100 μM，24小时）没有改变BAECs中缓激肽刺激的NO释放。（B）Dex处理（100 μM，24小时）对剪切应力刺激BAECs的NO释放（18 dyen/cm2，4小时）没有影响。

此外，当ECs在用VEGF激活之前与KY226共同处理时，PTP1B抑制以剂量依赖性方式使NO产生速率正常化，这表明Dex激活PTP1B是NO活性降低的可能机制（图5 A）。无论Dex的作用是否由糖皮质激素受体（GR）介导，实验都使用了GR抑制剂RU486（图5 B） 。用RU486预处理不影响VEGF刺激下的eNOS磷酸化，然而，RU486将受刺激细胞中的NO产生拯救到与非Dex处理细胞相同水平（图5 B）。PTP1B抑制剂也观察到相同的NO挽救效应，表明Dex可能通过GR介导的PTP1B活性破坏eNOS信号传导（图5）。

图5 KY226或糖皮质激素受体抑制剂（RU486）抑制PTP1B可改善地塞米松诱导的内皮功能障碍

（A）KY226剂量依赖性拯救Dex（100 μM，24小时）依赖性NO还原。（B）GR抑制剂（RU486，10 μM）在Dex（100μM，24小时）处理的细胞中重新建立NO释放。

图6 糖皮质激素受体介导地塞米松诱导的内皮功能障碍。

由于持续的NO产生是防止血管稀疏和增强血管生成的合理机制，因此确定内皮特异性GR敲低对毛细血管密度的影响以及检查运动训练离子GR活性的具体影响将是有趣的，这可以解释其积极的血液动力学作用。最近，对急性运动训练效果的研究支持了这种可能性，该研究已被证明可以通过降低PTP1B蛋白水平和增强胰岛素受体信号传导来提高衰老Wistar大鼠肝脏中的胰岛素敏感性。

参考文献：Herrera NA, Duchatsch F, Kahlke A, Amaral SL, Vasquez-Vivar J. In vivo vascular rarefaction and hypertension induced by dexamethasone are related to phosphatase PTP1B activation not endothelial metabolic changes. Free Radic Biol Med. 2020 May 20;152:689-696. doi: 10.1016/j.freeradbiomed.2020.01.012. Epub 2020 Jan 21. PMID: 31978540; PMCID: PMC8546799.

原文链接：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31978540/

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