李磊 李立安

[摘要] 19世紀(jì)60年代發(fā)現(xiàn)了腸道對(duì)葡萄糖具有調(diào)節(jié)作用。這種生理現(xiàn)象主要是由兩個(gè)被稱為“腸促胰素”的腸內(nèi)因子：胰高糖素樣肽-1（7-37）/（7-36）酰胺和葡萄糖依賴性促胰島素多肽（1-42）介導(dǎo)的。GLP-1與GLP-1受體的結(jié)合，刺激cAMP生成，增加葡萄糖依賴性胰島素分泌。研究還證明在體外人的胰島制備中，GLP-1介導(dǎo)β-細(xì)胞凋亡的減弱和胰島素反應(yīng)性增強(qiáng)。很明顯GLP-1/GLP-1受體軸是葡萄糖代謝的關(guān)鍵性生理調(diào)節(jié)器，因此GLP-1受體激動(dòng)劑和DPP-4抑制劑成為治療糖尿病藥物研發(fā)的焦點(diǎn)。

[關(guān)鍵詞] 腸促胰素效應(yīng)；葡萄糖依賴性促胰島素多肽；胰高血糖素樣肽-1；GLP-1受體激動(dòng)劑；二肽基肽酶-4抑制劑；糖尿病

[中圖分類號(hào)] R977.1???[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A???[文章編號(hào)] 2095-0616（2012）21-58-02

Botanical and pharmaceutical research on glucagon-like peptide-1

LI?Lei1??LI?Li'an2

1.Outpatient Department， Art College of the PLA， Beijing 100081，China；2.Department of Gynaecology and Obstetrics， PLA General Hospital， Beijing 100853，China

[Abstract] The regulating effect of intestinal on glucose was found in 1960s.This physiologic phenomenon is primarily mediated by two enteric factors going by the name of the incretins： glucagon-like peptide-1 （7-37）/（7-36）-amide （GLP-1） and glucose dependent insulinotropic polypeptide （1-42）. The combination of GLP-1 with GLP-1 receptor stimulates the production of cAMP and enhances the secretion of Glucose dependent insulin. It also demonstrates GLP-1 mediateds the attenuation of β-cell apoptosis and enhances the responsiveness of insulin in an?ex vivo?human islet preparation. It is clear the GLP-1/GLP-1 receptor axis is a key physiologic regulator of glucose metabolism. Therefore GLP-1 agonists and DPP-4 inhibitor become the focus of reserch and development on diabetes drugs.

[Key words] Incretin effect；Gastric inhibitory polypeptide；Glucagon-like peptide-1；GLP-1 receptor agonists； Ddipeptidyl peptidase-4 inhibitors； Diabetes mellitus

腸促胰素（incretin）的發(fā)現(xiàn)開(kāi)啟了糖尿病治療的新篇章，早在上世紀(jì)60年代，Mcintyre N等[1-2]發(fā)現(xiàn)，口服葡萄糖對(duì)胰島素分泌的促進(jìn)作用明顯高于靜脈注射，證明了腸道對(duì)葡萄糖的調(diào)節(jié)作用，提出了“腸促胰素效應(yīng)”（incretin effect）。而Perley等證實(shí)，這種“腸促胰素效應(yīng)”所產(chǎn)生的胰島素占進(jìn)食后胰島素總量的50%以上。腸促胰素由兩種多肽組成。一種命名為葡萄糖依賴性促胰島素多肽（gastric inhibitory polypeptide，GIP）（1-42）。另一種為胰高血糖素樣多肽-1（glucagon-like peptide-1，GLP-1）。T2DM腸促胰島素效應(yīng)降低表現(xiàn)為對(duì)GIP的治療的抵抗[3]和進(jìn)餐后GLP-1濃度升高幅度較正常人減小。而注射GLP-1引起強(qiáng)大的胰島素分泌反應(yīng)并使血糖正?；痆4]，因此GLP-1及其類似物可以作為2型糖尿病治療的一個(gè)重要靶點(diǎn)。本資料僅就GLP-1的生物學(xué)及有關(guān)的藥物研究做一下介紹。

1?GLP-1的生理作用

釋放進(jìn)入血液循環(huán)的GLP-1直接作用于胰島，以葡萄糖濃度依賴性方式促進(jìn)胰島β細(xì)胞分泌胰島素（insulin），主要通過(guò)以下幾方面發(fā)揮降糖作用。（1）GLP-1通過(guò)G蛋白激活腺苷酸環(huán)化酶（AC），使cAMP水平升高，促進(jìn)胰島素基因的轉(zhuǎn)錄、胰島素的合成和分泌，并可刺激胰島β細(xì)胞的增殖和分化，抑制胰島β細(xì)胞凋亡，增加胰島β細(xì)胞數(shù)量[5]。作用于胰島α細(xì)胞，抑制胰高血糖素的釋放，作用于胰島δ細(xì)胞，促進(jìn)生長(zhǎng)抑素的分泌，而生長(zhǎng)抑素又可作為旁分泌激素參與抑制胰高血糖素的分泌。（2）GLP-1作用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)，抑制胃腸道蠕動(dòng)和胃液分泌，抑制食欲及攝食，延緩胃內(nèi)容物排空，使人產(chǎn)生飽脹感和食欲下降，從而使體重減輕。（3）GLP-1對(duì)心血管的作用已吸引了極大注意力。降低血壓、改善脂質(zhì)和內(nèi)皮/心肌功能，而且有可能改善心血管疾病的預(yù)后。最新動(dòng)物模型的數(shù)據(jù)表明，GLP-1的心臟保護(hù)和血管舒張作用（7-36）是不依賴于已知的GLP-1R，而是至少部分是由其代謝物GLP-1（9-36）介導(dǎo)的[6]。更令人興奮的是它對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的影響。最新的臨床前數(shù)據(jù)顯示了GLP-1的神經(jīng)保護(hù)/神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)功能，或許有可能停止/或逆轉(zhuǎn)中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病如阿爾茨海默病（Alzheimer's disease）的神經(jīng)退行性疾病[7]。

