地塞米松（Dex）是一種合成糖皮質激素，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。

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

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。然而，糖皮質激素在內皮細胞中誘導的代謝途徑和特異性變化尚未wan全表征。內皮中的信號傳導和糖皮質激素受體（GR）轉錄機制都與Dex預防血管壁破壞的幾種有益作用有關。

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

運動訓練可抵消Wistar大鼠骨骼肌中地塞米松誘導的高血壓和的血管稀疏

為了研究NAD依賴性過程對Dex的高血壓機制和骨骼肌血管減少的影響，對一組大鼠進行了如前所述的運動方案。實驗證實了久坐不動的非訓練動物血壓升高，而訓練組的血壓變化減弱。實驗還確認了久坐組的脛骨前部（左腿）血管丟失，而訓練組的運動訓練防止了血管的缺失（圖1）。Dex的藥理作用還表現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，與未經訓練的久坐組相比，運動訓練的動物對照組和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，表明有氧運動訓練可以增強肌肉代謝能力。然而，Dex并沒有改變久坐組骨骼肌中的NAD水平，這表明Dex誘導的血管效應不太可能是由于NAD 依賴過程或能量水平的變化。

圖1   運動訓練可防止地塞米松引起的骨骼肌稀疏

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

圖2   紋狀肌運動訓練可增加 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大鼠脛骨前肌與運動訓練對照（TC）和地塞米松治療（TD）進行比較。（B）久坐組和運動組之間的直接比較，無論治療如何。

地塞米松對內皮功能障礙的影響

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

為了評估Dex對eNOS活性的影響，用VEGF刺激細胞，并量化培養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。這些數據表明，Dex通過與NAD依賴性效應或eNOS解偶聯機制無關的機制誘導內皮功能障礙。

圖3   地塞米松可誘發內皮功能障礙，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皮細胞（BAECs）的活力。（B）VEGF刺激的NO產生在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小時的細胞中沒有改變。

地塞米松治療內皮細胞功能障礙的機制

為了更好地了解高濃度Dex誘導的內皮功能障礙的機制，實驗還研究了其他eNOS激活劑誘導的NO產生之間的關系。緩激肽是一種G蛋白偶聯受體激動劑，導致不受Dex治療影響的NO產生急劇增加，表明Dex不會干擾G蛋白偶聯受體介導的機制（圖4 A）。

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

為了確定Dex改變VEGF-模擬細胞中NO產生速率的機制（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。有證據表明，PTP1B 使 VEGFR2 去磷酸化，導致 ERK 信號傳導減弱。PTP1B 缺乏導致血管生成減少，這也被認為是 VEGF-Akt-eNOS 通路抑制的結果。

圖4   地塞米松治療的BAECs中內皮細胞功能障礙的機制

（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）對剪切應力刺激BAECs的NO釋放（18 dyen/cm2，4小時）沒有影響。

此外，當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產生速率正常化，這表明Dex激活PTP1B是NO活性降低的可能機制（圖5 A）。無論Dex的作用是否由糖皮質激素受體（GR）介導，實驗都使用了GR抑制劑RU486（圖5 B） 。用RU486預處理不影響VEGF刺激下的eNOS磷酸化，然而，RU486將受刺激細胞中的NO產生拯救到與非Dex處理細胞相同水平（圖5 B）。PTP1B抑制劑也觀察到相同的NO挽救效應，表明Dex可能通過GR介導的PTP1B活性破壞eNOS信號傳導（圖5）。

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

（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）處理的細胞中重新建立NO釋放。

圖6   糖皮質激素受體介導地塞米松誘導的內皮功能障礙

由于持續的NO產生是防止血管稀疏和增強血管生成的合理機制，因此確定內皮特異性GR敲低對毛細血管密度的影響以及檢查運動訓練離子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作用。最近，對急性運動訓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蛋白水平和增強胰島素受體信號傳導來提高衰老Wistar大鼠肝臟中的胰島素敏感性。

參考文獻：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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