利拉魯肽治療糖尿病性骨質(zhì)疏松機(jī)制的研究進(jìn)展＊

李能芳 ,王曉暉 ,王亞萍

（1.甘肅中醫(yī)藥大學(xué)，甘肅 蘭州 730030；2.甘肅省中醫(yī)院，甘肅 蘭州 730050）

糖尿?。╠iabetes mellitus,DM）是一種常見的慢性代謝性疾病，由各種原因致脂類、糖類、蛋白質(zhì)類三大物質(zhì)的代謝紊亂，使全身各臟器、系統(tǒng)發(fā)生功能減退及衰竭等慢性進(jìn)行性病變[1]。骨質(zhì)疏松癥（osteoporosis,OP）作為臨床上最常見的骨代謝性疾病，主要是以骨量減少、骨強(qiáng)度減低，導(dǎo)致骨脆性增加、易發(fā)生骨折為特征的疾病[2]。糖尿病性骨質(zhì)疏松（diabetic osteoporosis DOP）作為糖尿病慢性并發(fā)癥之一，嚴(yán)重影響著糖尿病患者的生活質(zhì)量。DOP 主要是在糖尿病的基礎(chǔ)上并發(fā)骨骼的顯微結(jié)構(gòu)被破壞、骨量減少，致其脆性增加，易發(fā)生骨折的一種全身代謝性骨病，主要的臨床表現(xiàn)為疼痛，門診患者大多以腰酸背痛、活動(dòng)受限及骨折等為主訴前來(lái)就診[3]。調(diào)控血糖的同時(shí)預(yù)防和治療骨質(zhì)疏松的發(fā)生是治療該病的關(guān)鍵。利拉魯肽作為一種新型的降糖藥物，不僅可以控制血糖，且自身對(duì)骨質(zhì)疏松癥有一定的治療作用。

內(nèi)源性的GLP-1 來(lái)源于腸黏膜L 細(xì)胞，與胰高血糖素肽-1 受體（GLP-1R）結(jié)合后，伴隨血中葡萄糖濃度的變化而起降糖作用，入血后由二肽基肽酶-4（DPP-4）滅活?；诖藢?duì)血糖的調(diào)控包括GLP-1 受體激動(dòng)劑及DPP-4 抑制劑兩大類，前者有艾塞那肽和利拉魯肽，后者包括沙汀類，如西格列汀、沙格列汀等。二者降血糖皆是通過(guò)改善循環(huán)中GLP-1的水平來(lái)實(shí)現(xiàn)[4]。利拉魯肽是一種人工合成的?；雀哐撬仉?1 受體激動(dòng)劑，與體內(nèi)天然GLP-1 相比，序列的相似性約占97%，非同源的僅占3%。二者分子結(jié)構(gòu)的主要區(qū)別在于前者是在后者的基礎(chǔ)上將其分子結(jié)構(gòu)中第34 位賴氨酸被精氨酸取代，且在第26 位賴氨酸上增加了一個(gè)脂肪酸側(cè)鏈[5]。與天然的GLP-1 相比，人工的GLP-1 受體激動(dòng)劑利拉魯肽既保留了治療作用，又彌補(bǔ)了天然GLP-1 的不足，故而在降糖領(lǐng)域得到廣泛的運(yùn)用。目前，臨床上對(duì)于GLP-1 受體激動(dòng)劑治療DM、OP、DOP 的機(jī)制均有一定的研究，本文就利拉魯肽對(duì)糖尿病性骨質(zhì)松的治療可能的機(jī)制進(jìn)行總結(jié)。

