二肽基肽酶-4抑制劑非胰高血糖素樣肽-1依賴多效性及其機制探討

楊光、類延娜綜述，成憲武審校

綜述

二肽基肽酶-4抑制劑非胰高血糖素樣肽-1依賴多效性及其機制探討

楊光、類延娜綜述，成憲武審校

二肽基肽酶-4抑制劑（DPP4-I）是一類新型口服降糖藥，通過抑制二肽基肽酶-4（DPP-4）活性，提高血液內胰高血糖素樣肽-1（GLP-1）以及其他多種內源性腸促胰島素，發(fā)揮降糖作用。近年，DPP4-I的非降糖作用依賴的多面效應備受關注。已經證實DPP4-I抑制DPP-4，調節(jié)對多種炎癥因子、趨化因子、生長肽和神經肽降解或修飾作用，發(fā)揮抗炎、降血脂、降血壓以及心血管保護作用。本文結合基礎和臨床的最新研究結果，將關于DPP4-I非GLP-1依賴多效性及其機制做一綜述。

綜述；二肽基肽酶-4抑制劑；心血管疾病

二肽基肽酶-4（dipeptidyl peptidase-4 inhibitor，DPP-4）是一種由766個氨基酸組成的跨膜絲氨酸蛋白酶，具有切割多肽N末端Xproline二肽的催化活性，降解各種炎癥趨化因子及肽類激素而發(fā)揮生物學效應。DPP-4的主要底物包括數(shù)種含丙氨酸及脯氨酸的多肽，如胰高血糖素樣肽-1（glucagon-like peptide 1，GLP-1）、生長素、血管活性多肽及神經肽。DPP-4抑制劑（DPP4 inhibitor，DPP4-I）競爭性抑制DPP-4復合體，使其底物的全身或局部濃度升高。DPP-4生物學效應可分為GLP-1依賴性和非依賴性作用，而后者是其潛在的非降糖作用依賴的多效性的分子基礎。近幾年的基礎及臨床研究證實了DPP4-I具有降低炎癥反應、改善血管內皮功能障礙，動員多種組織干細胞等功能，從而發(fā)揮抗動脈粥樣硬化以及心血管保護作用，并日益?zhèn)涫荜P注[1-4]。故本文將DPP4-I的非GLP-1依賴性心血管多面效應及其分子機制的研究進展作為焦點進行綜述。

1 DPP4-I對炎癥的影響

動脈硬化形成是錯綜復雜的病理過程，多種炎癥細胞和炎癥介質參與其中，T淋巴細胞介導的免疫反應在動脈硬化的形成、發(fā)展中具有重要的作用[5]。DPP-4表達于淋巴細胞、單核、巨噬細胞等細胞膜上，是T細胞分化和激活的標志性物質，也是炎癥和免疫反應調節(jié)的作用基礎。故而推斷DPP4-I可能會對動脈粥樣硬化的形成進行調節(jié)。

動物研究[6]顯示，DPP4-I-阿格列汀可通過抑制單核細胞的激活、趨化以及降低動脈粥樣硬化斑塊中的炎癥反應，縮小動脈粥樣硬化斑塊面積。在體外培養(yǎng)的巨噬細胞試驗中，與單獨應用GLP-1相比，氟西他列汀增加內皮型一氧化氮合酶 （eNOS）磷酸化，減少衰老和凋亡。該研究的體內外試驗結果顯示，DPP4-I和GLP-1可能直接通過蛋白激酶A（cAMP/ PKA）信號傳導通路降低炎癥反應，最終延緩動脈粥樣硬化進程[7]。Satoh-Asahara等[8]臨床研究結果顯示，西他列汀治療降低糖尿病患者血中C反應蛋白（CRP）、腫瘤壞死因子-α（TNF-α）的血漿表達水平，改善了外周血單核細胞M1/M2比例及白細胞介素（IL）-10的表達水平?？傊?，上述動物實驗及臨床試驗均說明DPP-4在炎癥和免疫反應過程中扮演著重要的角色，DPP4-I通過調節(jié)多種炎癥因子和炎癥介質分解代謝及其相關的炎癥和免疫反應，從而影響動脈硬化的發(fā)生發(fā)展。

