Tirzepatide 通过 AMPK/NF-κB 信号通路减轻脂多糖诱导的急性肺损伤

《Tissue and Cell》：Tirzepatide Attenuates Lipopolysaccharide-Induced Acute Lung Injury via AMPK/NF-κB Signaling Pathway

　　张艳|李玲
华中科技大学医院物理检查中心ICU部门，中国湖北省武汉市洪山区珞喻路1037号，430024

**摘要**
**背景**
脓毒症相关性急性肺损伤（ALI）的特点是全身炎症失控、氧化还原平衡紊乱以及肺功能受损。Tirzepatide是一种合成的GLP-1和GIP双重受体激动剂，具有抗炎和调节代谢的特性。本研究探讨了Tirzepatide在脂多糖（LPS）诱导的ALI中的保护作用及其潜在机制。

**方法**
采用LPS诱导的ALI小鼠模型来研究Tirzepatide的保护效果。为了验证机制，使用了AMPK抑制剂Compound C。通过苏木精-伊红（H&E）染色进行组织病理学评估和损伤评分。通过免疫组化分析水通道蛋白5（Aquaporin 5）的表达。应用Western blot和实时PCR技术检测与AMPKα/NF-κB p65信号通路相关的基因和蛋白质水平。

**结果**
Tirzepatide通过降低肺组织中的丙二醛（MDA）水平同时增加过氧化氢酶（CAT）和谷胱甘肽（GSH）水平来减轻氧化应激。在支气管肺泡灌洗液（BALF）中，Tirzepatide减少了炎性细胞的浸润并降低了促炎细胞因子的浓度。此外，Tirzepatide显著减轻了肺组织的病理损伤并缓解了肺水肿，表现为湿/干重量比的降低以及Aquaporin 5在mRNA和蛋白质水平的正常化。它还改善了肺功能参数，包括动态顺应性（Cdyn）、峰值呼气流量（PEF）和气道阻力（RAW）。在机制上，Tirzepatide激活了AMPK信号通路并抑制了NF-κB p65的磷酸化——这些效应可被AMPK抑制剂Compound C逆转。Tirzepatide还降低了下游NF-κB靶基因TNF-α、IL-6和iNOS的mRNA表达，这种效应也被Compound C所消除。

**结论**
这些发现表明，Tirzepatide通过调节AMPK/NF-κB通路来缓解LPS诱导的急性肺损伤，为ALI的治疗提供了新的候选药物和机制见解。

**引言**
脓毒症由感染过程引发，会导致多个器官系统的功能障碍（Joosten等人，2024年）。全球每年有超过3150万人发生脓毒症，约500万人因此死亡（Dodd和Archambault，2019年）。急性肺损伤（ALI）是其最常见的致命并发症之一（Zhang等人，2024年）。脓毒症相关性ALI的病理机制复杂，涉及炎症反应失调、氧化应激、细胞凋亡和异常信号通路（Xu和Wang，2020年）。例如，细菌内毒素如脂多糖会触发中性粒细胞和巨噬细胞的活化，促使它们分泌促炎细胞因子，进而导致肺泡上皮细胞和肺微血管内皮细胞的损伤。最终导致弥漫性肺泡损伤（DAD）（Zhang等人，2021a；Zhu等人，2022年）。目前对脓毒症相关性ALI的治疗主要依赖于支持性护理（如机械通气、液体管理、抗生素干预），但死亡率仍高于40%（Marques等人，2023年）。尽管在炎症调节和器官保护研究方面取得了进展，但针对关键病理机制的有效药物仍然缺乏，因此需要探索新的治疗策略。Tirzepatide作为一种GLP-1和GIP双重受体激动剂，最初是为2型糖尿病开发的，可以增强胰岛素敏感性并调节能量稳态（Frías，2023年）。最近的研究表明其在炎症性疾病和器官保护中的潜力。先前的研究表明，Tirzepatide通过AMPK/NF-κB信号通路在代谢器官（包括肝脏）中减少炎症（Liu等人，2023年；Wu等人，2025年）。Wu及其同事在肝细胞中报告称，Tirzepidide可刺激AMPK活性并阻断NF-κB活化，从而在脂肪肝疾病模型中降低炎症标志物和氧化应激（Wu等人，2025年）。尚不清楚这些相同的信号作用是否发生在肺组织中，以及它们是否会导致更好的呼吸力学、减少肺泡液积聚和保持上皮水通道功能。由于肺结构和细胞组成与代谢组织有显著差异，需要在ALI模型中进行直接评估。在脓毒症模型中，GLP-1受体的激动剂已被证实可以改善代谢紊乱和内皮功能，而作为双重激动剂的Tirzepidide可能具有更广泛的抗炎和器官保护作用（Liu等人，2023年）。值得注意的是，脓毒症患者常常表现出胰岛素抵抗和代谢功能障碍，这与异常的GIP/GLP-1受体功能密切相关（Liu等人，2024年）。Tirzepidide可能通过双重受体激活全面调节代谢-炎症相互作用，但其在脓毒症相关性ALI中的作用仍不明确。

