地塞米松（Dex）是一種合成糖皮質(zhì)激素，用于治療炎癥和過敏性疾病，并作為癌癥治療的佐劑。長期使用Dex會引起一些副作用，如高血壓、肌肉wei縮和胰島素抵抗等。

血管密度穩(wěn)定性取決于血管生成和細(xì)胞死亡機(jī)制之間的平衡。先前的研究證實，Dex引起骨骼肌微血管稀疏，這伴隨著血管內(nèi)皮生長因子受體2（VEGF-R2）的減少以及B淋巴細(xì)胞瘤-2基因（Bcl-2）和Bcl-2:Bax比值的降低。這些發(fā)現(xiàn)支持了Dex誘導(dǎo)的高血壓可以通過抑制血管生成機(jī)制和內(nèi)皮細(xì)胞死亡的增加所引起的。然而，內(nèi)皮細(xì)胞的體外研究表明，Dex在細(xì)胞凋亡和抑制血管生成方面的機(jī)制不同。

Dex治療會暫時損害胰島素敏感性，增加血糖和胰島素水平，因此，該藥物的一些副作用與代謝重塑有關(guān)。然而，糖皮質(zhì)激素在內(nèi)皮細(xì)胞中誘導(dǎo)的代謝途徑和特異性變化尚未wan全表征。內(nèi)皮中的信號傳導(dǎo)和糖皮質(zhì)激素受體（GR）轉(zhuǎn)錄機(jī)制都與Dex預(yù)防血管壁破壞的幾種有益作用有關(guān)。

運(yùn)動訓(xùn)練是通過PGC1α途徑和控制血糖水平的紋狀體肌肉代謝的激活劑。之前發(fā)現(xiàn)，在Dex治療之前，在跑步機(jī)上進(jìn)行8周有氧運(yùn)動的年輕成年大鼠，與未經(jīng)訓(xùn)練的對照動物相比，血管損失和高血壓明顯減少。因此，美國威斯康星醫(yī)學(xué)院生物物理學(xué)系、巴西圣保羅州州立大學(xué)體育系的一項研究假設(shè)運(yùn)動訓(xùn)練與降低Dex高血壓副作用之間的潛在聯(lián)系可以通過NAD / Sirt1信號和內(nèi)皮一氧化氮合酶（eNOS）活性，氧化代謝和線粒體功能的增加來解釋內(nèi)皮細(xì)胞生物能學(xué)的維持，從而增強(qiáng)內(nèi)皮細(xì)胞存活。因此，檢查了Dex對訓(xùn)練與未訓(xùn)練大鼠的骨骼肌和內(nèi)皮細(xì)胞培養(yǎng)物中NAD和ATP水平的影響，以深入了解影響內(nèi)皮細(xì)胞功能和高血壓的代謝機(jī)制。

運(yùn)動訓(xùn)練可抵消Wistar大鼠骨骼肌中地塞米松誘導(dǎo)的高血壓和的血管稀疏

為了研究NAD依賴性過程對Dex的高血壓機(jī)制和骨骼肌血管減少的影響，對一組大鼠進(jìn)行了如前所述的運(yùn)動方案。實驗證實了久坐不動的非訓(xùn)練動物血壓升高，而訓(xùn)練組的血壓變化減弱。實驗還確認(rèn)了久坐組的脛骨前部（左腿）血管丟失，而訓(xùn)練組的運(yùn)動訓(xùn)練防止了血管的缺失（圖1）。Dex的藥理作用還表現(xiàn)為體重減輕和腎上腺wei縮。同一動物的右腿脛骨前部被用于量化二磷酸吡啶核苷酸（NAD）組織水平，與未經(jīng)訓(xùn)練的久坐組相比，運(yùn)動訓(xùn)練的動物對照組和Dex治療組的NAD組織水平顯著增加（圖2）。此外，三磷酸腺苷（ATP）而不是二磷酸腺苷（ADP）水平遵循相同的趨勢，表明有氧運(yùn)動訓(xùn)練可以增強(qiáng)肌肉代謝能力。然而，Dex并沒有改變久坐組骨骼肌中的NAD水平，這表明Dex誘導(dǎo)的血管效應(yīng)不太可能是由于NAD 依賴過程或能量水平的變化。

圖1   運(yùn)動訓(xùn)練可防止地塞米松引起的骨骼肌稀疏

（A）毛細(xì)血管密度（B）毛細(xì)血管與纖維比，（C）來自SC：久坐控制組，SD：久坐用DEX治療，TC：訓(xùn)練對照和TD ：訓(xùn)練用DEX處理的肌肉染色蘇木精和伊紅的組織學(xué)切片。

圖2   紋狀肌運(yùn)動訓(xùn)練可增加 NAD，且地塞米松不會改變 ATP

（A）將久坐（SC）和地塞米松治療（SD）的Wistar大鼠脛骨前肌與運(yùn)動訓(xùn)練對照（TC）和地塞米松治療（TD）進(jìn)行比較。（B）久坐組和運(yùn)動組之間的直接比較，無論治療如何。

地塞米松對內(nèi)皮功能障礙的影響

為了研究Dex誘導(dǎo)的體內(nèi)高血壓是否與內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙和死亡增加有關(guān)，實驗分析了細(xì)胞存活和NO產(chǎn)生。內(nèi)皮細(xì)胞用濃度為1-100 μM的Dex處理24小時和48小時后，內(nèi)皮細(xì)胞活力沒有變化（圖3）。此外，在24小時或48小時治療后，NAD，ADP或ATP水平?jīng)]有變化。