2 DPP4-I對心血管危險因素的影響

2.1 DPP4-I對血脂的影響

血脂異常損害動脈的內皮功能，因此及早發(fā)現(xiàn)，早期干預治療是防治動脈硬化、減少心腦血管事件發(fā)生的重要過程。關于DPP-4活性與血脂異常關系的研究已經很透徹。

在一項雙盲cross-over的研究[9]中給予2型糖尿病患者100 mg/d的西格列汀可以降低餐后血載脂蛋白（Apo）B48甘油三酯和極低密度脂蛋白膽固醇的水平。一項臨床試驗[10]的薈萃分析顯示，不同種類的DPP4-I（維格列汀、沙格列汀、阿格列汀、利格列汀、度格列?。词故且粋€小劑量（6 mg/ kg），也可以降低總膽固醇水平。

DPP4-I作用于血脂代謝過程是通過改善胰島功能，增加胰島素分泌，抑制胰高血糖素的分泌而作用于肝臟，調節(jié)血脂。另一方面，DPP4-I使循環(huán)血中GLP-1水平升高，抑制腸道局部乳糜微粒的分泌[11]?？傊?，DPP4-I通過GLP-1依賴和非依賴性調控血脂水平。

2.2 DPP4-I對血壓的影響

我國超過半數(shù)的心血管病發(fā)病率與高血壓有關[12]，良好的血壓控制可以減少心血管事件的發(fā)生。盡管DPP4-I的降壓作用較為溫和，但有充分證據表明DPP4-I具有獨立于體重的降壓作用。

動物實驗[13]顯示西他列汀在年輕自發(fā)性高血壓大鼠中可以降低血壓、增加鈉鹽排泄，但在成年高血壓大鼠中沒有發(fā)現(xiàn)此作用。Shah等[14]一項研究發(fā)現(xiàn)，DPP4-I-阿格列汀在培養(yǎng)的內皮細胞中，通過激活絲氨酸蘇氨酸激酶（Akt）途徑，增加eNOS的合成和增加一氧化氮（NO）釋放。NO使外周血管舒張并且降低外周血管阻力，在微循環(huán)中降低血管緊張度。這種作用會使血壓得到更好的控制。研究者提出DPP4-I通過非GLP-1依賴性途徑促進尿鈉排泄，血管擴張，改善內皮功能，更好的控制血壓[15]。

2.3 DPP4-I對體重、肥胖的影響

減輕體重、有利于控制血糖，提高胰島素敏感性并能降低心血管疾病的風險。臨床研究[16]表明，單用胰島素的糖尿病患者24周內體重增加1.2 kg，而維格列汀與胰島素聯(lián)合時，沒有發(fā)生顯著的體重變化。動物實驗[17]顯示DPP-4基因敲除（DPP4-/-）老鼠與野生型老鼠相比輕度體重下降，而且空腹血糖及糖耐量異常也得已改善。另外，DPP4-I通過依賴GLP-1途徑，延緩胃排空，抑制下丘腦攝食中樞亢進，減少熱量攝入，達到降低體質量的目的。

3 DPP4-I對心臟的影響

3.1 DPP4-I在心功能衰竭和心肌病中的作用

心力衰竭（心衰）是各種心臟病發(fā)展的嚴重階段，對射血分數(shù)下降的心衰仍未獲得有充分證據的有效治療藥物[18]。隨著對DPP4-I多效性研究的深入，在心功能衰竭及心肌病也表現(xiàn)出一定的益處。Shigeta等[1]對糖尿病心肌病和高血壓性心肌病，研究顯示DPP4-I-維格列汀通過降低心肌間質纖維化可以逆轉左心室舒張功能障礙。Miyoshi等[19]利用異丙腎上腺素制造左心室肥厚、舒張功能障礙模型，用DPP4-I-維格列汀來觀察其逆轉情況，結果顯示：維格列汀降低左心室肥厚程度及左心室舒張末期壓力，但是其他反應左心室舒張功能的指標未見明顯改善，比如左心室內壓上升速率（dp/ dt）。組織學分析顯示維格列汀還抑制心肌細胞肥大和血管周圍纖維化。定量聚合酶鏈式反應顯示，維格列汀可以使炎癥因子如TNF-α、IL-6、胰島素樣生長因子的水平下降，也可以導致4型葡萄糖轉運蛋白mRNA表達的下降。該研究表明，維格列汀具有預防左心室肥厚，這種作用獨立于血壓降低。

