二肽基肽酶Ⅳ抑制劑的研究進(jìn)展*

董志艷，劉 玉，黃勝堂，吳 詩

(湖北科技學(xué)院藥學(xué)院，湖北 咸寧 437100)

糖尿病(Diabetes Mellitus，DM)是一種常見的慢性代謝性疾病，近年來，全球糖尿病患者的數(shù)量急劇增加，預(yù)計(jì)到2030年將達(dá)到5.52億[1]。目前，治療2型糖尿病的口服藥物主要有胰島素分泌促進(jìn)劑(磺酰脲類、瑞格列奈)、胰島素增敏劑(雙胍類、噻唑烷二酮類)和α-葡萄糖苷酶抑制劑(阿卡波糖)，但它們長期服用會產(chǎn)生不同程度的副作用[2，3]。因此，開發(fā)作用于新靶點(diǎn)、避免傳統(tǒng)抗糖尿病藥物副作用的新型抗糖尿病藥物成為國內(nèi)外研發(fā)的重點(diǎn)。近年來，隨著對糖尿病病因的不斷深入研究，人們發(fā)現(xiàn)了多種防治糖尿病的新靶點(diǎn)，其中，以二肽基肽酶Ⅳ(dipeptidyl peptidase Ⅳ，DPP-Ⅳ)為靶點(diǎn)的小分子抑制劑已成為當(dāng)今研究抗糖尿病藥物的熱點(diǎn)。本文就DPP-Ⅳ抑制劑的降糖作用機(jī)制、研發(fā)現(xiàn)狀和其他藥理作用進(jìn)行綜述。

1 DPP-Ⅳ抑制劑的降糖作用機(jī)制

DPP-Ⅳ是一種絲氨酸蛋白酶，它可以從活性蛋白酶肽鏈N端的倒數(shù)第二位水解兩個(gè)氨基酸殘基Xaa-Pro或Xaa-Ala(Xaa為任意氨基酸)，從而使活性多肽部分或完全失活；它不僅存在于人類的血漿中，還廣泛分布在體內(nèi)的主要器官和組織細(xì)胞上[4，5]。除了DPP-Ⅳ外，DPP家族成員還包括靜息期細(xì)胞脯氨酸二肽酶( quiescent cell proline dipeptidase，QPP，也稱DPP-7或DPP-2)、DPP-8和DPP-9等其他的同工酶[5]。

內(nèi)源性胰高血糖素樣肽-1(GLP-1)(7-36)是由結(jié)腸L細(xì)胞分泌的多肽類活性物質(zhì)，它是一種腸降血糖素。早期研究發(fā)現(xiàn)[6]，口服葡萄糖后胰島素的分泌量超過了靜脈注射等量葡萄糖刺激的胰島素分泌量，據(jù)此，研究者推斷腸道內(nèi)可能存在一種促進(jìn)胰島素分泌的激素，這就是腸降血糖素。腸降血糖素除了GLP-1，還包括葡萄糖依賴性促胰島素分泌多肽(GIP)。GLP-1可以與GLP-1受體特異性結(jié)合發(fā)揮血糖調(diào)節(jié)作用，起到促進(jìn)高血糖狀態(tài)下胰島素的分泌、抑制胰高血糖素的產(chǎn)生、抑制胃的排空和降低食欲等生理作用[7]。但是由于GLP-1的N端2位為丙氨酸(Ala)，它可以被DPP-Ⅳ迅速水解為無活性的物質(zhì)，所以在體內(nèi)的半衰期很短，僅為1～2 min[8]。因此，抑制DPP-Ⅳ的活性，可以延長體內(nèi)GLP-1的半衰期，發(fā)揮GLP-1的多重調(diào)控血糖的作用，從而達(dá)到治療2型糖尿病的目的。目前基于這一發(fā)現(xiàn)的藥物研發(fā)方向主要有兩個(gè)，一是合成GLP-1類似物或擬似物，即GLP-1激動(dòng)劑；二是尋找DPP-Ⅳ抑制劑，延長體內(nèi)GLP-1的作用時(shí)間。但是DPP-Ⅳ抑制劑作為小分子制劑在給藥方式上明顯優(yōu)于GLP-1激動(dòng)劑，DPP-Ⅳ抑制劑多以片劑或膠囊形式口服給藥，而GLP-1激動(dòng)劑則必須注射給藥，DPP-Ⅳ抑制劑的這一優(yōu)點(diǎn)大大提高了糖尿病患者的依從性。

