防治糖尿病的新靶點(diǎn)胰高血糖素

1、雙重激素假說(shuō),一直以來(lái)胰高血糖素作為胰島素的拮抗激素， 其主要功能僅限于對(duì)抗胰島素引起的低血糖癥。,但八十年代后胰島素抵抗作用的發(fā)現(xiàn)使糖尿病研究者們?cè)欢群雎粤艘雀哐撬胤置诋惓Ｔ谔悄虿“l(fā)生發(fā)展中的作用。而堅(jiān)持雙重激素異常學(xué)說(shuō)的學(xué)者們不懈的努力使人們逐漸認(rèn)識(shí)到胰高血糖素分泌水平異常增高和胰島素分泌水平異常降低兩種情況同時(shí)出現(xiàn)才能產(chǎn)生糖尿病，即在糖尿病發(fā)病中二者居于同樣重要的地位（Chastain MA, 2001；Toft I, et

2、al, 2002）。此后越來(lái)越多的證據(jù)表明，高胰高血糖素血癥所致的肝葡萄糖生成過(guò)多是高血糖發(fā)病機(jī)制的重要環(huán)節(jié)， 因而調(diào)節(jié)胰高血糖素分泌及其受體功能成為糖尿病治療的新靶向。,20 世紀(jì)70 年代，Unger 等發(fā)現(xiàn)糖尿病的高血糖癥、酮癥等主要代謝紊亂均伴有胰高血糖素水平升高， 胰島素缺乏和胰高血糖素分泌抑制受損的糖尿病“雙激素異常假說(shuō)”應(yīng)運(yùn)而生。,一、受體前干預(yù)法,Science. 1975 Feb 14;187(4176):544-7.

3、Glucagon: role in the hyperglycemia of diabetes mellitus.Dobbs R, Sakurai H, Sasaki H, Faloona G, Valverde I, Baetens D, Orci L, Unger R.AbstractGlucagon suppression by somatostatin reduces or abolishes hyperglycemia

4、 in dogs made insulin-deficient by somatostatin, alloxan, or total pancreatectomy.,1.摘除胰腺,2.注射生長(zhǎng)抑素,Sherwin RS, Hendler R, DeFronzo R, Wahren J, Felic P. Glucose homeostasis during prolonged suppression of glucagon and in

5、sulin secretion by somatostatin.Proc Natl Acad Sci U S A. 1977 Jan;74(1):348-52.,3.胰高血糖素中和抗體,此法是利用外源性胰高血糖素抗體與體內(nèi)的胰高血糖素結(jié)合，從而阻斷內(nèi)生胰高血糖素的效應(yīng)，最終降低血糖。Brand等于1996年用一種高容量、高親和力的胰高血糖素單克隆抗體(Glu—mAb)分別在正常、四氧嘧啶(ALx)誘導(dǎo)的輕度和重度糖尿病的兔模型中進(jìn)行實(shí)

6、驗(yàn)，結(jié)果提示：這種抗體在正常動(dòng)物中可以完全阻斷外源性胰高血糖素誘導(dǎo)的高血糖；在輕度高血糖動(dòng)物中，降低血糖也很明顯；在血糖很高的l型糖尿病兔子，Glu—mAb仍然可以明顯的降低肝臟葡萄糖輸出，降低實(shí)驗(yàn)兔的空腹血糖(從2 1．2 mmol／1降至12．7mmoL／1)。此外，Sorensen還在肥胖糖尿病小鼠中進(jìn)行了研究，結(jié)果顯示：在口服葡萄糖耐量試驗(yàn)中，急性的Glu—mAb干預(yù)可以使小鼠血糖曲線下面積明顯下降；亞急性(5天)的Glu．m

7、Ab干預(yù)后可以使小鼠血糖下降、血漿甘油三酯濃度下降；而在慢性(14天)Glu—mAb干預(yù)后，小鼠的糖化血紅蛋白下降了1％。以上實(shí)驗(yàn)均較有力的證明，胰高血糖素在2型糖尿病的空腹及餐后高血糖形成機(jī)制中有重要的作用，運(yùn)用胰高血糖素抗體來(lái)降低胰高血糖素的效應(yīng)，可以較好的達(dá)到控制2型糖尿病的效果。,4.激素原轉(zhuǎn)化酶（PC2）,PC2,PC1/3,PC2基因敲除,Webb等的研究顯示：PC2基因敲除的小鼠出現(xiàn)血胰高血糖素明顯降低，出現(xiàn)輕度持續(xù)的低血

