李 崢，尹茂山，王 寅，尹華靜，吳 爽，戴學(xué)棟，王慶利，黃芳華，于 冰

（國家藥品監(jiān)督管理局藥品審評中心，北京 100022）

鈉-葡萄糖協(xié)同轉(zhuǎn)運蛋白2（sodium-glucose co-transporter 2，SGLT2）（又稱 SLC5A2）抑制劑類降糖藥物因不影響胰島素和胰高血糖素分泌調(diào)節(jié)通路，低血糖風(fēng)險相對較小，因此近年來全球糖尿病治療藥物研發(fā)的熱點，且已有多個產(chǎn)品在中國和歐美等國家和地區(qū)上市。該類藥物對經(jīng)飲食和鍛煉控制不佳的2型糖尿?。╰ype 2 diabetes mellitus，T2DM）患者具有降低體重、改善血糖和血脂及保護(hù)血管等作用，但存在影響骨代謝的風(fēng)險。骨代謝是一個動態(tài)過程，骨代謝平衡是保證骨骼健康的關(guān)鍵因素。參與骨代謝過程的細(xì)胞中，成骨細(xì)胞主要參與骨形成過程，而破骨細(xì)胞則決定了骨吸收過程。成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞等通過分泌因子以旁分泌的方式互相調(diào)控，維持骨細(xì)胞代謝的動態(tài)平衡，以保證骨骼的健康。同時，這些細(xì)胞分泌的細(xì)胞因子參與調(diào)控其他組織器官的功能，骨骼起到內(nèi)分泌器官的作用，如骨細(xì)胞分泌的成纖維生長因子23調(diào)節(jié)腎中磷酸鹽代謝和維生素D3的合成，抑制甲狀旁腺合成和分泌甲狀旁腺激素。由成骨細(xì)胞合成、破骨細(xì)胞羧化產(chǎn)生的骨鈣素進(jìn)入血液循環(huán)，可作用于脂肪、肝、肌肉和胰腺等組織器官，刺激胰島素的分泌和合成，增加對胰島素的敏感性，增強(qiáng)對糖原和脂肪酸的消耗來調(diào)控機(jī)體的能量代謝[1]。目前SGLT2抑制劑類降糖藥物對糖尿病患者骨代謝影響的機(jī)制尚不明確，成為開發(fā)過程中重點關(guān)注的問題。在SGLT2抑制劑類降糖藥物的早期開發(fā)中，通過非臨床毒理學(xué)試驗可提示骨增生、鈣穩(wěn)態(tài)失衡和骨轉(zhuǎn)換標(biāo)志物等方面的變化，從而有效開展藥物結(jié)構(gòu)改善、限制藥物劑量或終止藥物開發(fā)，以優(yōu)化藥物研發(fā)、預(yù)防或降低毒性發(fā)生并降低藥物開發(fā)風(fēng)險，為臨床用藥安全提供依據(jù)。以下以已上市SGLT2抑制劑類降糖藥物為例，基于非臨床安全性數(shù)據(jù)討論該類藥物對骨代謝標(biāo)志物、骨密度和骨折率的影響，分析非臨床研究對臨床風(fēng)險的提示作用。

1 SGLT2抑制劑的作用機(jī)制

SGLT在葡萄糖重吸收中發(fā)揮作用，主要包括SGLT1和SGLT2 2種[2]。SGLT1分布于小腸、骨骼肌、心臟和腎等，SGLT2幾乎僅在腎近曲小管的頂膜表達(dá)[3-4]。SGLT1和SGLT2在腎葡萄糖重吸收中發(fā)揮重要作用。在人和嚙齒類動物腎中，SGLT2位于腎近端小管S1和S2段的刷狀緣膜（brush border membrane），SGLT1位于遠(yuǎn)端小管S3段的刷狀緣膜[4-5]。高容量、低親和力的SGLT2以1∶1比例轉(zhuǎn)運Na+和葡萄糖進(jìn)入基底細(xì)胞，經(jīng)基底側(cè)的葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白2（glucose transporter 2，GLUT2）將葡萄糖交換至組織間隙，Na+經(jīng)Na+-K+-ATP酶排出基底細(xì)胞；低容量和高親和力的SGLT1以 2∶1 比例轉(zhuǎn)運 Na+和葡萄糖[4，6-7]。SGLT2 利用Na+的電化學(xué)梯度勢能逆濃度梯度轉(zhuǎn)運葡萄糖重新入血，SGLT2介導(dǎo)≥90%葡萄糖的重吸收，而＜10%則由SGLT1完成重吸收[8]。SGLT2抑制劑通過降低腎對葡萄糖的重吸收，降低T2DM患者血糖水平。SGLT2屬于溶質(zhì)載體，不依賴于葡萄糖依賴的胰島素途徑，單藥治療和聯(lián)合用藥均能有效控制T2DM患者血糖。與其他降糖類藥物相比，其低血糖和體重增加等不良反應(yīng)風(fēng)險降低，可用于不同程度胰島素耐受和β細(xì)胞功能受損患者的治療。

