四甲基吡嗪可缓解慢性间歇性低氧加重的糖尿病动脉粥样硬化：IRE1α-XBP1信号通路的机制研究

《Acupuncture and Herbal Medicine》：Tetramethylpyrazine attenuates chronic intermittent hypoxia-exacerbated diabetic atherosclerosis: a mechanistic study of the IRE1α-XBP1 signaling pathway

　　本研究探讨四甲基吡嗪（TMP）通过调节IRE1α-XBP1信号通路及自噬改善阻塞性睡眠呼吸暂停综合征（OSAS）相关糖尿病动脉粥样硬化（DM-AS）的机制。通过建立DM-AS小鼠模型和体外高血糖高脂诱导胰岛素抵抗的HUVECs模型，发现CIH加剧DM-AS发展，而TMP显著降低炎症因子、血脂异常及动脉斑块面积，同时抑制XBP1剪接和自噬相关蛋白表达，其作用机制与缓解内质网应激（ERS）和过度自噬相关。结论：TMP通过抑制IRE1α-XBP1通路及自噬过度激活，改善OSAS合并糖尿病患者的血管病变。

　　在当今医学研究中，睡眠呼吸暂停综合征（OSAS）与糖尿病（DM）之间的复杂关系已成为一个备受关注的课题。OSAS是一种常见的慢性疾病，其主要特征是睡眠过程中反复出现的呼吸暂停，导致间歇性缺氧。这种缺氧状态不仅影响患者的睡眠质量，还可能引发一系列代谢异常和心血管疾病，包括动脉粥样硬化（AS）。与此同时，糖尿病作为一种代谢性疾病，其高血糖状态会损害血管内皮功能，促进炎症反应，并进一步加剧动脉粥样硬化的进程。研究表明，OSAS和糖尿病可能是导致动脉粥样硬化的“等效风险因素”，两者之间的相互作用可能在动脉粥样硬化的发展中起到关键作用。然而，目前对于这一机制的具体细节仍然缺乏深入理解，因此，探索有效的干预手段显得尤为重要。

本研究聚焦于一种传统中药成分——四甲基吡嗪（TMP），旨在探讨其在OSAS与糖尿病共同作用下诱发的动脉粥样硬化中的潜在治疗作用。四甲基吡嗪是从川芎（*Ligusticum sinense* cv. Chuanxiong）中提取的一种活性成分，传统中医认为它具有活血化瘀、通络止痛等功效。现代医学研究也表明，TMP具有调节血脂代谢、抗炎、抗氧化等多种心血管保护作用，已被广泛应用于治疗与糖尿病相关的血管病变，如冠心病、颈动脉粥样硬化以及血栓形成等。然而，尽管已有大量研究关注TMP的抗动脉粥样硬化作用，其在慢性间歇性缺氧（CIH）诱导的糖尿病动脉粥样硬化（DM-AS）中的具体机制仍不明确。因此，本研究通过建立动物模型和细胞模型，系统地探讨了TMP对CIH诱导的DM-AS的影响及其可能的分子机制。

在动物实验部分，研究者采用ApoE^?/?小鼠作为动脉粥样硬化模型，并通过腹腔注射链脲佐菌素（STZ）结合高脂饮食诱导糖尿病模型。随后，将这些小鼠暴露于慢性间歇性缺氧环境，模拟OSAS的病理特征。实验结果显示，慢性间歇性缺氧显著增加了小鼠的血糖水平、胰岛素抵抗指数（HOMA-IR）以及低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）含量，同时导致炎症因子（如IL-1β、IL-6和TNF-α）水平升高。这表明，CIH在糖尿病背景下会加剧动脉粥样硬化的发生和发展。此外，通过不同剂量的TMP、他汀类药物（如罗苏伐他汀）以及XBP1抑制剂（如Toyocamycin）进行干预后，小鼠的血脂水平、炎症因子含量和动脉粥样硬化斑块面积均有所改善，说明这些药物在一定程度上能够逆转CIH对糖尿病动脉粥样硬化的影响。

