防治糖尿病的新靶點胰高血糖素

1、雙重激素假說,一直以來胰高血糖素作為胰島素的拮抗激素， 其主要功能僅限于對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)現使糖尿病研究者們曾一度忽略了胰高血糖素分泌異常在糖尿病發(fā)生發(fā)展中的作用。而堅持雙重激素異常學說的學者們不懈的努力使人們逐漸認識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出現才能產生糖尿病，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）。此后越來越多的證據表明，高胰高血糖素血癥所致的肝葡萄糖生成過多是高血糖發(fā)病機制的重要環(huán)節(jié)， 因而調節(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70 年代，Unger 等發(fā)現糖尿病的高血糖癥、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”應運而生。,一、受體前干預法,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的胰高血糖素結合，從而阻斷內生胰高血糖素的效應，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)誘導的輕度和重度糖尿病的兔模型中進行實

6、驗，結果提示：這種抗體在正常動物中可以完全阻斷外源性胰高血糖素誘導的高血糖；在輕度高血糖動物中，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，降低實驗兔的空腹血糖(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行了研究，結果顯示：在口服葡萄糖耐量試驗中，急性的Glu—mAb干預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干預后，小鼠的糖化血紅蛋白下降了1％。以上實驗均較有力的證明，胰高血糖素在2型糖尿病的空腹及餐后高血糖形成機制中有重要的作用，運用胰高血糖素抗體來降低胰高血糖素的效應，可以較好的達到控制2型糖尿病的效果。,4.激素原轉化酶（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血胰高血糖素明顯降低，出現輕度持續(xù)的低血

8、糖，并出現代償性胰島A細胞增生，當用微量滲透泵或者腹腔內小劑量注射胰高血糖素后，血糖恢復正常，且較長時間應用后，胰島A細胞的形態(tài)恢復至與野生型小鼠類似。（Webb等，2002）,Wideman研究表明，將胰島A細胞僅表達PC1/3，A 細胞將增加GLP-I和GLP-2的分泌，從而將A細胞由升血糖的細胞轉變?yōu)榻笛堑募毎?二、受體干預法,1.受體阻斷劑胰高血糖素受體阻斷劑的作用機制主要是通過與機體內源性胰高血糖素競爭

9、性的結合，從而抑制胰高血糖素介導的腺苷酸環(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。受體阻斷劑根據分子結構分為肽類化合物和非肽類小分子化合物。Johnson等于1982年首次報道了THG(一種肽類胰高血糖素阻斷劑)，可以明顯降低糖尿病大鼠的血糖(Johnson等．1982)。Yang等研究顯示：給小鼠腹膜內注射des—His-胰高血糖素(一種肽類胰高血糖素受體阻斷劑)可結合約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(一種非肽類小分子胰高血糖素受體阻斷劑)，可占據肝臟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，僅能占據肝臟約39％的胰高血糖素受體，不能阻止外源性胰高血糖素誘導的血糖升高效應(Yang等．2002)。此研究說明：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，就可達到理想的降糖效果。更令

11、人可喜的是，Petersen等發(fā)現一種非肽類小分子化合物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進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來證明療效，但是無疑給學者們探尋有效的人類胰高血糖素受體拮抗劑增加了信心。以上研究表明，無論肽類還是非肽類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.受體基因表達抑制劑,這類藥物的作用原理是使胰高血糖素靶受體基因表達受阻，使胰高血糖素受體mRNA表達減少，從而達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型糖尿病動物，發(fā)現治療后胰高血糖素受體RNA表達下降，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)學上，治療組胰島細胞面積明顯增大，且有明顯的但是可逆的胰島僅細胞增生和肥大(slo叩等．2004)。意外的是，

13、作者還發(fā)現接受AsO治療的動物的血漿GLP一1和胰島素濃度都明顯上升。ASO的研究結果不禁讓我們思考：ASO是通過直接影響胰高血糖素通路來改善糖耐量的，還是通過增加GLP—l來實現的呢?還是兩者的作用兼有呢?還有待于進一步研究。,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)的動物是可以完全阻斷胰高血糖素信號途徑進而降低血糖的。Gelling等報道：與野生型小鼠相比，Gc舒√一小鼠出現輕度低血糖、高胰高血

14、糖素血癥、胰島d細胞增生(Gel·ling等．2003)。Lee等協(xié)1報道，即使在1型糖尿病小鼠，相對于野生型小鼠，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)誘導胰島B細胞損傷，并分析血清代謝表型和胰島形態(tài)學，發(fā)現胰高血糖素基因敲除小鼠不僅能夠有效對抗高脂飲食誘導的體重增加、高胰島素血癥和高瘦素血癥，還能夠有效對抗sTZ誘導的胰島p細胞損傷，口服和腹膜內葡萄糖耐量均得到改善。同樣，這個研

15、究也發(fā)現：和野生型小鼠比較，基因敲除小鼠出現了明顯的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，如體重和攝食均減少，胃排空時間減少，體重下降。這些表現和GLP．1受體敲除的小鼠表現是完全相反的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——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某些機制影響GLP—l的表達呢?目前尚不清楚。此外

16、，基因敲除小鼠出現胰腺細胞數量增加，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一步考察研究。,三、受體后干預,目前對胰高血糖素受體后的干預研究還較少，但是仍有部分關于G蛋白偶聯(lián)受體d敲除動物的研究報告。G蛋白偶聯(lián)受體在全身多個器官都存在，胰高血糖素受體主要在肝臟，運用肝臟特異性G蛋白基因敲除動物則是干預胰高血糖素信號通路的一個方法。Chen等拉¨在肝臟特異性Gsd敲除(LGsKO)的小鼠中發(fā)現，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小鼠表現為低血糖、低胰島素血癥、糖異生減弱，但是空腹狀態(tài)下，LGsKO小鼠的血糖和胰島素卻是正常的，研究者認為這可能是來自于肝外糖異生以及儲備肝糖原的分解。另外研究者發(fā)現，LGsKO小鼠的餐后血脂代謝正常，但空腹狀態(tài)下有嚴重的脂代謝紊亂，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、胰島僅細胞增生明顯，研究者認為這可能是繼發(fā)性肝臟胰高血糖素抵抗和慢性低血糖所致。,展 望,總之，現有的研究還是給人以很多希望，更為將來臨床篩選治療糖尿病的新藥提供了理論依據。胰高血糖素作為糖尿病發(fā)病機制中心環(huán)節(jié)的重要因子已不可否認，,,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