胰島素抵抗是一個慢性非特異性炎癥持續(xù)過程[20]，也是導致慢性心衰的一種發(fā)病機制[21]。在糖尿病合并心衰患者中其安全性問題有待于進一步評估。 Moon 等[2]報道了DPP4-I西格列汀治療后雖然心衰的住院率有所增加，但是并沒有增加或降低缺血性心血管事件的發(fā)生率。但部分臨床研究[22]顯示在2型糖尿病合并心血管疾病的患者中，在常規(guī)治療的基礎上加用西格列汀，并沒有表現(xiàn)出增加心血管事件的風險如心衰再住院或其他的不良事件。Filion 等[23]研究結果得出同樣結論，糖尿病合并心衰患者應用DPP4-I（沙格列汀、阿格列汀、西格列?。┗騁LP-1治療，這兩組與對照組（常規(guī)心衰治療組）相比并不增加心衰的再住院率和心血管事件的風險。這些結果提示，DPP4-I可以改善糖尿病合并心衰患者的血糖水平，從而發(fā)揮一定的心臟保護作用，但仍需要用其他方法來降低心血管并發(fā)癥風險系數(shù)[24]。

綜上所述，現(xiàn)有DPP4-I心血管安全性有很多爭議。因此， 2008年始西格列汀、沙格列汀、阿格列汀、利格列汀等DPP4-I，相繼開展了心血管終點研究。結果顯示，與安慰劑相比，DPP4-I不增加2型糖尿病患者的主要不良心血管事件（即心血管死亡、非致死性心肌梗死及卒中的復合終點）的中性結果。綜合分析SAVOR-TIMI[24]、阿格列汀[25]與西格列汀[22]三項關于DPP4-I的隨機化臨床試驗，可以認為此類藥物的整體心血管安全性良好。但美中不足的是，前兩項研究中活性藥物治療組患者因心衰住院的風險呈現(xiàn)出不同程度的增高，只有西格列汀研究未出現(xiàn)此現(xiàn)象，提示同類藥物的不同品種之間的臨床作用存在著一定差異。西格列汀研究進一步完善了安全降糖的糖尿病管理理念，也為伴有心血管疾病的2型糖尿病患者選擇降糖藥物提供了重要依據。基于此研究結果，西格列汀不僅可以用于2型糖尿病患者，更可以首選用于確診心血管?。òㄐ乃ィ┑幕颊?，為其廣泛臨床應用奠定了堅實的基礎，也為DPP4-I類藥物展示了良好前景。利格列汀研究[26]評估伴有心血管高危因素的2型糖尿病患者接受利格列汀或格列美脲治療的心血管安全性，是一項多國多中心、隨機、平行對照、雙盲試驗。將闡明利格列汀和磺脲類藥物對心血管預后的確切影響。這項研究預計于2018年完成。希望即將揭曉的大型臨床研究能夠為我們提供更多的腸促胰素類藥物的心血管安全性及保護的依據。

3.2 DPP4-I改善心肌缺血再灌注損傷

基質細胞衍生因子-1α（SDF-1α）是DPP-4的一種底物，DPP-4保護梗死后心功能的機制可能是通過調節(jié)SDF-1α的信號途徑實現(xiàn)的。并通過激活具有心肌保護作用的磷脂酰肌醇3/蛋白激酶（PI3K/Akt）信號通路來減少梗死灶面積。

Chua等[27]用結扎正常大鼠及DPP-4缺陷大鼠的左冠狀動脈40 min制造缺血模型，再灌注72 h后，評估反應心臟功能、梗死程度、炎癥細胞及血管再生相關因子的變化，發(fā)現(xiàn)缺血再灌注損傷后，應用DPP4-I-西格列汀組和DPP-4缺陷組的各項指標均較對照組（正常大鼠缺血再灌注損傷組）相比均明顯降低。同樣在缺血再灌注72 h后，應用DPP4-I組與DPP-4缺陷組和缺血再灌注損傷對照組比較，反應左心室功能的指標改善。這項研究證明，抑制DPP-4的活性可以保護心肌缺血再灌注損傷，改善心室重構及缺血再灌注損傷的心臟功能，這些作用與GLP-1-降糖作用無關。加上DPP4-I一方面提高干細胞的動員和歸巢，另一方面可能與DPP4-I減少心肌纖維化程度更有利于心肌再生有關。

