Semaglutide通过激活Sirt1/HSF1/HSPs通路来抑制细胞衰老，从而发挥抗肺纤维化的作用

《Biochemical Pharmacology》：Semaglutide exerts anti-pulmonary fibrosis effects by inhibiting cellular senescence through activation of the Sirt1/HSF1/HSPs pathway

　　

Zeng Qian|Li Shuang|Luo Yu-yang|Liao Min-lin|Huang Chong-mei|Liu Min-hui|Liu Wei|Tang Si-yuan

中南大学湘雅护理学院，中国湖南省长沙市桐梓坡路172号，邮编410013

摘要

特发性肺纤维化是一种病因不明的间质性肺病，目前尚无有效治疗方法。司美格鲁肽是一种胰高血糖素样肽-1受体激动剂，已被广泛用于糖尿病和肥胖症的治疗。本研究探讨了司美格鲁肽对肺纤维化的治疗效果及其分子机制。研究首先利用博来霉素建立小鼠肺纤维化模型，并给予司美格鲁肽处理，同时通过热休克因子1（HSF1）shRNA或Sirt1抑制剂来探究司美格鲁肽的作用靶点。在体外实验中，借助过氧化氢建立小鼠肺上皮细胞衰老模型，并用司美格鲁肽处理，通过转录组学筛选司美格鲁肽抗衰老的关键靶点，再利用siRNA沉默筛选出的HSF1基因。此外，还通过转录组学和PCR阵列以及共免疫沉淀实验，研究司美格鲁肽调控的HSPs，以明确其促进热休克蛋白表达增加的关键因素。研究结果表明，司美格鲁肽在体内可显著改善肺纤维化、氧化应激和细胞衰老现象，而在体外则能抑制过氧化氢诱导的细胞衰老。进一步研究表明，沉默HSF1或抑制Sirt1功能会减弱上述效果。另外，司美格鲁肽还能促进Sirt1对HSF1蛋白的去乙酰化作用，从而提升HSF1下游HSPs的表达水平。综上所述，司美格鲁肽可通过Sirt1介导的HSF1去乙酰化作用抑制细胞衰老，进而发挥抗肺纤维化效应，这种作用机制有助于增强HSF1与HSP基因启动子的结合，提升多种HSPs的表达水平。

引言

特发性肺纤维化（IPF）是一种慢性、进行性的纤维化肺病。其特征为肺实质中纤维组织异常堆积，健康组织被改变的细胞外基质取代，肺泡结构受损，进而导致肺顺应性下降、气体交换功能紊乱，最终引发呼吸衰竭甚至死亡[1]。目前针对IPF尚无有效的治疗方法，确诊患者的平均生存期仅为3到5年[2]。美国食品药品监督管理局批准的用于治疗IPF的药物仅有吡非尼酮和尼达尼布，这两种药物无法逆转肺纤维化，且存在诸多副作用[3][4]。因此，寻找更有效的IPF治疗药物至关重要。

IPF在老年人中较为常见，其发病与年龄密切相关[5][6][7]。尽管IPF的病因和发病机制仍有许多未知之处，但细胞衰老等因素已被证实与IPF的发病密切相关[8]。细胞衰老是衰老的典型特征之一，表现为复制停滞、凋亡抵抗，以及出现促炎和破坏组织的衰老相关分泌表型（SASPs）[9][10]。衰老细胞的存在会加剧炎症和组织损伤，还会影响干细胞和祖细胞的正常功能，并使衰老现象扩散到非衰老细胞，进而损害机体的正常生理功能[11]。细胞衰老与多种慢性疾病的发病密切相关，抑制细胞衰老能够有效延缓疾病进展，在多种器官纤维化疾病的发展中起着关键作用[12][13][14][15]。

