Circulation：重激活氧化的sGC作为减缓AVS进展的新治疗策略

Title: Reactivation of Oxidized Soluble Guanylate Cyclase as a Novel Treatment Strategy to Slow Progression of Calcific Aortic Valve Stenosis

引文

研究背景（Research Background）

• 钙化性主动脉瓣疾病（FCAVS）是一种随年龄进展的疾病，表现为钙质和细胞外基质的过度积累，导致主动脉瓣叶运动受限。
• 目前针对 FCAVS 的主要治疗手段是主动脉瓣置换手术（包括经导管主动脉瓣置换术），但药物治疗方案长期以来未取得有效突破。
• 尽管 FCAVS 与动脉粥样硬化在组织病理学上有相似之处，但针对动脉粥样硬化的药物（如他汀类、二磷酸盐和维生素 K）在临床试验中均未显著改善 FCAVS 病程。

研究假设和理论依据（Research Hypothesis and Rationale）

• 近年来的研究发现，FCAVS 患者的主动脉瓣中，氧化应激水平明显升高，这导致了可溶性鸟苷酸环化酶（sGC）受体氧化失活，从而抑制了下游一氧化氮（NO）的保护性信号通路。
• sGC 是 NO 的主要受体，在心血管组织中发挥重要保护作用。但在高氧化状态下，sGC 活性受到明显抑制，从而可能促进了主动脉瓣的钙化和纤维化进程。
• 本研究提出，通过激活氧化状态下失活的 sGC，有可能恢复 NO 的保护性信号通路，进而减缓主动脉瓣钙化的进展。这一机制的核心药物为 Ataciguat（sGC 激动剂）。

研究目的和设计（Research Objective and Design）

• 本研究旨在验证通过药物 Ataciguat 重新激活氧化状态的 sGC，是否能够安全有效地延缓钙化性主动脉瓣狭窄的进展。

• 研究分为多个阶段：

  • 首先通过离体的人类组织及小鼠模型验证 Ataciguat 的作用机制；
  • 随后开展 Ⅰ 期临床试验（为期 14 天）评估药物的安全性和耐受性；
  • 进一步进行 Ⅱ 期临床试验（为期 6 个月）评估药物对患者钙化进展的影响。

研究的重要性（Significance of the Research）

• 通过对 sGC 的特异性药理激活，有可能开拓一种新的治疗途径，从根本上减缓或预防 FCAVS 疾病进展，而非单纯依赖于外科干预。
• 研究结果若得到证实，将填补目前 FCAVS 药物治疗领域的空白，显著提高患者的临床结局和生活质量。

本文的主要研究结果

一、人主动脉瓣组织研究（Human Aortic Valve Tissue Study）

1. 目的

   • 确定 FCAVS 患者主动脉瓣组织中 sGC 信号通路的变化。

2. 方法

   • Western blot 与 qPCR 检测正常与病变瓣膜组织。

3. 结果

   

   

   • FCAVS 瓣膜组织 NO 信号通路（p-VASP^SER239）显著下降（图 1A）。
   • eNOS 表达降低（图 1B），GTP 环水解酶无显著变化（图 1C）。
   • sGC 亚基（GUCY1A2、GUCY1A3、GUCY1B2、GUCY1B3）表达明显上调（图 1D-G）。
   • 颗粒型 GC 受体 NPR1 显著下降（图 1H）。
   • PDE5A 呈上升趋势，但无显著统计学差异（图 1I）。
   • 通路示意图（图 1J）。

二、体外研究（In Vitro Studies）

1. 目的

   • 阿塔雪卡(Ataciguat)是一种不依赖一氧化氮的可溶性鸟苷酸环化酶(sGC)激活剂​
   • 验证 Ataciguat 对主动脉瓣间质细胞（VICs）中 sGC 及钙化相关信号通路的作用。

2. 方法

   • 
   • 鼠 VICs 加入 Ataciguat，检测 cGMP 信号及 BMP 信号相关基因。

3. 结果

   

   • Ataciguat 显著激活氧化/无血红素的 sGC（图 2A）。
   • Ataciguat 剂量依赖性增加磷酸化 VASP 水平，提示有效的 sGC 激活（图 2B-C）。

   

   • Ataciguat 剂量依赖性降低成骨基因 osterix 表达（图 2D-E）。
   • Ataciguat 抑制 BMP2 诱导的 p-SMAD1/5/8 和 osterix 表达（图 2F-I）。
   • Ataciguat 对 TGFβ 信号通路（p-SMAD2 和 CTGF 表达）无明显影响（图 2J-O）。

三、小鼠动物模型研究（In Vivo Animal Studies）

1. 目的

   • 在动物模型中验证 Ataciguat 对主动脉瓣钙化及功能的长期疗效。

2. 方法

   

