肠促胰岛素类似物和DPP 2 Ⅳ抑制剂在2 型糖尿病治疗中的作用

　　摘要:肠促胰岛素类似物(incretin mimetics) 是一类具有多种抗高血糖作用的新型降糖药物,它模拟胰升糖素样肽(GLP)21 的作用;二肽基肽酶(DPP2 Ⅳ) 抑制剂抑制GLP21 的降解。这两类药物的作用机制为:增加葡萄糖依赖的胰岛素分泌;抑制不适当的胰高血糖素分泌增多;增强胰岛素敏感性;减缓胃的排空;和抑制食欲。研究显示,肠促胰岛素类似物和DPP2 Ⅳ抑制剂还具有促进胰岛β细胞新生的作用,可能会成为未来2 型糖尿病(T2DM) 治疗领域的新药。目前,几种肠促胰岛素类似物和DPP2 Ⅳ抑制剂正在进行T2DM治疗的末期临床试验。
关键词:糖尿病,非胰岛素依赖型;肠促胰岛素类似物;胰升糖素样肽21 ;二肽基肽酶2 Ⅳ
　　英国前瞻性糖尿病研究(UKPDS) 结果显示,无论采取何种治疗手段,糖尿病患者胰岛β细胞功能均进行性丧失。目前的降糖药物无保护胰岛β细胞功能和促其新生的作用,研究发现胰升糖素样肽(glucagon2like peptide , GLP)21 不仅有促进胰岛素分泌而起到降低血糖的作用,同时还有增加胰岛β细胞功能和体积的作用,因此研制了肠促胰岛素类似物和二肽基肽酶(dipeptidyl peptidase ,DPP2 Ⅳ) 抑制剂这两类药物。现就这两类药物的作用机制、研究进展和临床治疗前景简要综述。
1 　肠促胰岛素的概念
相对于静脉注射葡萄糖而言,口服等量葡萄糖可引起胰岛素水平更大幅度的提高,这是由于胃肠内分泌细胞产生的肽类物质对餐后胰岛素分泌的调节作用[1 ] ,这就提出了胃肠2胰岛轴的概念。这些肽类物质被称为肠促胰岛素(incretin ) ,包括依赖于葡萄糖的促胰岛素肽(glucose2dependent insulino2tropic polypeptide , GIP) 、GLP21 及胃肠释放肽( gastrin releasingpeptide ,GRP) 。GIP 和GLP21 虽然都具有肠促胰岛素作用,但二者仍然有区别。2 型糖尿病( T2DM) 患者GIP的促胰岛素分泌作用受损,而GLP21 的促胰岛素分泌作用则依然完整,但餐后的GLP21 分泌水平是不足的。由此考虑将GLP21 作为治疗T2DM的新方法。
2 　GLP21 的生物学作用
在哺乳动物中, GLP21 来源于小肠黏膜L 细胞中的胰高血糖素原肽,它作用于胰岛β细胞上的GLP21受体引起促胰岛素分泌。GLP21 受体是一个与G蛋白耦联的7 个跨膜结构,主要第二信使为cAMP ,当细胞外液葡萄糖浓度增加时,葡萄糖进入β细胞被氧化使细胞内ATP 含量增加,ATP 与ATP 敏感K+ 通道结合,导致K+ 通道关闭,细胞膜去极化,于是Ca2 + 通道开放,Ca2 + 内流,刺激胰岛素从β细胞排出。正常人,进餐后GLP21 快速释放(10min 内) 入血[1 ] 。而在T2DM 或葡萄糖耐量受损( IGT) 的患者,这种餐后释放是缺陷的,导致餐后GLP21 浓度下降,胰岛素分泌减少[1 ,2 ] 。
GLP21 的生物学作用[123 ] 包括: ①促进葡萄糖依赖的胰岛素分泌,有利于组织对葡萄糖的摄取; ②抑制餐后胰高血糖素的分泌,减少肝糖的释放; ③增强胰岛素的敏感性; ④减慢胃的排空; ⑤抑制食欲。另外,动物研究显示,GLP21 还能增加胰岛β细胞功能和体积。GLP21 的促胰岛素分泌和抑制胰高血糖素分泌作用是血糖依赖性的,当血糖恢复正常水平时,GLP21 的作用减轻,因此长期给予外源性的GLP21 治疗,不会引起低血糖的发生。
3 　肠促胰岛素类似物和DPP2 Ⅳ抑制剂的研究