2 已上市的SGLT2抑制劑類降糖藥物

全球已獲批上市的SGLT2抑制劑類降糖藥物有 達(dá)格列凈（dapagliflozin）、卡格列凈（canagliflozin）、托 格列 凈（tofogliflozin）、魯 格列 凈（luseogliflozin）、依格列凈（ipragliflozin）、恩格列凈（empagliflozin）、艾格列凈（ertugliflozin）和索格列凈（sotagliflozin）單藥及其組成的復(fù)方制劑，另有多個尚處于臨床研究階段。美國食品藥品監(jiān)督管理局（Food and Drug Administration，F(xiàn)DA）批準(zhǔn)上市的此類藥物分別是：①卡格列凈（Invokana）和卡格列凈/鹽酸二甲雙胍（canagliflozin/metformin hydrochloride，Invokamet/Invokamet XR）；② 達(dá)格列凈（Farxiga）、達(dá)格列凈/鹽酸二甲雙胍（dapagliflozin/metformin，Xigduo XR）、達(dá)格列凈/沙格利平（dapagliflozin/saxaglipin，Qtern）和達(dá)格列凈/沙格利平/鹽酸二甲雙胍（dapagliflozin/saxaglipin/metformin hydrochloride，Qternmet XR）；③ 恩格列凈（Jardiance）、恩格列凈/利納格列汀/鹽酸二甲雙胍（empagliflozin/linagliptin/metformin hydrochloride，Trijardy XR）和恩格列凈/鹽酸二甲雙胍（empagliflozin/metformin hydrochloride，Synjardy/Synjardy XR）、恩格列凈/利納格列?。╡mpagliflozin/linagliptin，Glyxambi）；④ 艾格列凈（Steglatro）、艾格列凈/鹽酸二甲雙胍（ertugliflozin/metformin hydrochloride，Segluromet）和艾格列凈/西他列?。╡rtugliflozin/sitagliptin，Steglujan）。多項此類藥物臨床試驗結(jié)果表明，SGLT2抑制劑不僅可降低T2DM的血糖，還能降低患者收縮壓和舒張壓，減輕體重，改善蛋白尿和尿酸，增加血細(xì)胞比容；此外，該類藥物還能通過調(diào)節(jié)腎血流灌注、抑制腎炎癥及降低腎間質(zhì)纖維化來改善腎功能的轉(zhuǎn)歸[9]。

目前，恩格列凈、恩格列凈/二甲雙胍片、卡格列凈、達(dá)格列凈、達(dá)格列凈/二甲雙胍緩釋片和艾格列凈等原研產(chǎn)品已在國內(nèi)獲批上市。部分SGLT2抑制劑類降糖藥物的國內(nèi)仿制藥已有上市，如達(dá)格列凈片、恩格列凈片和卡格列凈片。國內(nèi)企業(yè)開發(fā)的同類藥物包括萬格列凈（wanpagliplozin）、焦谷氨酸榮格列凈（rongliflozin）、泰格列凈（tianagliflozin）、艾格列凈（alligliflozin）、加格列凈（janagliflozin）和脯氨酸恒格列凈（henagliflozein proline）等。

此外，首個SGLT1/SGLT2雙效口服抑制劑索格列凈于2019年4月26日獲歐洲藥物管理局（European Medicines Agency，EMA）批準(zhǔn)上市，商品名為Zynquista，獲批用作胰島素的輔助藥物，用于接受最優(yōu)劑量胰島素治療仍血糖控制不佳的T1DM患者（體重指數(shù)≥27 kg·m-2）。部分藥企正在開發(fā)SGLT2抑制劑用于T1DM的治療。2018年12月，安斯泰來的伊格列凈L-脯氨酸（ipragliflozin L-proline，Suglat）獲日本批準(zhǔn)用于治療T1DM患者，阿斯利康的達(dá)格列凈（Forxiga）獲歐盟和日本批準(zhǔn)治療T1DM患者。

3 已上市SGLT2抑制劑類降糖藥物骨代謝相關(guān)不良反應(yīng)