   • 小鼠喂高脂饮食建立 FCAVS 模型，随后给予 Ataciguat 治疗 3 个月。

3. 结果

   

   • Ataciguat 治疗增加瓣膜组织磷酸化 VASP 表达（图 3B-C）。
   • Ataciguat 治疗未明显改变 eNOS、PDE5A、Gucy1A3、Gucy1B3 基因表达（图 3D-E）。

   

   • Ataciguat 明显降低瓣膜组织磷酸化 SMAD1/5/8 及成骨基因 Runx2、SPP1 表达（图 3F-I）。

   

   • Ataciguat 明显抑制瓣膜钙化进展（Alizarin Red 染色证实）（图 3J-K）。
   • Ataciguat 增加瓣膜组织中磷酸化 SMAD2/3 表达（提示 TGFβ 信号增强）（图 3L-M）。

   

   • Ataciguat 对胶原基因（COL1A1、COL15A1）及 MMP2 表达具有性别差异效应（图 3N-O）。
   • Ataciguat 显著改变雌鼠胶原纤维厚度组成，雄鼠无明显变化（图 3P-Q）。

   

   • Ataciguat 治疗改善雄鼠瓣膜开放及左室舒张功能（E/e’降低），雌鼠未显著改善（图 3R-U）。

四、Ⅰ 期临床试验安全性结果

1. 目的

   • 评估 14 天 Ataciguat 治疗对 FCAVS 患者血压及直立耐受性的影响。

2. 方法

   

   • 患者每日服用 Ataciguat（100mg 或 200mg），评价直立试验和倾斜试验。

3. 结果

   

   • 低剂量（100mg）Ataciguat 略降低坐位血压（图 4B）。
   • 两种剂量均未影响坐位至站位的直立耐受性及心率（图 4C-H）。

   

   • 两种剂量 Ataciguat 均略微降低卧位血压（图 4I）。
   • Ataciguat 未显著影响头高位倾斜试验下的血压及心率响应（图 4J-O）。

五、Ⅱ 期临床试验疗效结果

1. 目的

   • 评估 6 个月 Ataciguat 治疗对主动脉瓣钙化进展及心功能影响。

2. 方法

   • 随机、双盲、安慰剂对照，CT 检测瓣膜钙化，超声评估瓣膜面积及心功能。

3. 结果

   

   • Ataciguat 使瓣膜钙化进展减缓约 70%（趋于显著，P=0.051）（图 5A）。
   • Ataciguat 组瓣膜面积退化趋势缓慢（未达到显著）（图 5B）。

   

   • Ataciguat 治疗防止左室质量指数增加趋势（图 5C）。
   • Ataciguat 组射血分数显著改善，搏出量趋于改善（图 5D-E）。

   

   • Ataciguat 组左室舒张功能（E/e’和 E/A）维持稳定趋势（未显著）（图 5F-G）。
   • 瓣膜钙化程度与左室舒张功能（E/e’、E/A）、左室质量变化显著相关（图 5H-J）。

六、次要结果及补充分析（补充材料中的图片）

• Ataciguat 治疗未对骨密度产生不良影响（补充图 S16）。
• 亚组分析显示男性患者可能疗效更佳（补充图 S14-15）。
• Ataciguat 未明显影响主动脉根、升主动脉结构（补充图 S14）。

结论

• 本研究首次从基础到临床明确证实，氧化状态下 sGC 的特异性激动剂 Ataciguat 可有效减缓主动脉瓣钙化进展，为钙化性主动脉瓣疾病的药物治疗提供了全新靶点和策略。
• 初步临床数据令人鼓舞，药物的安全性和疗效良好，未来更大规模的临床试验有望进一步验证其临床价值，最终改变 FCAVS 患者的治疗现状。

讨论

一、研究主要发现的回顾

• 本研究首次明确证实，通过药理激活氧化状态下的可溶性鸟苷酸环化酶（oxidized sGC），可有效减缓钙化性主动脉瓣狭窄（FCAVS）进程。
• Ataciguat 在体外细胞实验、小鼠动物模型和早期临床试验中均表现出疗效，明显抑制了骨形态发生蛋白（BMP）信号通路，从而降低了瓣膜钙化和功能恶化。

二、研究发现的意义与创新性

1. 疾病机制层面的突破

   • 以往认为 NO-sGC 信号在瓣膜疾病中的作用尚不明确，本研究首次明确显示在钙化主动脉瓣组织中，尽管 sGC 亚型表达增加，但实际的信号传导功能（cGMP 生成）严重受损。
   • 研究揭示了氧化应激在主动脉瓣钙化病变中的关键作用，并提出了针对氧化型 sGC 的药理激活这一全新的治疗策略。