2?GLP-1受體（GLP-1R）

GLP-1的生理功能主要是通過(guò)激活細(xì)胞表面的GLP-1受體（GLP-1R）而引發(fā)的。GLP-1是α-螺旋肽，通過(guò)與GLP-1R的細(xì)胞外多個(gè)接觸點(diǎn)結(jié)合并相互作用引起受體信號(hào)[8]。GLP-1R是B族G蛋白偶聯(lián)受體（GPCRs），包括N端區(qū)域和中心區(qū)域兩部分。GLP-1R的N端區(qū)域保存了α-β-βα蛋白質(zhì)組成的3層折疊的B1級(jí)GPCRs，這種結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)稱為“胞外域”（ECD）。GLP-1R利用N-末端的胞外域（ECD）作為“親和力陷阱（affinity trap）”以識(shí)別并結(jié)合肽類配體[8]。GLP-1與受體結(jié)合過(guò)程可歸為兩步走：第1步是GLP-1的C端與受體N端結(jié)合，第2步則是N端與受體中心區(qū)域結(jié)合而激活受體。GLP-1的His7等殘基為其與受體結(jié)合的關(guān)鍵位點(diǎn)[9]，而GLP-1R的N端的Trp殘基對(duì)配體的親和力有重要影響。

3?作用于GLP-1R的藥物研究

隨著腸促胰島素激素領(lǐng)域取得的重要進(jìn)展及對(duì)GLP-1葡萄糖依賴性促胰島素的分泌和在2型糖尿病病理學(xué)中的作用的認(rèn)識(shí)，以及天然的GLP-1被無(wú)處不在的蛋白酶DPP-4迅速降解的發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致了對(duì)DPP-4降解抵抗的GLP-1R激動(dòng)劑和DPP-4活性的選擇性抑制劑作為治療藥物的研發(fā)。

3.1?GLP-1受體肽類激動(dòng)劑

改善GLP-1類似物代謝特性的常見(jiàn)方法是在N-末端引入取代基團(tuán)進(jìn)行修飾以減少對(duì)DPP-4的靈敏度[10]。到目前為止，通過(guò)置換天然的GLP-1肽鏈中的氨基酸，以研發(fā)作用時(shí)間長(zhǎng)的分子已取得了成功。艾塞那肽（exenatide）和利拉魯肽（liraglutide）已獲得多個(gè)政府監(jiān)管機(jī)構(gòu)批準(zhǔn)上市用于治療T2DM。

艾塞那肽是一個(gè)39個(gè)氨基酸肽的GLP-1R激動(dòng)劑，在細(xì)胞分析和與天然GLP-1受體競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合研究中證明是充分有效的[11]。它較GLP-1有更長(zhǎng)的作用時(shí)間，生物半衰期約為4 h。2005年4月，艾塞那肽以商品名Byetta成為第1個(gè)由美國(guó)食品和藥物管理局（FDA）批準(zhǔn)用于治療T2DM的GLP-1類似物。利拉魯肽這種分子，“脂肪酸衍生”策略被用來(lái)延長(zhǎng)GLP-1在體內(nèi)的作用。利拉魯肽的血漿消除半衰期為11～15 h[12]。利拉魯肽商品名Victoza，在2010年1月由FDA批準(zhǔn)上市用于治療T2DM。

3.2?二肽基肽酶-4（DPP-4）抑制劑

現(xiàn)在已研發(fā)的DPP-4抑制劑有西他列汀（sitagliptin）、維格列汀（vildagliptin）、沙格列?。╯axagliptin）和利格列?。╨inagliptin）。與GLP-1受體激動(dòng)劑必須按時(shí)皮下注射不同，它們的共同特點(diǎn)是口服有效，因而倍受糖尿病患者的歡迎。