8、糖，并出現(xiàn)代償性胰島A細(xì)胞增生，當(dāng)用微量滲透泵或者腹腔內(nèi)小劑量注射胰高血糖素后，血糖恢復(fù)正常，且較長(zhǎng)時(shí)間應(yīng)用后，胰島A細(xì)胞的形態(tài)恢復(fù)至與野生型小鼠類(lèi)似。（Webb等，2002）,Wideman研究表明，將胰島A細(xì)胞僅表達(dá)PC1/3，A 細(xì)胞將增加GLP-I和GLP-2的分泌，從而將A細(xì)胞由升血糖的細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)榻笛堑募?xì)胞。,二、受體干預(yù)法,1.受體阻斷劑胰高血糖素受體阻斷劑的作用機(jī)制主要是通過(guò)與機(jī)體內(nèi)源性胰高血糖素競(jìng)爭(zhēng)

9、性的結(jié)合，從而抑制胰高血糖素介導(dǎo)的腺苷酸環(huán)化酶的活性、減少肝糖輸出、降低空腹血糖水平、改善糖耐量。受體阻斷劑根據(jù)分子結(jié)構(gòu)分為肽類(lèi)化合物和非肽類(lèi)小分子化合物。Johnson等于1982年首次報(bào)道了THG(一種肽類(lèi)胰高血糖素阻斷劑)，可以明顯降低糖尿病大鼠的血糖(Johnson等．1982)。Yang等研究顯示：給小鼠腹膜內(nèi)注射des—His-胰高血糖素(一種肽類(lèi)胰高血糖素受體阻斷劑)可結(jié)合約78％的肝胰高血糖素受體；口服給予10 mg／k

10、 g和30 mg／kg的A化合物(一種非肽類(lèi)小分子胰高血糖素受體阻斷劑)，可占據(jù)肝臟65％～70％的胰高血糖素受體，兩者均可顯著減少外源性胰高血糖素誘導(dǎo)的血糖升高。值得注意的是，如果僅給予口服3mg／kg小劑量A化合物時(shí)，僅能占據(jù)肝臟約39％的胰高血糖素受體，不能阻止外源性胰高血糖素誘導(dǎo)的血糖升高效應(yīng)(Yang等．2002)。此研究說(shuō)明：胰高血糖素受體主要分布在肝臟，若能有效的阻斷大部分肝臟胰高血糖素受體，就可達(dá)到理想的降糖效果。更令

11、人可喜的是，Petersen等發(fā)現(xiàn)一種非肽類(lèi)小分子化合物Bay 27-9955在健康成年男性中，可以有效地阻斷外源性胰高血糖素引起的葡萄糖生成增多和血糖升高(Petersen等．2001)。這也是迄今唯一在人類(lèi)進(jìn)行的胰高血糖素受體拮抗劑的藥物，雖然還需要更多的臨床試驗(yàn)來(lái)證明療效，但是無(wú)疑給學(xué)者們探尋有效的人類(lèi)胰高血糖素受體拮抗劑增加了信心。以上研究表明，無(wú)論肽類(lèi)還是非肽類(lèi)的胰高血糖素受體拮抗劑都能阻斷肝臟胰高血糖素受體，發(fā)揮降糖效果。,

12、2.受體基因表達(dá)抑制劑,這類(lèi)藥物的作用原理是使胰高血糖素靶受體基因表達(dá)受阻，使胰高血糖素受體mRNA表達(dá)減少，從而達(dá)到治療糖尿病的作用。S100p等用阻斷胰高血糖素受體的反義寡核苷酸(AsO)治療2型糖尿病動(dòng)物，發(fā)現(xiàn)治療后胰高血糖素受體RNA表達(dá)下降，血漿胰高血糖素濃度明顯升高，糖耐量改善，甘油三酯和游離脂肪酸明顯下降。胰島形態(tài)學(xué)上，治療組胰島細(xì)胞面積明顯增大，且有明顯的但是可逆的胰島僅細(xì)胞增生和肥大(slo叩等．2004)。意外的是，

13、作者還發(fā)現(xiàn)接受AsO治療的動(dòng)物的血漿GLP一1和胰島素濃度都明顯上升。ASO的研究結(jié)果不禁讓我們思考：ASO是通過(guò)直接影響胰高血糖素通路來(lái)改善糖耐量的，還是通過(guò)增加GLP—l來(lái)實(shí)現(xiàn)的呢?還是兩者的作用兼有呢?還有待于進(jìn)一步研究。,3．胰高血糖素受體基因敲除,：理論上講，胰高血糖素受體基因敲除(Gcgr√一)的動(dòng)物是可以完全阻斷胰高血糖素信號(hào)途徑進(jìn)而降低血糖的。Gelling等報(bào)道：與野生型小鼠相比，Gc舒√一小鼠出現(xiàn)輕度低血糖、高胰高血