**AMPK作为细胞能量代谢的关键调节因子，通过抑制NF-κB通路来减轻炎症（Jarisarapurin等人，2021年）。过度的NF-κB活化会驱动促炎细胞因子和趋化因子的产生，加剧脓毒症相关的肺损伤（Zhang等人，2021b）。研究表明AMPK和NF-κB之间存在负反馈循环：AMPK磷酸化并抑制NF-κB核转位，而NF-κB活化则下调AMPK活性，形成炎症-代谢功能障碍的恶性循环（Du等人，2019年）。因此，干预AMPK/NF-κB通路可能是治疗脓毒症相关性ALI的关键策略。**

**动物与处理**
使用了四周大的雄性C57BL/6小鼠（由北京Vital River实验室动物技术公司提供；目录编号021）。所有实验中共使用了120只小鼠，每个实验条件每组n=6只（基于假设组间差异30%、功效80%、α=0.05的统计分析）。使用随机数生成器（GraphPad QuickCalcs）将小鼠随机分配到实验组。

**统计评估**
所有实验至少重复三次。数据以平均值±标准误差（SEM）的形式呈现。使用Shapiro-Wilk检验评估正态性，使用Levene检验评估方差齐性。对于多组比较，应用单因素ANOVA后进行Tukey事后检验。统计分析使用GraphPad Prism 9.0（GraphPad Software, Inc.）进行，p < 0.05被视为统计学上显著。

**Tirzepatide减轻LPS诱导的ALI小鼠中的氧化应激**
对肺组织中氧化应激标志物的测量显示，在LPS处理后发生了显著变化。如图1A-C所示，LPS处理显著增加了MDA水平（17.2±1.93 vs 9.6±1.21 μM/mg prot），同时降低了CAT（13.7±1.52 vs 28.6±2.97 μM/mg prot）和GSH（17.7±1.68 vs 31.5±3.32 U/mg prot），表明存在明显的氧化损伤。Tirzepidide治疗（7.5和15 nmol/kg）产生了剂量依赖性的改善：MDA水平降低……

**讨论**
本研究首次提供了证据，证明Tirzepidide通过肺特异性功能结果对LPS诱导的ALI具有保护作用。虽然Tirzepidide的抗炎特性已在心血管和肝脏背景下得到证实（Liu等人，2023年；Wu等人，2025年），但我们的工作将其扩展到肺部系统，并带来了三个新的发现：（1）显示了肺功能的改善（Cdyn、PEF、RAW）——这些指标是肺部特有的……

**核心机制见解与创新**
确定AMPK/NF-κB轴是Tirzepidide保护作用的主要介质，这是一个重要的机制进展。我们的数据显示，Tirzepidide以剂量依赖的方式显著激活AMPKα磷酸化同时抑制NF-κB p65活化（图6）。这种双重调节至关重要：激活的AMPK促进线粒体能量代谢和抗氧化反应，而抑制的NF-κB则减少促炎细胞因子的转录（Agnihotri等人……）

**与现有文献的比较及治疗意义**
目前对脓毒症相关性ALI的治疗主要依赖于支持性护理或广谱抗炎剂，这些方法在逆转组织损伤方面的效果有限（Fujishima等人，2016年；Wang等人，2023年）。相比之下，Tirzepidide通过一个代谢活性通路针对炎症和氧化还原失衡的上游调节节点。AMPK的活化尤其值得注意，因为这种激酶与免疫细胞和上皮细胞的代谢重编程有关……

**研究局限性与转化考虑**
尽管这些结果很有前景，但仍需解决几个局限性。首先，本研究中使用的气管内LPS模型代表的是急性无菌炎症，无法完全反映临床脓毒症的多种微生物、全身性和持续性特征。脓毒症相关性ALI患者通常伴有循环系统受损、多器官功能障碍和持续的感染过程——这些特征在模型中未得到复制。虽然气管内LPS可产生一致的肺损伤（Shen……）

**未来方向与临床潜力**
此处确定的AMPK/NF-κB通路为进一步的机制探索提供了坚实的基础（Cai等人，2023年）。未来的研究应使用细胞特异性敲除模型（Mallampalli等人，2021年）来探讨Tirzepidide的作用是否通过特定的肺细胞类型（如肺泡巨噬细胞、上皮细胞）介导。此外，可以探索将Tirzepidide与其他AMPK激活剂或NF-κB抑制剂结合使用，以获得协同效益，尽管可能存在毒性……

**转化考虑与剂量**
本研究中使用的剂量（7.5和15 nmol/kg，相当于约0.05-0.1 mg/kg）是基于先前的小鼠研究选择的，这些研究表明Tirzepidide可以激活AMPK而不引起低血糖（Liu等人，2023年）。对于转化应用，Tirzepidide在2型糖尿病中的标准维持剂量为每周皮下注射5-15 mg（Jastreboff等人，2025年）。基于体表面积的异速生长缩放表明，此处使用的小鼠剂量大约相当于……

**资助与致谢**
本研究得到了“华中科技大学医院”的支持。

**伦理声明**
所有动物实验均符合ARRIVE指南，并按照美国国立卫生研究院关于实验室动物护理和使用的指南（NIH Publications No. 8023，1978年修订版）进行。实验方案获得了华中科技大学医院机构动物护理和使用委员会（IACUC）的批准（批准编号ZM-X220032）。

**作者贡献声明**
李玲：写作——审阅与编辑、撰写初稿、可视化、验证、资源获取、项目管理、方法学、资金获取、正式分析、概念化。
张艳：写作——审阅与编辑、撰写初稿、监督、软件使用、方法学、研究实施、正式分析、数据管理、概念化。

**利益冲突**
无。