将DMSO这种传统溶剂重新用于治疗，使其成为治疗雄性小鼠结肠炎和败血症的新候选药物

庞书德|荣少雅|张雅楠|童硕|龚艳华|赵文文|董慧

中国青岛市医学院药学院药理学系，宁德路1号，266073

摘要

正常的微血管功能对组织灌注至关重要，而肠道血管功能障碍是结肠炎和败血症的主要病理特征。尽管二甲基亚砜（DMSO）作为一种多功能溶剂在导管血管中具有抗炎和血管活性作用，但其对小动脉的药理效应尚未得到研究。本研究将其重新用作这两种肠道源性炎症疾病的潜在治疗剂，旨在阐明其在生理和病理条件下的直接作用及其潜在机制。使用Mulvany式钢丝肌动描记法评估了DMSO对小鼠肠系膜小动脉的血管舒张作用。通过Ca²⁺成像技术检测了人脐静脉内皮细胞（HUVECs）中的细胞内Ca²⁺动态，并通过膜片钳技术监测了膜电位变化。实验采用了硫酸右旋糖酐（DSS）诱导的结肠炎和小肠结扎穿刺（CLP）诱导的败血症小鼠模型。结果表明，DMSO在健康小鼠中引起了浓度依赖性的血管舒张，主要通过内皮依赖性超极化（EDH）机制实现。DMSO激活了内皮细胞中的PLC/IP₃/IP₃R信号通路和储存操作型Ca²⁺内流（SOCE）途径，从而触发EDH介导的血管舒张。在结肠炎和败血症小鼠中，DMSO显著缓解了疾病的症状，如体重下降、粪便评分改善、结肠长度增加和存活率提高。此外，在结肠炎和败血症小鼠中，DMSO/EDH介导的血管舒张作用仍然存在。重要的是，DMSO预处理能够恢复结肠炎和败血症小鼠中受损的ACh/EDH介导的血管舒张作用。这项研究揭示了DMSO作为一种常见溶剂的先前被忽视的药理效应，强烈表明它可以作为一种安全的治疗剂，用于改善结肠炎和败血症等炎症条件下的微循环。

引言

二甲基亚砜（DMSO）作为一种众所周知的多功能溶剂，在生物医学研究中得到广泛应用，因其能够显著提高膜通透性并促进药物递送而受到高度重视。然而，除了作为常用溶剂外，DMSO还常用于细胞和组织的冷冻保存[1,2]，在冷冻过程中保护红细胞、血小板、骨髓和多种组织细胞[3,4]。越来越多的证据表明，DMSO本身具有某些药理效应，包括在各种实验模型中观察到的适度抗炎和抗氧化作用[5]。文献中总结了DMSO在多种疾病中的潜在应用[6]，并探索了其作为间质性膀胱炎、骨关节炎、带状疱疹和癌症等疾病的辅助疗法[7],[8],[9]。然而，值得注意的是，当通过脑室内注射给药时，DMSO会导致小鼠出现脑积水[10]，这表明不同的给药途径可能导致不同的安全性和治疗效果。

此外，DMSO可以调节多种离子通道和细胞信号通路，从而对血管系统产生某些药理效应[11]。尽管之前已有报道其在大血管（如胸主动脉[12]）上的作用，但我们对其在调节动脉阻力和器官灌注的关键小阻力血管上的作用了解仍然有限。同时，DMSO在血管系统中的作用机制尚未完全阐明，其在血管研究中的潜在干扰因素也常被忽视。特别是，目前尚不清楚DMSO是否通过作用于内皮来诱导阻力血管的舒张。这一认知空白对于胃肠道疾病尤为重要，因为微血管功能障碍是溃疡性结肠炎（UC）和肠道源性败血症等疾病的常见病理特征，而且微血管功能障碍不仅是次要现象，还是疾病进展的核心驱动因素。在UC中，局部结肠炎症的启动和持续与结肠阻力血管的反应性改变密切相关[13],[14],[15]。在败血症中，肠道通常被认为是全身炎症反应的主要来源，内脏阻力血管的功能障碍会进一步导致循环衰竭和多器官功能障碍[16],[17],[18]。因此，研究DMSO对肠系膜小动脉的直接作用及其相关机制至关重要，以填补上述研究空白，并为理解DMSO在调节UC和败血症微循环中的潜在价值提供依据。

