CypA的抑制通过CD147/NF-κB/MMP-9通路减轻糖尿病低血糖引起的认知障碍

时间：2026年3月25日

来源：Biochemical Pharmacology

编辑推荐：

糖尿病低血糖性认知障碍的机制及环孢素A干预研究。通过糖尿病小鼠模型和体外人脑血管周细胞培养，结合质谱分析、行为学评估和生化检测，发现低血糖激活CypA-CD147/NF-κB/MMP-9炎症通路，导致周细胞功能障碍、血脑屏障破坏和神经元损伤，引发认知障碍。环孢素A（CsA）通过抑制该通路改善 mitochondrial 功能、减少周细胞迁移和凋亡，修复血脑屏障，保护神经元并逆转认知损伤。研究揭示了CypA通路在糖尿病低血糖性神经血管损伤中的关键作用，支持其作为治疗靶点。

林璐|黄志雄|黄勤涛|黄翠华|吴玉斌|林梦华|刘立斌|周晨

福建医科大学附属联合医院，中国福州350001

摘要

低血糖是糖尿病治疗的常见并发症，会导致严重的认知功能障碍；然而，其背后的机制仍不清楚。本研究旨在探讨环孢素A（CypA）介导的CD147/核因子κB（NF-κB）/基质金属蛋白酶-9（MMP-9）炎症通路在糖尿病低血糖诱导的认知功能障碍中的关键作用，并评估CypA抑制剂的治疗潜力。我们使用了经历低血糖的糖尿病小鼠模型以及体外培养的人类脑血管周细胞进行研究。通过定量蛋白质组学（串联质谱标记）、行为评估（Morris水迷宫）、生化分析（Western blotting和免疫荧光）和功能检测（线粒体功能、迁移和凋亡）来阐明病理机制。环孢素A（CsA）被用作环孢素抑制剂，同时还包括了正交的药理学对照物（FK506和NIM811）以评估体外实验的特异性。低血糖会引发线粒体应激，激活CypA/CD147/NF-κB/MMP-9信号通路，导致周细胞功能障碍、血脑屏障（BBB）渗漏、神经元损伤和认知缺陷。CypA的药理学抑制有效减轻了这些炎症信号变化。CsA治疗通过减少钙超载和恢复氧气消耗率来改善线粒体功能障碍，降低周细胞迁移和凋亡，恢复BBB完整性，保护神经元，并显著逆转低血糖引起的认知障碍。蛋白质组学分析进一步证实周细胞和BBB功能障碍在低血糖引起的神经损伤中起作用。总体而言，我们的发现表明CypA介导的CD147/NF-κB/MMP-9炎症通路是通过周细胞损伤和BBB破坏驱动糖尿病低血糖诱导的认知功能障碍的关键机制。这些数据支持将环孢素/CypA抑制剂作为神经血管保护和认知改善的有希望的策略。

引言

近年来，糖尿病的患病率已达到令人担忧的水平[1]。越来越多的证据表明，糖尿病通过多种风险因素加剧了认知功能障碍，严重影响患者的生活质量并增加生命危险[2]。糖尿病患者的认知功能障碍与更高的住院率和重大心血管事件风险相关，形成了一个糖尿病和认知功能障碍相互恶化的恶性循环[3]。低血糖是糖尿病治疗过程中的常见不良事件，其导致认知功能障碍的机制与高血糖不同[4]。因此，阐明低血糖对认知功能的影响及其潜在机制对于早期识别高风险患者以及开发预防和治疗策略以减缓认知衰退至关重要。值得注意的是，高血糖和低血糖相关的认知障碍在时间进程和主导机制上存在差异：慢性高血糖主要导致累积的代谢和血管损伤，而严重低血糖则在葡萄糖恢复后引发急性脑能量应激和类似再灌注的炎症损伤[5]。

在认知功能障碍患者中，血脑屏障（BBB）渗漏通常先于临床症状的出现，这使得BBB破坏成为认知功能障碍的早期指标[6]。周细胞在BBB的形成和维持、神经血管单元的调节、炎症细胞的运输以及清除大脑中的有毒代谢物方面起着关键作用[7]。环孢素A（CypA）是一种促炎因子，在缺氧、炎症和氧化应激条件下其分泌显著增加[8]。因此，周细胞来源的CypA可能在以BBB破坏为特征的神经退行性疾病中起核心作用[9]。事实上，蛛网膜下腔出血后的BBB破裂与CypA介导的炎症通路有关[10]，而CypA抑制剂环孢素A（CsA）已被证明可以减轻基质金属蛋白酶-9（MMP-9）介导的BBB渗漏[11]。然而，其在糖尿病相关认知功能障碍中的作用仍不清楚。我们之前的研究表明，经历低血糖的糖尿病小鼠表现出更严重的认知障碍和BBB渗漏[12]，[13]。尽管低血糖已被证明会显著损害糖尿病小鼠的认知功能，但其精确的分子机制仍有待进一步阐明。

基于新兴证据表明CypA介导的炎症信号通路在低血糖相关认知功能障碍中的作用，本研究结合了体内和体外模型来阐明其分子机制。我们的目标是识别新的生物标志物和治疗靶点，以便为这种特定形式的认知障碍提供早期诊断和针对性干预。

实验动物和治疗方法

雄性C57BL/6J小鼠（20–25克）来自北京Vital River Laboratory Animal Technology有限公司，随机分为四组：正常对照组（NC）、糖尿病（DM）、糖尿病低血糖组（DH）和用CsA治疗的糖尿病低血糖组（DHC）。通过单次腹腔注射链脲佐菌素（STZ；150毫克/千克，Sigma-Aldrich，美国密苏里州圣路易斯；目录编号S0130）诱导1型糖尿病。注射后第3天通过空腹血液检测确认糖尿病。

蛋白质组学分析表明，低血糖引起的神经损伤与BBB和周细胞功能障碍相关

图1A展示了三组蛋白质定量分析的主成分分析，复制样本的紧密聚集表明了高度的可重复性。图1B显示了蛋白质定量相对标准偏差（RSD）值的箱形图，总体较低的RSD值表明了良好的可重复性。这些结果共同证实了NC、DM和DH样本的高定量可重复性和可靠性。共检测了251个

讨论

本研究表明，严重低血糖与糖尿病小鼠大脑中CD147/NF-κB/MMP-9相关信号通路的激活有关，而CsA可以减轻这些变化。体外实验证实，低血糖暴露后激活了周细胞中的CypA炎症通路，导致周细胞迁移和凋亡增加。CypA抑制剂有效减少了BBB渗漏，改善了周细胞的线粒体功能，并降低了凋亡。

伦理批准

所有程序均遵循中国实验动物协会的指南，并获得了福建医科大学的伦理批准（FJMU IACUC 2021-0029）。

作者贡献声明

林璐：撰写——初稿、方法学、数据分析。黄志雄：数据分析。黄勤涛：方法学、数据分析。黄翠华：数据分析。吴玉斌：数据分析。林梦华：撰写——初稿。刘立斌：撰写——审稿与编辑、项目管理、资金筹集。周晨：撰写——审稿与编辑、项目管理、方法学、资金筹集。