另外，與傳統(tǒng)的糖尿病治療藥物比較，DPP-Ⅳ抑制劑主要優(yōu)點(diǎn)有[7]：①具有血糖依賴性的腸促胰島素分泌作用，從而避免了糖尿病藥物治療中常出現(xiàn)的低血糖癥的危險(xiǎn)；②阻止胰腺β細(xì)胞退化，刺激β細(xì)胞的增殖和分化，從根本上改善糖尿病病程的發(fā)展；③長期使用不會影響體重。另外，這類藥物耐受性較好，而且既可以單獨(dú)服用，也可以和其他口服降糖藥物聯(lián)合使用。

2 國內(nèi)外DPP-Ⅳ抑制劑的研究現(xiàn)狀

2.1 已上市的藥物 到目前為止，不同類型的DPP-Ⅳ抑制劑在文獻(xiàn)中已經(jīng)被報(bào)道，有些已經(jīng)上市銷售，由于此類藥物多以列汀命名，因此也稱為列汀類藥物。到2014年，全世界已有8個(gè)列汀類藥物上市，即：西他列汀(sitagliptin)、維格列汀(vildagliptin)、沙格列汀(saxagliptin)、阿格列汀(alogliptin)、利拉列汀(linagliptin)、Teneligliptin、Gemigliptin和Anagliptin[8]。其中西他列汀、維格列汀、沙格列汀已在我國上市；Teneligliptin、Anagliptin只在日本注冊，Gemigliptin只在韓國注冊，它們是2012年最新上市的3個(gè)品種。這8個(gè)化合物結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 已上市的DPP-Ⅳ抑制劑

這8個(gè)化合物從結(jié)構(gòu)上分可分為兩類：擬肽類和非擬肽類。①維格列汀、沙格列汀、西他列汀、Anagliptin和Gemigliptin屬于擬肽類DPP-Ⅳ抑制劑。它們利用DPP-Ⅳ特異性裂解倒數(shù)第二位為丙氨酸或脯氨酸的多肽的機(jī)理設(shè)計(jì)，模擬GLP-1的N端二肽結(jié)構(gòu)修飾而成，為DPP-Ⅳ底物的過渡態(tài)類似物。其結(jié)構(gòu)主要由含有雜環(huán)(如氰基吡咯烷)的P1位和含有取代氨基側(cè)鏈的P2位組成；通過P1位上的氰基或其他吸電子基團(tuán)與DPP-Ⅳ中的Ser630羥基形成可逆的共價(jià)鍵以及P2位上堿性伯胺或仲胺基團(tuán)與DPP-Ⅳ的Glu205、Glu206殘基形成鹽橋而實(shí)現(xiàn)對DPP-Ⅳ的競爭性抑制。②利拉列汀、阿格列汀和Teneligliptin屬于非肽類DPP-Ⅳ抑制劑，它們是通過高通量篩選得到先導(dǎo)化合物再優(yōu)化而得來的；前兩者的主要化學(xué)結(jié)構(gòu)分別為黃嘌呤和嘧啶二酮；Teneligliptin具有連續(xù)的五元環(huán)結(jié)構(gòu)，能與DPP-Ⅳ的活性部位結(jié)合，它主要是對L-脯胺酰胺噻唑烷對位的取代基團(tuán)的優(yōu)化而得來的。

此類藥物盡管IC50各不相同，但在各自的治療劑量下對DPP-Ⅳ的抑制率大體相似，可達(dá)到70%～90%，并且可以使GLP-1的活性水平提高1.5～4.0倍，另外，它們都有較高的口服生物利用度，并且不受進(jìn)食與否的影響[9]。①維格列汀和Anagliptin的半衰期比較短，半衰期分別為1.5～4.5h和4.4h，因此需要每天給藥2次。沙格列汀的半衰期也較短，但是它的代謝物具有活性，因此每天給藥1次。Gemigliptin、Teneligliptin為長效藥物，半衰期可達(dá)到近20h，所以每天只需服用一次即可。由于糖尿病患者需長期服藥，所以發(fā)展長效的DPP-4抑制劑、提高糖尿病患者的依從性成為此類藥物的研發(fā)趨勢。②利拉列汀是唯一注冊的不需要經(jīng)過腎臟清除的DPP-Ⅳ抑制劑，所以對于腎損傷的患者可以不用降低其用藥量，這對于特殊患者有益處。③沙格列汀、Gemigliptin主要由CYP3A4/5代謝，因此在與CYP3A4/5抑制劑(例如利托那韋克拉霉素、利福平)聯(lián)合用藥時(shí)，需調(diào)節(jié)它們的用量[10]。其余藥物主要通過腎臟排泄，發(fā)生藥物相互作用的風(fēng)險(xiǎn)比較低。

