主要作者及机构
该研究的主要作者包括Hao Zhou, Shuyi Wang, Pingjun Zhu, Shunying Hu, Yundai Chen和Jun Ren。作者分别来自中国解放军总医院（Medical School of Chinese PLA, Beijing, China）、美国怀俄明大学健康科学学院（University of Wyoming College of Health Sciences, Laramie, USA）以及复旦大学中山医院（Fudan University Zhongshan Hospital, Shanghai, China）。该研究发表在国际学术期刊《Redox Biology》上（Elsevier出版），文章发布日期为2018年12月30日。
研究的学术背景
这项研究属于糖尿病相关心血管并发症领域，尤其是糖尿病对心肌微血管的影响。研究背景显示，糖尿病可显著导致心肌微血管内皮细胞（cardiac microvascular endothelial cells, CMECs）功能受损，而这种损伤直接影响心肌灌注和冠状动脉储备，从而诱发心脏缺血等心血管并发症。
但是，目前针对糖尿病心脏微血管损伤的有效治疗方法依然有限。Empagliflozin（恩格列净），一种钠-葡萄糖共转运蛋白2抑制剂（SGLT2 inhibitor），近期被批准用于2型糖尿病的治疗。除了血糖控制作用外，该药物还展现了对心血管系统的保护作用。然而，Empagliflozin在糖尿病微血管并发症（尤其是心肌微血管损伤）中的具体作用机制尚不清楚。因此，该研究的目的是探讨Empagliflozin对糖尿病心肌微血管损伤的保护机制，特别是其在线粒体动力学和分裂中的作用。
研究的具体方法和流程
1. 动物实验与药物处理
研究选用8周龄的C57BL/6J雄性小鼠，使用链脲佐菌素（50 mg/kg，连续5天腹腔注射）诱导糖尿病模型。四周后，确认小鼠血糖浓度>16 mmol/L（禁食6小时测量）。实验组小鼠开始接受Empagliflozin（10 mg/kg/d）或线粒体分裂抑制剂Mdivi-1（1.2 mg/kg/d）治疗，持续20周。
所有小鼠在实验结束（即32周龄）后被处死，收集心脏组织用于后续分析。Empagliflozin通过口灌方式给药，药物由德国Boehringer Ingelheim制药公司提供。
2. 心脏功能和微循环检测
使用超声心动图（echocardiography）和心肌对比超声（myocardial contrast echocardiography, MCE）评估心脏功能和微循环。微循环的评估包括观察微血管密度、eNOS（内皮型一氧化氮合酶）磷酸化水平、血管重建以及微血管形态学。
为了对微血管形态和密度进行更精准观测，采用明胶-墨水灌注法结合透射电子显微镜（transmission electron microscopy, TEM）进行实验。
3. CMEC培养与功能测定
从不同实验组小鼠心肌中提取CMECs，用于细胞功能实验。例如，通过Transwell小室测定CMEC迁移能力；使用流式细胞术分析CMEC细胞周期与凋亡；利用荧光探针检测线粒体ROS（mtROS）水平；通过FITC-葡聚糖通透性测试反映微血管屏障功能。此外，通过体外环化实验测定新生毛细血管形成能力。
4. 线粒体分裂实验
为探讨Empagliflozin对线粒体分裂的影响，采用超微结构观察技术评估线粒体分裂程度，使用MitoTracker和共聚焦显微镜定位研究Drp1（dynamin-related protein 1）在线粒体上的积聚，同时对Drp1的蛋白调控（如Ser616和Ser637位点磷酸化）进行详细分析。
5. AMPK通路研究
为了评估腺苷酸活化蛋白激酶（AMPK）在Empagliflozin中的作用，测定AMP/ATP比值变化以及p-AMPK水平。进一步加入AMPK的激动剂（AICAR）和抑制剂（Compound C）进行验证。
研究的主要结果
心肌功能的改善
研究显示，与糖尿病组相比，接受Empagliflozin治疗的小鼠心脏舒张功能显著改善（E/A比值升高），且左心室收缩期容积（LV Vol-S）降低。组织学分析发现Empagliflozin显著减轻了糖尿病导致的心肌纤维化和线粒体损伤。
心肌微循环的恢复
Empagliflozin显著改善糖尿病小鼠的心肌微循环，表现为微血管密度增加、eNOS磷酸化恢复以及内皮依赖性舒张功能增强。同时，观察到糖尿病诱导的血管重构（如纤维化和血管基底膜增厚）被显著抑制。
线粒体分裂的抑制
透射电镜和荧光显微镜结果显示，Empagliflozin减少了线粒体分裂，改善线粒体结构完整性。分子机制分析表明，Empagliflozin通过促进Drp1的Ser637位点磷酸化和抑制Ser616位点磷酸化，减少了Drp1在线粒体表面的积聚。
CMEC功能的保护
Empagliflozin通过抑制mtROS过量生成，减缓了糖尿病诱导的CMEC凋亡和衰老，同时显著改善了CMEC的屏障功能和迁移能力，从而增强了血管新生能力。
AMPK信号通路的激活
Empagliflozin提高了AMP/ATP比值，显著上调AMPK的活性（p-AMPK水平）。AMPK的激活进一步调控Drp1的磷酸化，从而抑制线粒体分裂。
研究的结论与价值
该研究首次揭示了Empagliflozin通过AMPK/Drp1通路抑制线粒体分裂，从而保护CMEC免受糖尿病引起的微血管损伤的机制。此机制一方面通过减少mtROS生成减缓细胞损伤与功能障碍，另一方面通过维持F-actin动态平衡促进血管新生。
从科学价值来看，这项研究对理解糖尿病心血管并发症中的线粒体动力学和微血管保护机制做出了重要贡献。从应用价值来看，这项研究提供了Empagliflozin作为临床治疗糖尿病相关心血管并发症的潜在新途径的理论依据。
研究亮点
这项研究不仅拓展了对SGLT2抑制剂作用机制的理解，还为糖尿病血管并发症的治疗提供了新思路，同时为未来的研究指明了方向。