1 利拉魯肽治療骨質(zhì)疏松的機(jī)制

1.1 利拉魯肽對(duì)成骨細(xì)胞的影響

骨骼是一個(gè)動(dòng)態(tài)組織，要想維持其正常的功能和形態(tài)的完整性，則必須通過(guò)成骨細(xì)胞介導(dǎo)的骨形成及破骨細(xì)胞介導(dǎo)的骨吸收耦聯(lián)形成的骨轉(zhuǎn)換或骨重建來(lái)實(shí)現(xiàn)。多種因素影響著骨重建的過(guò)程，其中GLP-1 可能是影響骨重建的因素之一。在對(duì)大鼠及人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（Bone Mesenchymal Stem Cells，BMSCs）體外培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，GLP-1 受體激動(dòng)劑利拉魯肽對(duì)成骨細(xì)胞特異性轉(zhuǎn)錄因子Runx2的基因表達(dá)起到上調(diào)作用，據(jù)此得出GLP-1 受體激動(dòng)劑利拉魯肽可能是通過(guò)調(diào)解BMSCs 向成骨細(xì)胞的轉(zhuǎn)化來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)骨代謝的保護(hù)作用。有研究[6]顯示：GLP-1 受體激動(dòng)劑利拉魯肽可以上調(diào)股骨組織中Runt 相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子2（Runx2）、Ⅰ型膠原mRNA（Coll m RNA）等成骨標(biāo)志物的表達(dá)，同時(shí)使成骨細(xì)胞數(shù)目增加，促進(jìn)新生骨小梁形成，增加骨小梁厚度，改善骨小梁結(jié)構(gòu)。由此可見，GLP-1 受體激動(dòng)劑利拉魯肽對(duì)成骨細(xì)胞有一定的作用。Ma 等[7]也通過(guò)檢測(cè)基因表達(dá)發(fā)現(xiàn)，GLP-1 顯著增加骨形成標(biāo)志物Runx2、堿性磷酸酶（ALP）、Coll 及成骨細(xì)胞mRNA的表達(dá)。另有研究[8]表明：經(jīng)利拉魯肽干預(yù)4 周的2型糖尿病大鼠血清中的I 型膠原交聯(lián)羧基端CTX-1以及抗酒石酸酸性磷酸酶TrACP 水平可降低，這與楊麗娜[9]等對(duì)GLP-1 受體激動(dòng)劑利拉魯肽對(duì)糖皮質(zhì)激素性骨質(zhì)疏松大鼠的研究結(jié)果一致。綜上，GLP-1受體激動(dòng)劑利拉魯肽對(duì)糖尿病性骨質(zhì)疏松的治療機(jī)制可能是通過(guò)對(duì)成骨細(xì)胞的正向調(diào)節(jié)。

1.2 利拉魯肽對(duì)破骨細(xì)胞的影響

破骨細(xì)胞對(duì)骨組織中有機(jī)質(zhì)和無(wú)機(jī)礦物質(zhì)有降解作用，破骨細(xì)胞的形成障礙及其活性異常均能導(dǎo)致骨質(zhì)疏松。作為影響破骨細(xì)胞功能的重要信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路之一的保護(hù)素（osteoprotegerin，OPG）、細(xì)胞核因子kB 受體活化因子配基（recepyor activator of nuclear factor-k B ligand,RANKL）、細(xì)胞核因子kB受體活化因子（recepyor activator of nuclear factor-k B,RANK）是目前研究的熱點(diǎn)。該通路中OPG 是一種蛋白，由成骨細(xì)胞產(chǎn)生，屬腫瘤壞死因子（TNFR）一員，主要促進(jìn)骨正常礦化，通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)抑制作用，使破骨細(xì)胞的不能正常的分化，致其成熟的部分走向凋亡，骨吸收減少。RANKL 的作用則正好與OPG 相反，此二者的平衡是維持正常骨重建穩(wěn)態(tài)的關(guān)鍵。故而OPG/RANKL 比率通過(guò)直接影響破骨細(xì)胞的功能及細(xì)胞分化程度，影響骨代謝。有研究[10]發(fā)現(xiàn)：用GLP-1 受體激動(dòng)劑利拉魯肽高、低劑量干預(yù)糖尿病大鼠4W 后其骨密度無(wú)明顯變化，但二者血清中OPG/RANKL 的比率增高，認(rèn)為GLP-1 受體激動(dòng)劑利拉魯肽可以影響循環(huán)OPG、RANKL 的表達(dá)水平，推測(cè)GLP-1 類似物利拉魯肽對(duì)骨代謝的影響是通過(guò)該通路抑制骨吸收，促進(jìn)骨形成。另RANKL 與破骨前體細(xì)胞和成熟的破骨細(xì)胞表面表達(dá)的RANKL 受體相結(jié)合，促進(jìn)破骨細(xì)胞的活化及分化，并抑制其凋亡[11]，故其高表達(dá)可影響骨代謝。GLP-1受體激動(dòng)劑利拉魯肽能夠影響破骨細(xì)胞的數(shù)量和功能，分別給卵巢切除模型小鼠予以利拉魯肽、艾塞那肽和生理鹽水干預(yù)后發(fā)現(xiàn)：艾塞那肽組中破骨數(shù)量增加與其劑量有關(guān)；利拉魯肽組出現(xiàn)破骨細(xì)胞數(shù)量增加時(shí)的劑量為100nmol/L，這與上面一實(shí)驗(yàn)中的GLP-1 對(duì)破骨細(xì)胞的數(shù)量影響結(jié)果雖不同，但在該實(shí)驗(yàn)中破骨細(xì)胞的骨吸收率降低，總的來(lái)說(shuō)仍然減少了骨吸收[12]。