2.2 正在研發(fā)的藥物 由于此類藥物治療糖尿病具有有效性和耐受性，在研藥物眾多，以下列舉了國內(nèi)外處于Ⅱ、Ⅲ期臨床研究的DPP-Ⅳ抑制劑。

Omarigliptin 和Trelagliptin為每周服用一次的DPP-Ⅳ抑制劑，它們正處于臨床Ⅲ期試驗(yàn)中。武田公司已于2014年3月份向日本衛(wèi)生勞動(dòng)福利部(MHLW)提交了trelagliptin succinate(曲格列汀琥珀酸鹽)的新藥申請(NDA)，此藥有望在2014年于日本上市，成為第一個(gè)每周服用一次的DPP-Ⅳ抑制劑[11]；默克公司的Omarigliptin 針對腎病患者的三期臨床試驗(yàn)表明，對于輕、中度腎病患者可以不考慮調(diào)整藥物的劑量，對于終末期的腎病患者也不用考慮透析時(shí)間[12]。DA-1229是韓國東亞制藥株式會社(東亞制藥)授權(quán)綠葉制藥在中國獨(dú)家研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的DPP-Ⅳ抑制劑[13]。

在國內(nèi)，江蘇恒瑞醫(yī)藥公司的1.1類創(chuàng)新藥磷酸瑞格列汀(Retagliptin)是自主研發(fā)并具有自主產(chǎn)權(quán)的用于治療2型糖尿病的DPP-4抑制劑，瑞格列汀單藥和復(fù)方藥物三期臨床估計(jì)2015年1月結(jié)束，恒瑞醫(yī)藥除瑞格列汀外還有國家1.1類口服DPP-IV抑制劑SHR117887(國內(nèi)II期臨床已結(jié)束);另外國內(nèi)研發(fā)的此類藥物還有江蘇豪森藥業(yè)公司的1.1類創(chuàng)新藥托西酸貝格列汀，山東軒竹醫(yī)藥公司的1.1類創(chuàng)新藥鹽酸依格列汀等[14]。

3 DPP-Ⅳ抑制劑的其他藥理作用

DPP-Ⅳ抑制劑除了已經(jīng)被證明了的降血糖作用外，還具有一定的抗炎作用和保護(hù)心血管系統(tǒng)的作用，這可能與DPP-Ⅳ的多活性底物和調(diào)節(jié)功能特異性有關(guān)?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的DPP-Ⅳ的天然底物和被其調(diào)節(jié)的多肽和激素有：生長激素釋放激素(GRH)、胃泌素釋放肽(GRP)、P 物質(zhì)、神經(jīng)肽Y、垂體腺苷酸環(huán)化酶激活肽(PACAP)、白細(xì)胞介素2(IL-2)、基質(zhì)細(xì)胞衍生因子-1α(SDF-1α)、嗜酸細(xì)胞衍生趨化因子(MDC)、單核細(xì)胞趨化因子蛋白1(MCP-1)等[2]。