4 DPP4-I對血管的保護作用

動脈內皮功能障礙是動脈硬化形成的起始階段。研究表明，氟西他列汀改善高脂飲食誘導的ApoE基因缺陷小鼠大動脈內皮功能障礙及增加病變組織的eNOS磷酸化[28]。同樣，Matsubara 等[7]研究發(fā)現(xiàn)氟西他列汀可以改善內皮功能，并減少動脈粥樣硬化的斑塊形成。

DPP4-I通過非依賴GLP-1途徑，即通過酪氨酸蛋白激酶-蛋白激酶B-內皮一氧化氮合酶（Scr-Akt-eNOS）通路引起NO釋放，緩解脂多糖誘導的內皮功能異常，直接舒張血管[14]。臨床研究[29]中發(fā)現(xiàn)，利拉列汀能減少血管、心臟、血液中活性氧簇的產生，抑制主動脈內皮細胞中血管細胞黏附分子-1（CAM-1）、環(huán)氧化酶-1（COX-1）以及eNOS等基因表達，減少主動脈內膜炎性反應細胞的黏附及浸潤，改善內皮細胞功能。Read 等[30]的研究表明，DPP4-I促進內皮細胞釋放NO，降低血管的氧化應激反應，升高eNOS活性，改善胰島素抵抗。這些作用與空腹血糖和降糖作用無關，提示DPP4-I非 GLP-1依賴性抗動脈粥樣硬化的作用。

很多基礎及臨床研究證實了DPP4-I通過直接調節(jié)血液內和組織的GLP-1水平和活性，發(fā)揮抗動脈硬化作用和血管保護作用。較多的綜述詳述了這方面的作用。在這里不再贅述。

5 展望

DPP4-I是一類新型口服降糖藥，目前除了熟知其升高血及組織中GLP-1水平依賴性心血管保護作用外，還發(fā)現(xiàn)其具有非GLP-1水平依賴性心血管保護作用，并日益受到重視。近幾年的研究證實了DPP4-I調節(jié)多種炎癥因子、趨化因子、血管生長肽及神經肽，從而抑制炎癥和過強的免疫反應，促進骨髓血管—心肌干細胞動員，改善血管再生、心肌再生以及心肌纖維化，發(fā)揮其對心血管的直接保護作用。最新研究還指出其對血脂及血壓等心血管事件發(fā)生的風險因素也有一定的影響。自2013年以來，4項基于腸促胰島素藥物相關前瞻性研究陸續(xù)揭曉[23，24，31，32]。這些大規(guī)模的臨床試驗結果顯示，除了因心衰而住院率增高以外，與對照組相比，DPP4-I沒有顯著增加包括心血管事件在內的負性效果，但其結果不夠滿意，并有一些爭議。值得說明的是今年美國糖尿病治療雜志報道了來自日本的兩篇關于DPP4-I對頸動脈動脈硬化性斑塊的影響的文章[33，34]。雖然這些研究規(guī)摸不大（300左右病例），但明確地證實DPP4-I抗動脈硬化的作用?？傊珼PP4-I的生物學特性及其心血管保護作用（包括病變血管、人群、地區(qū)及藥物間差異等） 有待于明確定論。

[1] Shigeta T, Aoyama M, Bando YK, et al. Dipeptidyl peptidase-4 modulates left ventricular dysfunction in chronic heart failure via angiogenesis-dependent and -independent actions. Circulation, 2012, 126: 1838-1851.

[2] Moon JY, Woo JS, Seo JW, et al. The Dose-Dependent Organ-Specific Effects of a Dipeptidyl Peptidase-4 Inhibitor on Cardiovascular Complications in a Model of Type 2 Diabetes. PLoS One, 2016, 11: e0150745.