2 利拉魯肽治療糖尿病的機(jī)制

2.1 降血糖

作為新一代以腸促胰素為基礎(chǔ)的降糖藥，GLP-1 受體激動(dòng)劑利拉魯肽無(wú)論單用還是和其他類型的降糖藥聯(lián)用，均具有良好的降糖效果，能迅速、高效的降低糖化血紅蛋白水平及血糖。研究[13]顯示其降糖作用主要與以下幾個(gè)方面相關(guān)：①抑制餐后胰高血糖素的分泌，減少肝糖原的釋放；②使胰島素敏感性增強(qiáng)；③通過(guò)影響飲食相關(guān)的中樞降低食欲；④增加組織對(duì)葡萄糖的攝取。血糖的升高不僅會(huì)會(huì)使骨代謝紊亂，同時(shí)血中葡萄糖的升高，會(huì)導(dǎo)致原尿中的糖也升高，超過(guò)腎小球重吸收的能力，進(jìn)而終尿中葡萄糖升高，滲透壓升高，出現(xiàn)滲透性利尿，使鈣離子隨尿大量丟失；還抑制了腎小管對(duì)鈣離子的重吸收，從而引發(fā)甲狀旁腺素（PTH）增加，使破骨細(xì)胞的活性及鈣磷動(dòng)員增加，造成骨質(zhì)脫鈣，骨密度下降，最終導(dǎo)致DOP[14]。而GLP-1 受體激動(dòng)劑利拉魯肽能使細(xì)胞內(nèi)cAMP 升高，鈣離子通道開放，鉀離子通道關(guān)閉，細(xì)胞內(nèi)鈣離子的濃度升高，促進(jìn)胰腺細(xì)胞的增生，合成胰島素增加，降低血糖[15]。綜上，GLP-1 受體激動(dòng)劑利拉魯肽通過(guò)以上機(jī)制來(lái)降低血糖，進(jìn)而降低糖尿病性骨質(zhì)疏松的發(fā)生。

2.2 保護(hù)β 細(xì)胞

在2 型糖尿病患者的研究中[16]顯示，GLP-1 受體激動(dòng)劑利拉魯肽改善血糖作用不僅僅是通過(guò)胰島素分泌來(lái)調(diào)節(jié)，更重要它可以與β 細(xì)胞膜上相應(yīng)的受體相結(jié)合，激活β 細(xì)胞新生和分化，并阻礙β細(xì)胞的凋亡，進(jìn)而使β 細(xì)胞數(shù)目增加。在糖耐量功能修復(fù)中，GLP-1 類似物利拉魯肽有加快胰島素分泌多肽降解的作用，從而加速胰島β 細(xì)胞再生[17]。其相關(guān)的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明[18]，體內(nèi)外皆提示，GLP-1 受體激動(dòng)劑利拉魯肽通過(guò)抑制氧化應(yīng)激及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激抑制β 細(xì)胞凋亡，促進(jìn)β 細(xì)胞再生和修復(fù)，進(jìn)而提高β 細(xì)胞質(zhì)量和數(shù)量。也有研究[19]表明，GLP-1 受體激動(dòng)劑利拉魯肽改善胰島素β 細(xì)胞功能的作用機(jī)制可能是通過(guò)提高β 細(xì)胞分泌空腹胰島素（Fins）,抑制胰高血糖素分泌，抑制葡萄糖依賴促胰島素釋放多肽降解，促進(jìn)胰島β 細(xì)胞再生。另有實(shí)驗(yàn)[20]表明，GLP-1 受體激動(dòng)劑利拉魯肽保護(hù)胰島β 細(xì)胞的作用機(jī)制也可能是通過(guò)上調(diào)B 淋巴細(xì)胞瘤-2 基因（Bcl-2）的表達(dá)水平，下調(diào)Bcl-2-AssociateX 蛋白（Bax）及Caspase-3 表達(dá)水平，從而抑制胰島β 細(xì)胞的凋亡。同時(shí)GLP-1 類似物利拉魯肽能夠抑制糖尿病患者肝糖原的輸出量，阻礙糖異生進(jìn)行，刺激胰島β 細(xì)胞可以更好的增殖，控制β 細(xì)胞的凋亡[21]。