体内有许多分子在调控衰老过程中发挥着重要作用。热休克因子1（HSF1）是一种转录因子，可诱导热休克蛋白（HSPs）的表达，在应激反应中参与蛋白质质量控制和蛋白质稳态的维持[16]。研究表明，HSF1与生物体的寿命以及多种与年龄相关的疾病的发生密切相关[17][18]。这些功能可能与HSF1在调控HSPs转录中的作用有关，而HSPs则负责维持蛋白质稳态并保护细胞免受不良刺激的伤害[19]。在多种细胞中，HSPs缺失会导致细胞衰老加剧，而HSPs过表达则能减少细胞衰老[20]。不过，HSF1和各种HSPs在肺纤维化中的作用目前尚未明确。此外，也尚未确定HSF1和HSPs是否可以通过抑制细胞衰老来发挥抗肺纤维化作用。HSF1的转录活性受多种分子调控，其中Sirt1是一种具有抗衰老和抗肺纤维化作用的分子，它可以直接去乙酰化HSF1并激活其功能。Sirt1与HSF1在维持蛋白质稳态和延缓衰老方面的协同作用，也使其在改善肝纤维化方面发挥着重要作用[21]。然而，目前尚不清楚Sirt1与HSF1的协同作用是否也会影响肺纤维化的发生和发展（见表1）。

司美格鲁肽是一种胰高血糖素样肽-1（GLP-1）受体激动剂，已被广泛用于糖尿病和肥胖症的治疗[22]。虽然目前还没有研究探讨司美格鲁肽的抗肺纤维化作用，但有证据表明另一种GLP-1受体激动剂利拉鲁肽具有抗肺纤维化效果[23]。本研究旨在探索司美格鲁肽的抗肺纤维化作用，期望为其临床应用提供更多依据，同时为IPF的治疗策略开发提供新的思路。尽管GLP-1受体激活具有抗肺纤维化作用，但其具体机制仍不明确。已有研究表明，多种GLP-1激动剂具有抗氧化应激和抗细胞衰老的特性[24][25]。因此，本研究还将从司美格鲁肽抑制细胞衰老的角度来解释其抗肺纤维化作用。

章节节选

动物实验

实验所用小鼠为8周龄的雄性C57BL/6品系，体重在20–22克之间，饲养在中国中南大学实验动物科学系的无菌环境中，该环境具备正常的昼夜节律、适宜的温度和湿度，同时为小鼠提供充足的食物和水。

为研究司美格鲁肽对小鼠肺纤维化的治疗效果，研究人员将50微升的博来霉素（BLM；浓度为3毫克/千克；由日本东京的Nippon Kayaku公司生产）或等量的生理盐水注入小鼠体内。

司美格鲁肽可减轻博来霉素诱导的小鼠肺纤维化

研究首先利用博来霉素构建小鼠肺纤维化模型，随后给予不同浓度的司美格鲁肽处理。通过对小鼠肺组织进行苏木精伊红染色和Masson染色分析，发现中等浓度和高浓度的司美格鲁肽能够显著改善博来霉素引起的肺组织结构紊乱和细胞外基质沉积现象（见图1A）。Ashcroft评分结果也显示，中等浓度和高浓度的

讨论

本研究证实，GLP-1受体激动剂司美格鲁肽可通过激活Sirt1/HSF1/HSPs通路来抑制细胞衰老，从而发挥抗肺纤维化作用。据我们所知，这是首项证明这一作用的研究，也为司美格鲁肽作为抗肺纤维化药物的临床应用潜力提供了依据。值得注意的是，研究结果还表明GLP-1受体激活可以通过Sirt1/HSF1/HSPs通路发挥抗肺纤维化作用，

利益冲突声明

作者声明，他们不存在任何可能影响本文研究结果的已知财务利益或个人关系。

致谢

感谢所有为本文撰写做出贡献的人士。

伦理审批

本研究严格遵循实验室动物的福利和伦理原则开展，实验方案已获得中南大学实验动物福利与伦理委员会的批准（委员会编号：CSU-2023-0326）。

资金支持

本研究得到了中南大学研究生创新科研项目[项目编号：2024ZZTS0527]以及中国国家自然科学基金的资助[项目编号：