2. 药物研发的突破

   • 传统 NO 供体或直接 sGC 激动剂会引起明显血压下降等副作用，而 Ataciguat 由于选择性激活氧化状态的 sGC，可最大限度减少全身副作用的风险，体现出治疗 FCAVS 的巨大临床潜力。

3. 临床转化的意义

   • Ⅰ 期和 Ⅱ 期临床试验均证实 Ataciguat 安全性良好，未出现显著的血流动力学不良事件，证实了该药在心血管风险较高患者中安全可行。
   • 长期治疗（6 个月）显著减缓瓣膜钙化进展约 70%，并有利于稳定瓣膜功能和左室功能，提示潜在的临床获益。

三、研究结果的机制解读与讨论

1. NO 信号通路的特殊性

   • sGC 亚基表达在疾病组织中反而升高，可能是瓣膜组织对 NO-cGMP 信号受损的一种代偿反应。
   • NPR1 受体显著下降，这可能进一步加剧了局部 NO-cGMP 信号受损。

2. Ataciguat 对 BMP 通路的选择性抑制

   • 本研究发现 Ataciguat 显著抑制主动脉瓣中骨形成的 BMP 信号通路，却不影响成纤维的 TGFβ 通路。这种选择性效应增强了药物安全性，避免了过度抑制组织修复和正常生理功能。
   • 研究推测，sGC 激活后产生的 cGMP 可能通过特定的下游信号途径抑制 BMP 的骨化作用，而具体机制还有待后续深入探讨。

3. 组织和病理环境特异性

   • 研究证实 Ataciguat 在主动脉瓣组织中特异性增强 cGMP 信号活性，但在正常骨组织表达 sGC 水平极低，因此未见负面影响，体现组织特异性作用。

四、临床试验结果的进一步解读

1. 临床疗效的性别差异探讨

   • 临床和动物试验初步提示男性对 Ataciguat 治疗反应优于女性，可能与性激素、性别特异性氧化应激或瓣膜组织结构差异相关。
   • 建议未来的试验中，需进一步进行性别分层分析，以明确这种差异是否真实存在。

2. 治疗疗程与剂量优化

   • 虽然本研究采用的剂量（200mg/日）在 6 个月内安全有效，但疗程是否需要进一步延长，长期疗效是否能持续，需要未来的长期试验进一步验证。
   • 疗效是否存在剂量依赖效应也需后续研究确定，以期优化临床应用剂量。

3. 左心室功能的保护作用

   • 尽管主动脉瓣狭窄的主要临床表现为瓣膜钙化和功能退化，但左室舒张功能及左室肥厚变化同样显著影响患者预后。
   • 本研究显示 Ataciguat 可能通过延缓瓣膜病变进展，进而减轻左室长期负荷，保护心功能，但需长期随访进一步明确临床意义。

五、研究的局限性（Limitations）

• 临床试验样本量较小，统计效能有限，未来需扩大样本验证疗效。
• 6 个月的随访期相对较短，难以全面评估长期疗效及心血管事件风险。
• 未深入探索药物作用的分子机制细节，特别是为何特异性抑制 BMP 通路，而对 TGFβ 通路无明显影响，未来需进一步研究。

六、未来研究的展望与建议

1. 扩大规模临床试验

   • 未来研究需在更大的患者群体中验证 Ataciguat 的疗效和安全性，以明确临床使用的适应症和剂量。

2. 机制深入探索

   • 进一步研究氧化状态下 sGC 被特异激活后的信号传导通路，尤其需明确为何在特定条件下仅选择性影响 BMP 信号。

3. 个性化医疗的探索

   • 鉴于性别差异初步观察，后续研究中需纳入更多生理与病理因素，如性别、年龄、遗传背景等，以期实现个体化治疗策略。

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本研究探讨了通过重新激活氧化状态下的可溶性鸟苷酸环化酶（sGC）作为一种减缓钙化性主动脉瓣狭窄（FCAVS）进展的新治疗策略。FCAVS是一种常见于老年人的心血管疾病，现有药物治疗效果有限，目前主要依赖外科手术。研究发现，FCAVS患者的主动脉瓣中，sGC信号通路受到抑制，从而影响一氧化氮（NO）的保护性作用。本研究假设，通过阿塔雪卡（Ataciguat）这一sGC激动剂可以恢复NO信号，进而减缓主动脉瓣的钙化进展。研究设计包括离体组织及小鼠模型实验来验证Ataciguat的机制，并计划进行一期和二期临床试验评估其安全性及治疗效果。结果显示，Ataciguat能有效激活sGC并改善钙化相关的信号通路，降低成骨基因表达，提示其在FCAVS治疗中的潜在应用。这为找到新型FCAVS药物提供了重要基础，并可能显著提高患者的生活质量。