[3] Ha SJ, Kim W, Woo JS, et al. Preventive effects of exenatide on endothelial dysfunction induced by ischemia-reperfusion injury via KATP channels. Arterioscler Thromb Vasc Biol, 2012, 32: 474-480.

[4] Cheng XW, Murohara T, Kuzuya M, et al. GLP-1R agonists for the prevention of cardiac injury in STEMI patients undergoing PCI: Something new and promising, or not?. IJC Metabolic Endocrine, 2013, 1: 1-3.

[5] Galkina E, Ley K. Immune and inflammatory mechanisms of atherosclerosis (*). Annu Rev Immunol, 2009, 27: 165-197.

[6] Shah Z, Kampfrath T, Deiuliis JA, et al. Long-term dipeptidylpeptidase 4 inhibition reduces atherosclerosis and inflammation via effects on monocyte recruitment and chemotaxis. Circulation, 2011, 124: 2338-2349.

[7] Matsubara J, Sugiyama S, Sugamura K, et al. dipeptidyl peptidase-4 inhibitor, des-fluoro-sitagliptin, improves endothelial function and reduces atherosclerotic lesion formation in apolipoprotein E-deficient mice. J Am Coll Cardiol, 2012, 59: 265-276.

[8] Satoh-Asahara N, Sasaki Y, Wada H, et al. A dipeptidyl peptidase-4inhibitor, sitagliptin, exerts anti-inflammatory effects in type 2 diabetic patients. Metabolism, 2013, 62: 347-351.

[9] Mitra S, Deshmukh A, Sachdeva R, et al. Oxidized low-density lipoprotein and atherosclerosis implications in antioxidant therapy. Am J Med Sci, 2011, 342: 135-142.

[10] Monami M, Lamanna C, Desideri CM, et al. DPP-4 inhibitors and lipids: systematic review and meta-analysis. Adv Ther, 2012, 29: 14-25.

[11] Tremblay AJ, Lamarche B, Deacon CF, et al. Effect of sitagliptin therapy on postprandial lipoprotein levels in patients with type 2 diabetes. Diabetes Obes Metab, 2011, 13: 366-373.

[12] 黨愛民, 呂納強. 高血壓合并糖尿病患者血壓管理策略. 中國循環(huán)雜志, 2015, 30: 721-722.

[13] Pacheco BP, Crajoinas RO, Couto GK, et al. Dipeptidyl peptidase IV inhibition attenuates blood pressure rising in young spontaneously hypertensive rats. J Hypertens, 2011, 29: 520-528.

[14] Shah Z, Pineda C, Kampfrath T, et al. Acute DPP-4 inhibition modulates vascular tone through GLP-1 independent pathways. Vascul Pharmacol, 2011, 55: 2-9.

[15] Anagnostis P, Athyros VG, Adamidou F, et al. Glucagon-like peptide-1-based therapies and cardiovascular disease: looking beyond glycaemic control. Diabetes Obes Metab, 2011, 13: 302-312.

[16] Fonseca-Garcia C, Leon-Ramirez CG, Ruiz-Herrera J. The regulation of different metabolic pathways through the Pal/Rim pathway in Ustilago maydis. FEMS Yeast Res, 2012, 12: 547-556.

[17] Marguet D, Baggio L, Kobayashi T, et al. Enhanced insulin secretion and improved glucose tolerance in mice lacking CD26. Proc Natl Acad Sci USA, 2000, 97: 6874-6879.

[18] 張健, 王運紅. 心力衰竭藥物治療的新進展. 中國循環(huán)雜志, 2016, 31: 518-520.

[19] Miyoshi T, Nakamura K, Yoshida M, et al. Effect of vildagliptin, a dipeptidyl peptidase 4 inhibitor, on cardiac hypertrophy induced by chronic beta-adrenergic stimulation in rats. Cardiovasc Diabetol, 2014, 13: 43.

[20] Calle MC, Fernandez ML. Inflammation and type 2 diabetes. Diabetes Metab, 2012, 38: 183-191.

[21] Kobayashi M, Nakamura K, Kusano KF, et al. Expression of monocyte chemoattractant protein-1 in idiopathic dilated cardiomyopathy. Int J Cardiol, 2008, 126: 427-429.