3 利拉魯肽治療糖尿病性骨質(zhì)疏松的其他機(jī)制

3.1 利拉魯肽對(duì)瘦素的影響

越來(lái)越多的數(shù)據(jù)證明:肥胖導(dǎo)致骨密度降低，這可能與瘦素分泌過(guò)多有關(guān)，且瘦素與肥胖呈正相關(guān)。伴隨年齡的增長(zhǎng)，老年人體內(nèi)瘦體組織與內(nèi)臟脂肪的比例發(fā)生改變，特別是老年絕經(jīng)女性。且調(diào)查發(fā)現(xiàn)骨質(zhì)疏松在肥胖女性老年人的發(fā)生率大于非肥胖者，因此認(rèn)為骨質(zhì)疏松發(fā)病機(jī)制的一個(gè)重要調(diào)節(jié)因素可能是瘦素。它同時(shí)作為糖尿病和骨質(zhì)疏松癥的誘因，使糖尿病伴有肥胖的患者患DOP 的風(fēng)險(xiǎn)大大提高。瘦素是由肥胖基因編碼并由脂肪細(xì)胞分泌的一種蛋白質(zhì)激素，瘦素對(duì)體質(zhì)量的影響，可通過(guò)下丘腦調(diào)節(jié)中樞攝食減少，增加能量消耗[23]。瘦素要發(fā)揮其生理功能需要與其特異性受體相結(jié)合，現(xiàn)已證實(shí)瘦素存在于多種骨細(xì)胞，說(shuō)明瘦素骨組織也有作用[24]。瘦素的中樞作用可能是通過(guò)其對(duì)下丘腦神經(jīng)肽影響而實(shí)現(xiàn)，瘦素在下丘腦與受體結(jié)合，直接抑制神經(jīng)肽Y mRNA 表達(dá)，使神經(jīng)肽Y 的產(chǎn)生降低，通過(guò)與下丘腦受體結(jié)合而阻止骨形成[25]。Hogan 等[26]實(shí)驗(yàn)結(jié)果也顯示：GLP-1 受體激動(dòng)劑利拉魯肽可以使肥胖2 型糖尿病患者血清瘦素呈降低趨勢(shì)，可能與利拉魯肽降低炎性反應(yīng)相關(guān)。這進(jìn)一步證明了利拉魯肽通過(guò)對(duì)瘦素的下調(diào)作用，進(jìn)而影響骨質(zhì)疏松的發(fā)生。GLP-1 受體激動(dòng)劑利拉魯肽對(duì)瘦素的調(diào)節(jié)主要是通過(guò)以下幾個(gè)方面：（1）調(diào)節(jié)胰島素抵抗，改善脂肪、葡萄糖的利用；（2）通過(guò)中樞效應(yīng)抑制食欲；（3）改善瘦素的利用及反應(yīng)；（4）通過(guò)脂肪細(xì)胞減少，使瘦素分泌降低。

3.2 利拉魯肽對(duì)降鈣素、糖基化終末產(chǎn)物的影響

降鈣素能有效防止骨量的損失，并可以擴(kuò)充骨量，主要機(jī)制是通過(guò)降低破骨細(xì)胞的數(shù)目及生物活性[27]。有推論[28]示：GLP-1 受體激動(dòng)劑利拉魯肽通過(guò)對(duì)甲狀腺C 細(xì)胞分泌降鈣素，從而間接抑制骨吸收。另糖基化終產(chǎn)物是糖尿病性骨質(zhì)疏松的重要致病因素，能激活炎癥反應(yīng)，增加破骨細(xì)胞的吸收性，抑制成骨細(xì)胞的活性。近年來(lái)有研究[29]證明GLP-1受體激動(dòng)劑利拉魯肽通過(guò)對(duì)糖基化終末產(chǎn)物的影響進(jìn)而對(duì)骨量代謝起到保護(hù)作用。綜上，GLP-1 受體激動(dòng)劑利拉魯肽對(duì)糖尿病性骨質(zhì)疏松的治療可能是其對(duì)降鈣素和糖基化終產(chǎn)物的影響有關(guān)。