阻力微血管的舒张精确地由血管内皮调控，内皮释放三种主要的舒张因子：一氧化氮（NO）、前列腺素I₂（PGI₂）和内皮依赖性超极化（EDH）机制[19]。虽然NO在大动脉中起关键作用，但在健康条件下，EDH在调节小阻力血管（如肠系膜循环中的血管）的舒张中起主导作用[20,21]。EDH的启动通常涉及内皮细胞内Ca²⁺的增加，这会激活小（SK_Ca）和中型（IK_Ca）钙激活钾通道，从而导致血管内皮细胞超极化，进而引起血管舒张[22,23]。DMSO的血管活性已在某些血管床中进行了初步研究。一项针对大鼠胸主动脉（典型的导管动脉）的研究表明，DMSO引起的大动脉舒张既包括内皮依赖性机制，也包括非依赖性机制，其中内皮依赖性机制归因于NO的释放[12]。然而，DMSO对小阻力血管的作用——这些血管对调节外周阻力和组织灌注至关重要——尚未得到研究。基于上述研究，有理由假设DMSO可能作用于小阻力血管的EDH介导的舒张作用，这需要进一步验证。

因此，本研究的主要目标是：1）系统地描述DMSO对肠系膜阻力血管的舒张作用并阐明其潜在的细胞机制；2）在结肠炎和肠道源性败血症的临床前模型中评估DMSO的治疗潜力，重点是其恢复炎症相关内皮功能障碍的能力；3）将DMSO重新定位为治疗UC和肠道源性败血症的有前景的新药物，并阐明其潜在机制。我们的发现将DMSO从一个简单的旧溶剂重新定义为一种在微循环相关疾病中具有明确机制作用的新候选药物。

章节摘录

材料

二甲基亚砜（DMSO）、Nω-硝基-L-精氨酸（L-NNA）、卡巴胆碱（CCh）、乙酰胆碱（ACh）、吲哚美辛（INDO）、四乙基铵氯化物（TEA）、2-APB和丹曲林购自Sigma-Aldrich（美国密苏里州圣路易斯）。去甲肾上腺素（NE）购自Grand Pharma（中国）有限公司。半胱硫氨酸-γ-裂解酶-IN-1（Cys）、xestospongin C、U73122、ML-9、BFA（Brefeldin A）、RN-1734、乌头碱、SN-6、TRAM-34、阿帕明、SKA-31、钌红（RR）、尼氟米酸（NFA）、氢氯噻嗪（HCTZ）和18α-甘草酸

DMSO诱导的肠系膜小动脉内皮依赖性血管舒张

黏膜下动脉对于维持足够的肠道黏膜血灌注至关重要，从而支持其结构完整性和功能。这一过程严重依赖于肠系膜阻力血管的适当舒张功能。由于尚不清楚DMSO如何影响阻力血管，我们首先比较了在对照组以及存在L-NNA+INDO的情况下，雄性和雌性小鼠二级肠系膜小动脉的DMSO诱导的血管舒张作用。

讨论

作为一种古老的多功能溶剂，人们对DMSO在血管系统上的生物作用知之甚少。因此，本研究系统地研究了DMSO的直接血管效应，将研究重点从大动脉转移到阻力血管，特别是小鼠肠系膜小动脉的二级分支。我们首次发现：1）DMSO诱导了肠道阻力血管的内皮依赖性血管舒张；2）这种血管舒张作用

数据可用性声明

本文及其补充信息文件包含了本研究生成或分析的所有数据。

资金声明

资金声明：本工作得到了国家自然科学基金（编号82570647和82273115）对董慧的支持。

作者贡献声明

庞书德：撰写——初稿、资源准备、方法学、数据管理、概念构思。荣少雅：可视化、验证、方法学。张雅楠：软件操作、验证、方法学。童硕、龚艳华：数据管理、方法学。赵文文：撰写——审稿与编辑、监督。董慧：撰写——审稿与编辑、监督、项目管理、数据管理、资金筹集。

CRediT作者贡献声明

庞书德：撰写——初稿、资源准备、方法学、数据管理、概念构思。荣少雅：可视化、验证、方法学。张雅楠：验证、软件操作、方法学。童硕：方法学、数据管理。龚艳华：方法学、数据管理。赵文文：撰写——审稿与编辑、监督。董慧：撰写——审稿与编辑、监督、项目管理、资金筹集。