[22] Green JB, Bethel MA, Armstrong PW, et al. Effect of Sitagliptin on Cardiovascular Outcomes in Type 2 Diabetes. N Engl J Med, 2015, 373: 232-242.

[23] Filion KB, Azoulay L, Platt RW, et al. A Multicenter Observational Study of Incretin-based Drugs and Heart Failure. N Engl J Med, 2016, 374: 1145-1154.

[24] Scirica BM, Bhatt DL, Braunwald E, et al. Saxagliptin and cardiovascular outcomes in patients with type 2 diabetes mellitus. N Engl J Med, 2013, 369: 1317-1326.

[25] Zannad F, Cannon CP, Cushman WC, et al. Heart failure and mortality outcomes in patients with type 2 diabetes taking alogliptin versus placebo in EXAMINE: a multicentre, randomised, double-blind trial. Lancet, 2015, 385: 2067-2076.

[26] Rosenstock J, Marx N, Kahn SE, et al. Cardiovascular outcome trials in type 2 diabetes and the sulphonylurea controversy: rationale for the active-comparator CAROLINA trial. Diab Vasc Dis Res, 2013, 10: 289-301.

[27] Chua S, Lee FY, Tsai TH, et al. Inhibition of dipeptidyl peptidase-IV enzyme activity protects against myocardial ischemia-reperfusion injury in rats. J Transl Med, 2014, 12: 357.

[28] Moncada S, Palmer RM, Higgs EA. Nitric oxide: physiology, pathophysiology, and pharmacology. Pharmacol Rev, 1991, 43: 109-142.

[29] Kroller-Schon S, Knorr M, Hausding M, et al. Glucose-independent improvement of vascular dysfunction in experimental sepsis by dipeptidyl-peptidase 4 inhibition. Cardiovasc Res, 2012, 96: 140-149.

[30] Read PA, Khan FZ, Heck PM, et al. DPP-4 inhibition by sitagliptin improves the myocardial response to dobutamine stress and mitigates stunning in a pilot study of patients with coronary artery disease. Circ Cardiovasc Imaging, 2010, 3: 195-201.

[31] White WB, Cannon CP, Heller SR, et al. Alogliptin after acute coronary syndrome in patients with type 2 diabetes. N Engl J Med, 2013, 369: 1327-1335.

[32] Green JB, Bethel MA, Armstrong PW, et al. Effect of Sitagliptin on Cardiovascular Outcomes in Type 2 Diabetes. N Engl J Med, 2015, 373: 232-242.

[33] Mita T, Katakami N, Shimomura I, et al. Response to Comment on Mita et al. Sitagliptin Attenuates the Progression of Carotid Intima-Media Thickening in Insulin-Treated Patients With Type 2 Diabetes: The Sitagliptin Preventive Study of Intima-Media Thickness Evaluation (SPIKE): A Randomized Controlled Trial. Diabetes Care, 2016, 39: 455-464.

[34] Mita T, Katakami N, Yoshii H, et al. Alogliptin, a Dipeptidyl Peptidase 4 Inhibitor, Prevents the Progression of Carotid Atherosclerosis in Patients With Type 2 Diabetes: The Study of Preventive Effects of Alogliptin on Diabetic Atherosclerosis (SPEAD-A). Diabetes Care,2016,39: 139-148.

2016-06-13）

（編輯：漆利萍）

國家自然科學基金（81260068，81560240）；韓國科技部火炬計劃（生物R&D:2010-0019913）；吉林省教育廳＂十二五＂科學技術研究項目（吉教科合字2015第5號）；延邊大學科技發(fā)展計劃項目(延大科合字2014第33號)

133000 吉林省延吉市，延邊大學附屬醫(yī)院 心血管內科（楊光），重癥監(jiān)護病房（類延娜）

楊光 博士 碩士研究生導師 主要研究方向：心血管病臨床與基礎研究 Email：minyouli0728@163.com 通訊作者：成憲武Email：chengxw0908@163.com

R54

A

1000-3614（2017）03-0297-04

10.3969/j.issn.1000-3614.2017.03.022