3.3 利拉魯肽對(duì)炎性因子的影響

白介素6（IL-6）、白介素1（IL-1）及腫瘤壞死因子（TNF-α）在骨重建中起到至關(guān)重要的作用，其中IL-6 可影響破骨細(xì)胞形成和骨吸收；IL-1 與其受體結(jié)合形成復(fù)合物而啟動(dòng)信號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng)，最終激活NF-kB，使破骨細(xì)胞形成基因的轉(zhuǎn)錄增多，導(dǎo)致破骨細(xì)胞生成增加；TNF-α 影響破骨細(xì)胞前體及骨細(xì)胞特異性轉(zhuǎn)錄因子Rnux2 誘導(dǎo)破骨細(xì)胞的生成，抑制成骨細(xì)胞的功能[30]。有研究[31]證明GLP-1 受體激動(dòng)劑利拉魯肽可以降低糖尿病患者血清中的IL-6、TNF-α 水平。也有實(shí)驗(yàn)[32]提示：GLP-1 受體激動(dòng)劑利拉魯肽對(duì)大鼠肺損傷模型中的IL-6、TNF-α 等炎性因子有下調(diào)作用。有學(xué)者[33]提出:GLP-1 受體激動(dòng)劑利拉魯肽對(duì)IL-6、TNF-α 等炎性因子的下調(diào)作用可能與其抑制了TLR4（Toll 受體4）/MyD88(髓樣細(xì)胞分化因子88)信號(hào)通路有關(guān)。

4 小結(jié)與展望

綜上所述，GLP-1 受體激動(dòng)劑利拉魯肽在臨床使用過(guò)程中有自己獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。它可以通過(guò)調(diào)節(jié)血脂，保護(hù)心血管，進(jìn)而預(yù)防和降低糖尿病大血管并發(fā)癥的發(fā)生。同時(shí)GLP-1 受體激動(dòng)劑利拉魯肽在臨床使用過(guò)程中，相較于胰島素，其降糖效果更優(yōu)，且低血糖發(fā)生率低，臨床應(yīng)用更為安全可靠[34]。另研究[35]表明：GLP-1 受體激動(dòng)劑利拉魯肽可使胃腸蠕動(dòng)及胃排空減緩，增加飽腹感，同時(shí)刺激下丘腦食欲中樞的胰島血糖素樣樣肽受體，通過(guò)反饋?zhàn)饔茫M(jìn)而抑制食欲降低體重，同時(shí)減少脂質(zhì)沉積，預(yù)防糖尿病并發(fā)大血管的發(fā)生。一項(xiàng)關(guān)于GLP-1 受體激動(dòng)劑對(duì)2 型糖尿病患者骨折風(fēng)險(xiǎn)影響的Meta 分析發(fā)現(xiàn)[36]：利拉魯肽相較于艾塞那肽等其他GLP-1 受體激動(dòng)劑，具有降低2 型糖尿病患者骨折的風(fēng)險(xiǎn)，而其他的GLP-1 受體激動(dòng)劑與2 型糖尿病患者骨折的發(fā)生無(wú)明顯的相關(guān)性。利拉魯肽作為一種新型的降糖藥物，治療糖尿病性骨質(zhì)疏松的機(jī)制主要是通過(guò)對(duì)成骨細(xì)胞、破骨細(xì)胞、及血糖本身等的影響實(shí)現(xiàn)的，但具體哪一種機(jī)制在治療中占主導(dǎo)優(yōu)勢(shì)目前尚不明確，且利拉魯肽對(duì)糖尿病性骨質(zhì)疏松治療的相關(guān)機(jī)制的研究尚不夠深入，從分子機(jī)制、轉(zhuǎn)錄控制及信號(hào)傳導(dǎo)通路等因素進(jìn)行全面研究的較少，未來(lái)可以此為切入點(diǎn)，進(jìn)行深一步的研究。另該藥的副作用還不可知，還需要進(jìn)行長(zhǎng)期、大樣本的臨床觀察，以期為臨床用藥提供參考和客觀依據(jù)。