3.1 抗炎作用 DPP-Ⅳ在單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和效應(yīng)T細(xì)胞處有廣泛的表達(dá)，因此，DPP-Ⅳ抑制劑可能在調(diào)節(jié)免疫炎癥反應(yīng)中起到重要的作用。Shah等[15]通過對6周齡的雄性低密度脂蛋白受體基因敲除(LDL-R-/-)小鼠喂食高脂食物和正常食物4周，再用對照藥和阿洛列汀(40mg·Kg-1·d-1)進(jìn)行為期12周的試驗(yàn)，結(jié)果顯示：長期用DPP-4抑制劑治療可以抑制單核細(xì)胞的激活和趨化，從而減少炎性反應(yīng)的發(fā)生和發(fā)揮抗動(dòng)脈粥樣硬化的作用。Satoh-Asahara等[16]將48名2型糖尿病患者平均分為兩組，3個(gè)月內(nèi)分別給予西他列汀(50mg/d)和安慰劑，結(jié)果顯示西他列汀降低了血清淀粉樣蛋白A低密度脂蛋白(SAA-LDL)、C反應(yīng)蛋白(CRP)、TNF-α等炎性因子的血漿水平，提高了血漿和單核細(xì)胞中抗炎因子白細(xì)胞介素-10(IL-10)的水平，改善了外周血單核細(xì)胞M1/M2樣的不利表型環(huán)境，從而減少了炎癥的發(fā)生；另一方面，復(fù)合多元性分析表明西他列汀的加入是唯一與IL-10升高有聯(lián)系的因素(β=0.499；R2=0.293，P<0.05)，而與其他因素(如糖代謝的改善)無關(guān)。

3.2 心血管系統(tǒng)的作用 臨床前數(shù)據(jù)和機(jī)制研究表明[17，18]：通過依賴GLP-1以及增加具有潛在血管活性和保護(hù)心臟作用的多種肽(如P物質(zhì)、SDF-1α等)的濃度，DPP-Ⅳ抑制劑可能起到保護(hù)心血管系統(tǒng)的作用，從而改善2型糖尿病患者患心血管并發(fā)癥的危險(xiǎn)因素，減少心血管事件的發(fā)生。DPP-Ⅳ抑制劑在保護(hù)心血管系統(tǒng)中的具體作用包括：改善血糖控制(主要是餐后血糖)、降低血壓、改善餐后血脂參數(shù)、減少炎性因子、降低氧化應(yīng)激水平和改善內(nèi)皮細(xì)胞功能等[19]。但是，來自隨機(jī)臨床試驗(yàn)的數(shù)據(jù)并不足以證明加強(qiáng)血糖控制與心血管并發(fā)癥的死亡率或非致死性心肌梗死風(fēng)險(xiǎn)的減少有關(guān)聯(lián)[20]，所以，以上提到的DPP-Ⅳ抑制劑可以改善心血管事件發(fā)生因素的作用還有待更大規(guī)模的臨床試驗(yàn)數(shù)據(jù)的支持。再者，DPP-Ⅳ抑制劑是否直接作用于心血管系統(tǒng)，也有待進(jìn)一步研究。

3.3 不良反應(yīng) DPP-Ⅳ抑制劑雖然降糖作用顯著，表現(xiàn)出的副作用也不是很明顯，但是，DPP-Ⅳ的底物除了GLP-1外，還有多個(gè)與生理相關(guān)的活性底物。這些活性底物對DPP-Ⅳ的抑制可能會導(dǎo)致某些底物的表達(dá)水平發(fā)生改變，從而產(chǎn)生一些副作用。例如，DPP-Ⅳ抑制劑最常見的不良反應(yīng)為鼻咽炎，這可能是因?yàn)镈PP-Ⅳ活性被抑制后，位于鼻黏膜上的物質(zhì)P濃度增加，引發(fā)了神經(jīng)源性炎癥[21]。

4 結(jié) 語

綜上所述，DPP-Ⅳ作為抗糖尿病的一個(gè)新靶點(diǎn)在近年來受到越來越多人的關(guān)注，其抑制劑研究得到了迅速發(fā)展，隨著越來越多此類藥物的上市和藥理活性的深入研究，DPP-Ⅳ抑制劑將會逐漸成為治療糖尿病的一線用藥。另外，除了關(guān)注DPP-Ⅳ抑制劑的效能和選擇性，長效抑制劑的發(fā)展也是一個(gè)方向，對于那些嚴(yán)重的糖尿病患者，它們可能提供最大的功效；雖然已研發(fā)出每周服用1次的長效DPP-Ⅳ抑制劑，但是它的長效性會不會對DPP-Ⅳ的其他活性底物有壞的影響，也還有待進(jìn)一步的研究和驗(yàn)證。再者，DPP-Ⅳ抑制劑對2型糖尿病患者的抗炎效果、心血管系統(tǒng)的益處等有待更深入的研究，這有可能會發(fā)現(xiàn)其在糖尿病并發(fā)癥治療上的應(yīng)用。

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