為了評估Dex對eNOS活性的影響，用VEGF刺激細(xì)胞，并量化培養(yǎng)基中亞硝酸鹽積累的速率（圖3）。100 μM但不是1-10 μM的Dex顯示NO產(chǎn)生隨著時間的推移顯著減少，這與BH4或BH4:BH2比率的降低無關(guān)。這些數(shù)據(jù)表明，Dex通過與NAD依賴性效應(yīng)或eNOS解偶聯(lián)機(jī)制無關(guān)的機(jī)制誘導(dǎo)內(nèi)皮功能障礙。

圖3   地塞米松可誘發(fā)內(nèi)皮功能障礙，這不能通過四氫生物蝶呤或能量代謝的變化來解釋

（A）隨著地塞米松濃度的增加，24小時或48小時孵育不影響牛主動脈內(nèi)皮細(xì)胞（BAECs）的活力。（B）VEGF刺激的NO產(chǎn)生在24小時Dex處理中減少。（C）24小時地塞米松治療未改變二氫生物蝶呤（BH2）、四氫生物蝶呤（BH4）水平。（四）NAD，ADP和ATP在用Dex處理24小時或48小時的細(xì)胞中沒有改變。

地塞米松治療內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙的機(jī)制

為了更好地了解高濃度Dex誘導(dǎo)的內(nèi)皮功能障礙的機(jī)制，實驗還研究了其他eNOS激活劑誘導(dǎo)的NO產(chǎn)生之間的關(guān)系。緩激肽是一種G蛋白偶聯(lián)受體激動劑，導(dǎo)致不受Dex治療影響的NO產(chǎn)生急劇增加，表明Dex不會干擾G蛋白偶聯(lián)受體介導(dǎo)的機(jī)制（圖4 A）。

流體剪切應(yīng)力刺激內(nèi)皮細(xì)胞是增加NO產(chǎn)生的一種生理機(jī)制。為了在體外模擬這種刺激，內(nèi)皮細(xì)胞暴露于18 dyne/cm2 的機(jī)械應(yīng)力下4小時。在該實驗環(huán)境中，通過L-NMMA（總NOS抑制劑）抑制流動刺激細(xì)胞中NO的產(chǎn)生來確定eNOS的激活。在存在或不存在Dex的情況下，在靜態(tài)培養(yǎng)中檢測到的基礎(chǔ)NO明顯低于剪切力刺激的細(xì)胞，比注射緩激肽30分鐘后檢測到的基礎(chǔ)NO高約30%（圖4 B）。L-NMMA將NO積累降低到在靜態(tài)條件下檢測到的相似水平（圖4 B）。

為了確定Dex改變VEGF-模擬細(xì)胞中NO產(chǎn)生速率的機(jī)制（圖3 B），對照實驗證實了Akt和eNOS磷酸化的中介作用，通過與蛋白酪氨酸磷酸酶1B（PTP1B）抑制劑KY226 共同處理，Akt和eNOS磷酸化被增強(qiáng)。有證據(jù)表明，PTP1B 使 VEGFR2 去磷酸化，導(dǎo)致 ERK 信號傳導(dǎo)減弱。PTP1B 缺乏導(dǎo)致血管生成減少，這也被認(rèn)為是 VEGF-Akt-eNOS 通路抑制的結(jié)果。

圖4   地塞米松治療的BAECs中內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙的機(jī)制

（A）Dex（100 μM，24小時）沒有改變BAECs中緩激肽刺激的NO釋放。（B）Dex處理（100 μM，24小時）對剪切應(yīng)力刺激BAECs的NO釋放（18 dyen/cm2，4小時）沒有影響。

此外，當(dāng)ECs在用VEGF激活之前與KY226共同處理時，PTP1B抑制以劑量依賴性方式使NO產(chǎn)生速率正?；?，這表明Dex激活PTP1B是NO活性降低的可能機(jī)制（圖5 A）。無論Dex的作用是否由糖皮質(zhì)激素受體（GR）介導(dǎo)，實驗都使用了GR抑制劑RU486（圖5 B） 。用RU486預(yù)處理不影響VEGF刺激下的eNOS磷酸化，然而，RU486將受刺激細(xì)胞中的NO產(chǎn)生拯救到與非Dex處理細(xì)胞相同水平（圖5 B）。PTP1B抑制劑也觀察到相同的NO挽救效應(yīng)，表明Dex可能通過GR介導(dǎo)的PTP1B活性破壞eNOS信號傳導(dǎo)（圖5）。

圖5   KY226或糖皮質(zhì)激素受體抑制劑（RU486）抑制PTP1B可改善地塞米松誘導(dǎo)的內(nèi)皮功能障礙

（A）KY226劑量依賴性拯救Dex（100 μM，24小時）依賴性NO還原。（B）GR抑制劑（RU486，10 μM）在Dex（100μM，24小時）處理的細(xì)胞中重新建立NO釋放。

圖6   糖皮質(zhì)激素受體介導(dǎo)地塞米松誘導(dǎo)的內(nèi)皮功能障礙

由于持續(xù)的NO產(chǎn)生是防止血管稀疏和增強(qiáng)血管生成的合理機(jī)制，因此確定內(nèi)皮特異性GR敲低對毛細(xì)血管密度的影響以及檢查運(yùn)動訓(xùn)練離子GR活性的具體影響將是有趣的，這可以解釋其積極的血液動力學(xué)作用。最近，對急性運(yùn)動訓(xùn)練效果的研究支持了這種可能性，該研究已被證明可以通過降低PTP1B蛋白水平和增強(qiáng)胰島素受體信號傳導(dǎo)來提高衰老Wistar大鼠肝臟中的胰島素敏感性。

參考文獻(xiàn)：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.

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