在细胞实验部分，研究者使用人脐静脉内皮细胞（HUVECs）构建了高糖高脂（HGHF）环境下的胰岛素抵抗模型，并结合间歇性缺氧（IH）进一步模拟OSAS的病理特征。实验结果显示，IH显著改变了细胞形态，抑制了细胞增殖和迁移能力，同时增加了细胞的凋亡率和葡萄糖消耗量。这表明，间歇性缺氧对内皮细胞的功能产生了显著的负面影响。而当细胞接受TMP治疗后，其形态、增殖能力、迁移能力及葡萄糖消耗均得到了改善，提示TMP可能通过调节内皮细胞的代谢和功能，减轻IH和HGHF诱导的内皮损伤。此外，实验还发现，TMP能够显著抑制XBP1s的表达，从而降低内皮细胞的内质网应激（ERS）水平和过度自噬现象，这一作用与XBP1抑制剂Toyocamycin相似。

内质网应激（ERS）是细胞在面对应激条件时的一种自我保护机制，其核心是通过激活未折叠蛋白反应（UPR）来恢复细胞内蛋白质稳态。IRE1α是ERS信号通路中的关键蛋白，它在内皮细胞、血管平滑肌细胞和巨噬细胞中广泛表达，并且是ERS的重要感应器。当IRE1α被激活后，它会通过自磷酸化促进XBP1 mRNA的剪接，形成功能性的XBP1s蛋白。XBP1s不仅能够上调ERS相关蛋白的表达，还通过调控Beclin1基因的转录促进自噬过程。研究表明，XBP1s在动脉粥样硬化病变中广泛存在，其持续激活会加剧动脉粥样硬化的发生和发展。因此，调节IRE1α-XBP1信号通路的活性可能成为干预动脉粥样硬化的新靶点。

自噬是细胞维持内环境稳态的一种重要机制，它能够清除受损细胞器和异常蛋白，从而保护细胞免受损伤。然而，过度自噬可能对细胞造成负面影响，导致细胞凋亡和功能障碍。本研究发现，慢性间歇性缺氧会显著促进内质网应激和自噬的增强，从而加剧内皮细胞的损伤和动脉粥样硬化的进展。而TMP通过抑制XBP1的剪接，减少IRE1α-XBP1信号通路的激活，从而缓解内质网应激和过度自噬。这种调节作用不仅改善了细胞的形态和功能，还降低了炎症因子的水平，显示出其在治疗OSAS和糖尿病共同导致的动脉粥样硬化中的潜力。

此外，研究还发现，TMP在调节血脂代谢和炎症反应方面具有显著效果。在动物实验中，TMP能够降低小鼠的总胆固醇（TC）、甘油三酯（TG）和低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）水平，同时抑制炎症因子的表达。在细胞实验中，TMP同样表现出对血脂代谢和炎症的改善作用，这进一步支持了其作为多靶点治疗药物的特性。值得注意的是，TMP的干预效果在低剂量时已表现出显著优势，说明其在治疗过程中具有剂量依赖性。

本研究的发现不仅揭示了慢性间歇性缺氧在糖尿病动脉粥样硬化中的作用机制，还为传统中药在治疗这类复杂疾病中的应用提供了新的思路。四甲基吡嗪作为一种具有活血化瘀功效的中药成分，其通过调节IRE1α-XBP1信号通路和自噬过程，可能成为治疗OSAS与糖尿病相关动脉粥样硬化的潜在药物。未来，进一步研究TMP在体内和体外对相关信号通路的调控机制，以及其对其他细胞类型（如巨噬细胞和血管平滑肌细胞）的影响，将有助于更全面地理解其治疗作用的分子基础。同时，探索TMP与其他药物的联合应用，也可能为开发更有效的治疗方案提供新的方向。

综上所述，本研究通过动物实验和细胞实验相结合的方式，系统地探讨了慢性间歇性缺氧与糖尿病共同作用下动脉粥样硬化的发生机制，并揭示了四甲基吡嗪在这一过程中的干预作用。研究结果表明，TMP能够通过抑制XBP1的剪接，减少内质网应激和过度自噬，从而改善内皮细胞功能和动脉粥样硬化的发展。这一发现不仅为理解OSAS和糖尿病的相互作用提供了新的视角，也为传统中药在现代医学中的应用提供了科学依据。未来，随着对这一机制的深入研究，四甲基吡嗪有望成为治疗OSAS和糖尿病相关动脉粥样硬化的有效药物之一。