14、糖素血癥、胰島d細(xì)胞增生(Gel·ling等．2003)。Lee等協(xié)1報(bào)道，即使在1型糖尿病小鼠，相對(duì)于野生型小鼠，Gc鏟√一小鼠存活率要高得多。conarello等Ⅲ1用高脂飲食和鏈脲佐菌素(吼)誘導(dǎo)胰島B細(xì)胞損傷，并分析血清代謝表型和胰島形態(tài)學(xué)，發(fā)現(xiàn)胰高血糖素基因敲除小鼠不僅能夠有效對(duì)抗高脂飲食誘導(dǎo)的體重增加、高胰島素血癥和高瘦素血癥，還能夠有效對(duì)抗sTZ誘導(dǎo)的胰島p細(xì)胞損傷，口服和腹膜內(nèi)葡萄糖耐量均得到改善。同樣，這個(gè)研

15、究也發(fā)現(xiàn)：和野生型小鼠比較，基因敲除小鼠出現(xiàn)了明顯的GLP-1小鼠的表型：血漿GLP-1明顯上升及明顯的GLP—l增多效應(yīng)，如體重和攝食均減少，胃排空時(shí)間減少，體重下降。這些表現(xiàn)和GLP．1受體敲除的小鼠表現(xiàn)是完全相反的m J，這提示：葡萄糖穩(wěn)態(tài)的改善主要是依賴于血漿GLP．1的升高。前已述及，胰高血糖素與GLP—l的前體物質(zhì)——胰高血糖素原是完全相同的，那么干擾胰高血糖素途徑是不是通過(guò)某些機(jī)制影響GLP—l的表達(dá)呢?目前尚不清楚。此外

16、，基因敲除小鼠出現(xiàn)胰腺細(xì)胞數(shù)量增加，血脂代謝紊亂等。因此上述治療糖尿病的方法的安全性還有待進(jìn)一步考察研究。,三、受體后干預(yù),目前對(duì)胰高血糖素受體后的干預(yù)研究還較少，但是仍有部分關(guān)于G蛋白偶聯(lián)受體d敲除動(dòng)物的研究報(bào)告。G蛋白偶聯(lián)受體在全身多個(gè)器官都存在，胰高血糖素受體主要在肝臟，運(yùn)用肝臟特異性G蛋白基因敲除動(dòng)物則是干預(yù)胰高血糖素信號(hào)通路的一個(gè)方法。Chen等拉¨在肝臟特異性Gsd敲除(LGsKO)的小鼠中發(fā)現(xiàn)，LGsKO小鼠的肝

17、糖原含量增多、肝臟重量增加、葡萄糖耐量改善。餐后狀態(tài)下，LGsKO小鼠表現(xiàn)為低血糖、低胰島素血癥、糖異生減弱，但是空腹?fàn)顟B(tài)下，LGsKO小鼠的血糖和胰島素卻是正常的，研究者認(rèn)為這可能是來(lái)自于肝外糖異生以及儲(chǔ)備肝糖原的分解。另外研究者發(fā)現(xiàn)，LGsKO小鼠的餐后血脂代謝正常，但空腹?fàn)顟B(tài)下有嚴(yán)重的脂代謝紊亂，即脂肪生成明顯增多，甘油三酯和游離脂肪酸明顯增高。同胰高血糖素受體基因敲除小鼠ⅢJ一樣，‰Ko小鼠的GLP-l、胰高血糖素濃度明顯升高，

18、胰島僅細(xì)胞增生明顯，研究者認(rèn)為這可能是繼發(fā)性肝臟胰高血糖素抵抗和慢性低血糖所致。,展 望,總之，現(xiàn)有的研究還是給人以很多希望，更為將來(lái)臨床篩選治療糖尿病的新藥提供了理論依據(jù)。胰高血糖素作為糖尿病發(fā)病機(jī)制中心環(huán)節(jié)的重要因子已不可否認(rèn)，,,Glucagon Replacement via Micro-Osmotic PumpCorrects Hypoglycemia and -Cell Hyperplasia inProhormone

19、Convertase 2 Knockout MiceGene C. Webb,1 Murtaza S. Akbar,2 Chongjian Zhao,2 Hewson H. Swift,3 and Donald F. Steiner1,2DIABETES, VOL. 51, FEBRUARY 2002 389-405,A Switch From Prohormone Convertase (PC)-2 to PC1/3Expres

20、sion in Transplanted -Cells Is Accompanied byDifferential Processing of Proglucagon and ImprovedGlucose Homeostasis in MiceRhonda D. Wideman,1 Scott D. Covey,1 Gene C. Webb,2 Daniel J. Drucker,3 and Timothy J. Kieffer