他达拉非(Tadalafil)可减轻2型糖尿病心脏的线粒体功能障碍

　　已知增强的一氧化氮 (NO) 产生会激活沉默信息调节器 1 (SIRT1)，它是一种组蛋白去乙酰化酶，可调节 PGC-1α，PGC-1α 是线粒体生物发生的调节剂和影响能量稳态的转录因子的共激活剂。由于磷酸二酯酶 5 抑制剂增强 NO 信号传导，我们假设用磷酸二酯酶 5 抑制剂他达拉非长期治疗会激活 SIRT1-PGC-1α 信号传导并防止糖尿病心脏中代谢应激引起的线粒体功能障碍。糖尿病db/db小鼠 (n= 32/组；40 周龄）随机接受 DMSO（10%，0.2 ml ip）或他达拉非（1 mg/kg ip 10% DMSO）8 周。野生型 C57BL 小鼠作为非糖尿病对照。心脏被切除并匀浆以研究 SIRT1 活性和下游蛋白质靶标。通过测量氧化磷酸化 (OXPHOS) 确定线粒体功能，并在分离的线粒体中研究活性氧的产生。

　　他达拉非（Tadalafil）治疗的糖尿病小鼠表现出显着改善的左心室功能，这与心脏 SIRT1 活性增加有关。他达拉非还能增强糖尿病心脏中血浆 NO 氧化水平、心肌 SIRT1、PGC-1α 表达以及 eNOS、Akt 和 AMPK 的磷酸化。与非糖尿病对照相比，糖尿病心脏中含有复合物 I 底物谷氨酸的 OXPHOS 降低了 50%。他达拉非以改善的谷氨酸状态 3 呼吸速率保护 OXPHOS。他达拉非治疗显着降低了复合物 I 产生的活性氧物质的增加。总之，他达拉非长期治疗可激活 NO 诱导的 SIRT1-PGC-1α 信号传导并减轻 2 型糖尿病心脏的线粒体功能障碍。

　　在本研究中，我们展示了 NO-SIRT1-PGC1α 信号级联在他达拉非诱导的 2 型糖尿病心脏保护中的潜在作用。他达拉非的慢性治疗改善了心脏功能，这表明中年db/db小鼠的射血分数和 FS 显着保留，这与 SIRT1 的表达和活性增强有关。他达拉非治疗组也显示血浆硝酸盐/总氮氧化物水平增加。已知糖尿病主要由于 NO 生物利用度受损而导致内皮和心脏功能障碍。已知 eNOS 基因的变异会影响能量消耗、葡萄糖耐受不良的严重程度、发生 II 型糖尿病的风险以及相关的心血管并发症。与此一致的是，2 型糖尿病患者的 NO 合成受损，eNOS 和 iNOS 的表达降低。在这种情况下，他达拉非治疗提高了 NO 的生物利用度，这可以通过提高循环 NOx 水平来证明和改善糖尿病小鼠的心脏功能。此外，对db/db小鼠代谢状态的有利影响，例如体重下降、血糖下降的趋势以及高胰岛素血症和高甘油三酯血症的显着改善表明他达拉非可能用于治疗糖尿病引起的心血管异常。

　　我们之前的研究表明，他达拉非治疗可防止db/db小鼠中细胞外基质蛋白（如 CGRP-3、VI 型胶原 α1）的有害重塑。细胞外基质蛋白的变化已通过中间丝蛋白丰度变化产生的机械信号转导改变与线粒体功能的改变相关联。我们发现他达拉非下调了糖尿病心脏中的线粒体伸长因子热不稳定。通过磷酸化激活热不稳定的延伸因子会导致线粒体蛋白质合成失活，从而导致复合物 I 和 IV 功能所必需的线粒体亚基丢失。

　　本研究表明，他达拉非（Tadalafil）保留了糖尿病心脏中的线粒体功能，这进一步阐明了其对心脏蛋白质有害重塑的保护作用。线粒体功能障碍存在于db/db小鼠心脏中，表现为氧化磷酸化速率降低、ROS 产生增加以及脂肪酸驱动的线粒体呼吸解偶联增加，在透化心脏纤维中检测到 。db/db小鼠的线粒体功能障碍位于线粒体的肌膜下群体，线粒体纤维间群体中存在的呼吸减少最小。本研究分离了心脏线粒体的组合群体，以评估他达拉非对全球线粒体群体的潜在影响。先前在脂肪酸和 NADH 依赖性底物的呼吸作用中观察到的氧化磷酸化缺陷在本研究中显示对复合物 I 具有选择性，通过远端电子传递链的呼吸作用未改变。复合物 I、III 和 IV 的酶活性降低以前仅在肌膜下观察到并反映在特定成分亚基含量的降低中，但在当前研究中使用的线粒体组合群体中并不明显。因此，先前观察到的脂肪酸和碳水化合物相关底物的综合呼吸减少定位于复合物 I 的影响。重要的是，他达拉非治疗消除了整个线粒体群中这种基于复合物 I 的综合呼吸缺陷。

　　心血管疾病和糖尿病等相关风险是发病率和死亡率的主要原因。越来越多的科学证据表明，将齿轮转向生存和抗压因子（如沉默调节蛋白）可能会导致发现最佳治疗干预措施，从而预防心脏病和其他代谢紊乱。因此，对 SIRT1 激活剂进行了激烈的搜索。本研究阐明了他达拉非在糖尿病模型中对心脏保护的机制见解，并提供了有关通过 PDE5 抑制剂他达拉非长期治疗调节 SIRT1 的有价值的新信息。PDE-5 抑制剂，可作为 SIRT1 激活剂，代表高度安全和有吸引力的一类化合物，这些化合物已经被食品和药物管理局批准用于勃起功能障碍和肺动脉高压。此外，人类数据显示，使用 PDE5 抑制剂西地那非长期治疗后糖尿病心肌病有所改善，强调了他达拉非（Tadalafil）作为 2 型糖尿病相关心脏和其他并发症的治疗方式的潜力。

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