Zander 等[4 ]报道, GLP21 在DPP2 Ⅳ的作用下可被迅速降解(t1P2 < 2min) ,虽然皮下注射GLP21 可降低血糖水平,但需要持续注射,这就限制了它在临床中的应用。肠促胰岛素类似物和DPP2 Ⅳ抑制剂克服了GLP21 半衰期过短的缺陷。肠促胰岛素类似物是一类具有多种抗高血糖作用的新型降糖药物,它模拟内源性肠促胰岛素GLP21 的作用。liraglutide、CJC1131(conjuchem) 和exenatide 现在正在进行Ⅲ期临床试验, ZP10(zealand pharma and aventis) 正在进行早期临床试验。DPP2 Ⅳ抑制剂LAF237、p93P01、p32P98 也在进行Ⅱ、Ⅲ期临床试验。
3. 1 　Liraglutide 　Liraglutide 是由GLP21 类似物与脂肪酸共价结合形成的衍生物。据报道,liraglutide 有多种作用,通过刺激胰岛素分泌降低血糖,抑制不适当的胰高血糖素分泌,减慢胃的排空,增加β细胞的功能和体积[5 ] 。迄今为止,liraglutide 对β细胞功能和体积的作用仅见动物实验研究。Liraglutide 对肥胖和糖尿病鼠也有减低食欲和体质量的作用[6 ] ,但作用时间不会持久[5 ] ;在人类,liraglutide 对食欲和体质量方面的影响,也仅见短期作用的报道[7 ] 。
一项liraglutide 的Ⅰ期和Ⅱ期临床试验报道[8 ,9 ] ,给11 例T2DM患者注射liraglutide (10μgPkg) 后发现空腹血糖下降,餐后葡萄糖漂移受到抑制,胃排空减慢,第一时相分泌增加,餐后胰高血糖素的释放也受抑制;常见的不良反应为恶心、腹痛。在另一项Ⅱ期临床试验中[7 ] ,使用liraglutide (0. 6mgPd) 或安慰剂对33 例T2DM患者治疗8 周,liraglutide 组可使空腹血糖和糖化血红蛋白(HbA1c) 下降,胰岛素敏感性增加,但胃排空不受影响;不良反应表现为暂时性的恶心、腹泻,而低血糖未见到;对体质量和食欲无明显影响。而Madsbad 等[10 ] 报道,使用liraglutide0. 45mgPd 治疗12 周,体质量明显减轻,而在使用lira2glutide 剂量较低(0. 045mgPd 和0. 225mgPd) 或较高(0. 60mgPd 和0. 75mgPd) 时则不会发生体质量变化。
3. 2 　CJC1131 　CJC1131 是GLP21 的类似物,含有与血浆白蛋白共价结合的反应链。GLP212白蛋白保留了GLP21 的活性,拮抗DPP2 Ⅳ的降解作用,延长了体内的作用时间。一项对健康志愿者的临床试验测得CJC1131 的t1P2为9～15d ,达峰时间为23～76h。有文献指出,CJC1131 能降低血糖正常鼠和糖尿病鼠的基础及餐后血糖浓度;在剔除了GLP21 受体的鼠,血糖漂移不受抑制,这提示CJC1131 作用于GLP21 受体;CJC1131
还能减慢胃的排空和抑制鼠的食欲[11 ] 。
Guivarc 等[12 ] 报道,CJC1131 最常见的不良反应为轻至中度暂时性的恶心、呕吐,症状轻重与药物剂量有关;HbA1c 和餐后血糖有不同程度下降,与使用的剂量和时间呈正相关。给健康志愿者皮下注射CJC1131 ,2 次Pd ,6～12 个月,没有发现不良免疫反应(包括未发现中和抗体) ,这在T2DM患者中已得到证实。
3. 3 　Exenatide 　Exenatide 是由从毒蜥蜴的唾液腺中提取的天然的exendin24 合成的。Exendin24 有53 %的氨基酸序列与哺乳动物GLP21 重叠,exendin24 可耐受DPP2 Ⅳ的降解,比GLP21有更长的血浆半衰期。exenatide 通过与GLP21 受体结合发挥生理作用。