DPP-4抑制劑沒(méi)有GLP-1受體激動(dòng)劑減緩胃排空、增加果腹感、促進(jìn)適度減肥的作用[13]?？赡苁怯捎贒PP-4抑制劑阻斷了多肽如GIP和神經(jīng)肽Y的降解，以及對(duì)胃蠕動(dòng)和中樞神經(jīng)系統(tǒng)（CNS）對(duì)食欲的控制發(fā)揮相反的影響[14]，故DPP-4抑制劑vildagliptin能顯著降低低血糖的發(fā)病率，老年患者（年齡>65歲）此作用更為明顯。從目前的臨床數(shù)據(jù)看，GLP-1類似物升高GLP-1水平、降低HbA1C和餐后血糖的效果很可能優(yōu)于DPP-4抑制劑，并可較DPP-4抑制劑更有效地發(fā)揮延遲胃排空、減少熱量攝入和改善胰島功能等作用。

隨著腸促胰素，特別是胰高血糖素樣肽-1的生物學(xué)的進(jìn)一步闡明，以及新的以胰高血糖素樣肽-1為靶點(diǎn)的藥物的不斷涌現(xiàn)，為糖尿病的治療產(chǎn)生了新的理念。血糖達(dá)標(biāo)率低是全球面臨的共同難題，我國(guó)糖尿病患者中僅有不到1/3的人達(dá)標(biāo)。世界范圍內(nèi)大約80%的2型糖尿病患者糖化血紅蛋白無(wú)法控制在7%以內(nèi)。原因是傳統(tǒng)降糖藥物不能有效地保護(hù)β-細(xì)胞，使得β-細(xì)胞分泌胰島素的功能逐漸減退。而以GLP-1為靶點(diǎn)的藥物能夠刺激胰島β細(xì)胞的增殖和分化，抑制胰島β細(xì)胞凋亡，增加胰島β細(xì)胞數(shù)量，促進(jìn)胰島素的合成和分泌，因而可長(zhǎng)期穩(wěn)定的控制血糖水平，為糖尿病患者帶來(lái)了新的希望。

[參考文獻(xiàn)]

[1] Mcintyre N，Holdsworth CD，Turner DS.New interpretation of oral glucose tolerance[J].The Lancet，1964，2（7349）：20-21.

[2] Elrick H，Stimmler L，Hlad CJ，et al.Plasma insulin response to oral and intravenous glucose administration[J].The Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism，1964，24：1076-1082.

[3] Krarup T，Saurbrey N，Moody AJ.Effect of porcine gastric inhibitory polypeptide on beta-cell function in type I and typeⅡ diabetes mellitus[J].Metabolism，1987，36（7）：677-682.

[4] Nauck MA，Kleine N，Orskov C，et al.Normalisation of fasting hyperglycaemia by exogenous glucagon-like peptide 1（7–36 amide）in type 2（non-insulin-dependent） diabetic patients[J].Diabetologia，1993，36：741-744.

[5] Islam D，Zhang N，Wang P，et al.Epac is involved in cAMP stimulated proglucagon expression and hormone production but not hormone secretion in pancreatic alpha and intestinal L cell lines[J].Am J Physiol Endocrinol Metab，2009，296（1）：174-181.

[6] Ban K，Noyan-Ashraf MH，Hoefer J，et al.Cardioprotective and vasodilatory actions of glucagon-like peptide 1 receptor are mediated through both glucagon-like peptide 1 receptor-dependent and -independent pathways[J].Circulation，2008，117：2340-2350.

[7] Li Y，Duffy KB，Ottinger MA et al.GLP-1 receptor stimulation reduces amyloid-beta peptide accumulation and cytotoxicity in cellular and animal models of Alzheimer's disease[J].J Alzheimers Dis，2010，19：1205-1219.

[8]?Underwood CR，Garibay P，Knudsen LB，et al.Crystal structure of glucagon-like peptide-1 in complex with the extracellular domain of the glucagon-like peptide-1 receptor[J].The Journal of Biological Chemistry，2010，285（1）：723-730.

[9] Xiao Q，Giguere J，Parisien M，et al.Biological activities of glucagon-like peptide-1 analogues in vitro and in vivo[J].Bioiochem，2001，40（9）：2860-2869.

[10]?Siegel EG，Gallwitz B，Scharf G，et al.Biological activity of GLP-1-analogues with N-terminal modifications[J].Regulatory Peptides，1999，79（2-3）：93-102.

[11] Goke R，F(xiàn)ehmann HC，Linn T，et al.Exendin-4 is a high potency agonist and truncated exendin-（9–39）-amide an antagonist at the glucagon-like peptide 1-（7–36）-amide receptor of insulin- secreting beta-cells[J].The Journal of Biological Chemistry，1993，268（26）：19650-19655.

[12] Elbrond B，Jakobsen G，Larsen S，et al.Pharmacokinetics，pharmacodynamics，safety，and tolerability of a single-dose of NN2211，a long-acting glucagon-like peptide 1 derivative，in healthy male subjects[J].Diabetes Care，2002，25（8）：1398-1404.

[13] Drucker DJ，Nauck MA.The incretin system：glucagon-like peptide-1 receptor agonists and dipeptidyl peptidase-4 inhibitors in type 2 diabetes[J].The Lancet，2006，368：1696-1705.

[14] Nauck MA.Incretin-based therapies for type 2 diabetes mellitus：properties，functions，and clinical implications[J].Am J Med，2011，124（1Suppl）：S3-18.

（收稿日期：2012-09-14）