Fineman 等[13 ] 研究发现,exenatide 与二甲双胍和(或) 磺脲类药物联合使用,不仅HbA1c 下降了0. 7 %到1. 1 % ,而且通过稳态模型β细胞功能指数HOMA2β分析提示,在治疗的第14 天和28 天β细胞功能增加,患者的耐受性也较好。不良反应有轻至中度的恶心和低血糖反应,如果继续治疗症状会减轻,而在同时使用磺脲类药物治疗的患者,可有轻度低血糖发生。另有试验证明,exenatide 虽然可使胰岛素分泌速度显著升高,但当血浆葡萄糖浓度正常时胰岛素水平迅速下降。血糖正常时,exenatide 抑制不适当的胰高血糖素分泌,但当低血糖发生时,它不会抑制胰高血糖素、皮质醇、肾上腺素、去甲肾上腺素和生长激素的升高。而且,低血糖反应的恢复时间在治疗组与对照组是相同的。
Exenatide 除了能增加葡萄糖依赖的胰岛素分泌,抑制不适当的胰高血糖素分泌,减缓胃排空和降低食欲外,还能恢复第一时相胰岛素分泌,促进胰岛β细胞增殖及胰岛再生[14 ] 。T2DM患者胰岛素分泌第一时相通常有明显下降,这点对于餐后血糖漂移的影响是很重要的。在T2DM 患者,使用ex2enatide 治疗可以增加第一时相(0～10min) 和第二时相(10～180min) 血浆胰岛素浓度达180 %～310 % ,也能增加胰岛素分泌的速度,且胰岛素分泌模式与健康人相似。因此,exenatide激发了T2DM患者葡萄糖刺激后的第一时相和第二时相胰岛素分泌。
3. 4 　DPP2 Ⅳ抑制剂　DPP2 Ⅳ也叫CD26 ,属于丝氨酸蛋白酶,它分解在N2末端倒数第二位上含有脯氨酸或丙氨酸残基的多肽,形成二肽,改变了它们的生物活性。DPP2 Ⅳ不仅存在于血浆中,还存在于肾脏、小肠、胆管和胰腺的上皮细胞,血管的内皮细胞,皮肤、关节液、乳腺的成纤维细胞,接触脑脊液的细胞,免疫细胞亚群(如T细胞、B 细胞、自然杀伤细胞和巨噬细胞) 中。在剔除了DPP2 Ⅳ的鼠中发现,口服葡萄糖15min 后血浆胰岛素浓度和GLP21 的生物活性升高,血糖水平下降,血糖漂移受到抑制。还发现这些鼠能够抵抗饮食引起的肥胖[15 ] ,这可能与食欲下降,能量消耗增加及胰岛素敏感性改善有关。由于GLP21 能使胰岛细胞再生,即使链脲霉素诱发剔除了DPP2 Ⅳ的鼠胰腺损害,也不会发生高血糖症[3 ] 。但需要注意的是它可能造成免疫反应降低,特别是IgG和IL24、IL22 的减少。DPP2 Ⅳ抑制剂能够抑制包括GLP21 在内的多种活性肽的降解,因此延长了它们的作用时间(t1P2 ) 。动物实验证明DPP2Ⅳ抑制剂可以抑制DPP2 Ⅳ活性达90 % ,延长了外源性GLP21的t1P2 ,增加了外源性GLP21 的血浆浓度,抑制了餐后血糖漂移[17 ] 。缺乏DPP2 Ⅳ酶的鼠可以抵抗葡萄糖耐量受损[16 ] 。有糖尿病倾向的鼠,如果在年轻时就使用DPP2 Ⅳ抑制剂治疗,高血糖症的初发年龄可以延迟,但不能减轻体质量和食欲;而在年龄较大的鼠,DPP2 Ⅳ抑制剂不会减缓疾病的进展。
LAF237 是目前临床研制的最好的DPP2 Ⅳ抑制剂。临床试验证明[17 ] , 给早期阶段的糖尿病患者餐前30min 口服LAF237 100mg ,1 次Pd ,治疗4 周,内源性DPP2 Ⅳ活性被抑制可达12h ,餐后血糖漂移受到抑制,空腹血糖减低,基础的和餐后的GLP21 浓度升高,基础的和餐后的胰高血糖素水平降低,胰岛素敏感性增加,而胰岛素浓度没有变化。鼻咽炎和轻微的头疼是最常见的不良反应,同时进行饮食控制的患者未见低血糖的发生。
虽然以上这些动物及临床研究支持肠促胰岛素类似物和DPP2 Ⅳ抑制剂在T2DM治疗中的作用,但是它们的安全性和有效性需要进一步的临床考证。特别值得注意的是,第一代DPP2 Ⅳ抑制剂与其他酶可能出现交叉反应以及DPP2 Ⅳ降解生物活性肽的范围需要进一步的研究,以使不良反应减小到最低。期望肠促胰岛素类似物和DPP2 Ⅳ抑制剂这两类药物尽早应用于临床,开辟治疗T2DM的新天地。