T2DM導(dǎo)致骨折風(fēng)險升高的機(jī)制尚未明確，可能是一系列因素（包括跌倒的風(fēng)險增加、局部骨量減少以及骨質(zhì)受損）綜合作用的結(jié)果[10-11]。另外，治療糖尿病的藥物也可能增加骨折風(fēng)險，深入研究治療糖尿病藥物對骨代謝的影響及其作用機(jī)制有助于指導(dǎo)T2DM患者的臨床用藥[11]。從已上市SGLT2抑制劑類降糖藥物的臨床數(shù)據(jù)分析，該類藥物存在骨折和截肢風(fēng)險等骨代謝相關(guān)不良反應(yīng)[12-15]。SGLT2抑制劑類降糖藥物可能通過促進(jìn)磷酸鹽重吸收、刺激甲狀旁腺激素分泌及降低骨密度而增加骨折的風(fēng)險[16-17]。使用SGLT2抑制劑聯(lián)合用藥治療糖尿病時可能會發(fā)生低血糖，可能會增加跌倒和骨折的風(fēng)險。SGLT2抑制劑類降糖藥物一般不引起低血糖，當(dāng)與其他降糖藥物聯(lián)合應(yīng)用時需調(diào)整胰島素或磺脲類藥物等聯(lián)合用藥的劑量，以最大限度地降低低血糖風(fēng)險[18]。此外，SGLT2抑制劑類降糖藥物可誘導(dǎo)滲透性利尿，導(dǎo)致體位性低血壓，也可能加重跌倒風(fēng)險[19]。美國FDA分別于2015和2016年要求強(qiáng)生公司的糖尿病治療藥物卡格列凈說明書中補(bǔ)充增加骨折和下肢（主要是腳趾）截肢風(fēng)險[20]，而2020年8月宣布刪除卡格列凈說明書中有關(guān)截肢風(fēng)險的黑框警告，涉及產(chǎn)品包括卡格列凈、卡格列凈/二甲雙胍和卡格列凈/緩釋二甲雙胍，美國FDA刪除黑框警告的決定是基于對3個新的臨床試驗的審查[18，21]。但卡格列凈的截肢風(fēng)險仍然存在，并在說明書“警告和注意事項”部分進(jìn)行了描述。因此，對擬使用該類藥物的高危糖尿病患者（如高齡、心血管高危風(fēng)險和低腎小球濾過率）應(yīng)進(jìn)行相關(guān)風(fēng)險評估。

4 SGLT2抑制劑類降糖藥物骨相關(guān)的非臨床安全性案例分析

非臨床研究中動物年齡如老齡動物（骨骼穩(wěn)定生長期）和幼齡動物（骨骼快速成長期）、動物種屬如大鼠和犬、給藥劑量及相關(guān)指標(biāo)檢測時間等，在骨代謝方面的毒性表現(xiàn)可能存在較大差異。非臨床研究結(jié)果多用于提示臨床相關(guān)風(fēng)險，但這些骨代謝異常與臨床的相關(guān)性尚不清楚。

4.1 卡格列凈

卡格列凈對大鼠的主要毒性靶器官為腎和骨，其中骨的改變包括在骨小梁（骨松質(zhì)）中的急性作用和在骨密質(zhì)中的慢性作用[22]。對骨小梁的急性作用僅見于大鼠由高鈣吸收引起的毒性作用，而老齡大鼠和犬的骨密度和強(qiáng)度下降可能與體重減輕和鈣代謝相關(guān)?？ǜ窳袃舾邉┝拷M〔≥人用最大推薦劑量的12倍（12 times maximum recommended dose for human use，12×MRHD〕給藥4 d即可見大鼠骨質(zhì)增生，低劑量組（＜1×MRHD）發(fā)生時間較遲，對成長期大鼠更為明顯，并對鈣和骨代謝標(biāo)志物產(chǎn)生影響。幼齡大鼠于出生后第21～90天經(jīng)口給予卡格列凈≥20 mg·kg-1組可見胸骨和膝關(guān)節(jié)骨小梁增生的發(fā)生率和嚴(yán)重程度呈劑量依賴性，大鼠和犬分別給予卡格列凈高達(dá)每天100 mg·kg-1均可見鈣穩(wěn)態(tài)破壞，其中大鼠可見股骨和（或）脛骨骨小梁增生（≥20 mg·kg-1）、軟組織鈣化、高鈣尿和骨代謝標(biāo)志物變化，血清1，25-二羥維生素D和甲狀旁腺激素水平持續(xù)降低，降鈣素和骨鈣素降低，血清磷、鎂呈劑量依賴性增加；骨脆性和骨折增加。犬骨代謝相關(guān)標(biāo)志物和骨組織未見明顯變化。綜上分析，卡格列凈誘導(dǎo)的鈣吸收增加可能是骨質(zhì)增生的主要原因，而防止由卡格列凈引起的碳水化合物吸收不良可能預(yù)防骨質(zhì)增生和鈣尿的發(fā)生[23]。

4.2 達(dá)格列凈

大鼠連續(xù)6個月每天經(jīng)口給予達(dá)格列凈5，25和150 mg·kg-1，主要毒性包括骨小梁及組織鈣化增加，可能與鈣穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)和尿鈣排泄增加相關(guān)。而對大鼠腸道SGLT1的脫靶抑制，可能增加鈣吸收，使血鈣水平升高、骨小梁及組織鈣化增加。但與大鼠相比，達(dá)格列凈對人SGLT1的親和力較低，因此對人SGLT1的脫靶抑制作用較弱。大鼠2年致癌性試驗中可見骨小梁增加（暴露量約為臨床人用劑量下暴露量的129倍），導(dǎo)致骨量、骨密度和骨強(qiáng)度增加，對骨的影響呈劑量和時間依賴性。在犬1年毒理學(xué)試驗中，高劑量（每天120 mg·kg-1）組未見犬骨骼的結(jié)構(gòu)變化，但可見血清1，25-二羥維生素D和尿脫氧吡啶啉降低，各劑量組尿鈣排泄增加[24]。達(dá)格列凈在幼齡大鼠重復(fù)2個月給藥毒性試驗中，75 mg·kg-1（1086×MRHD）組可見骨小梁輕度增生[25]。SGLT1的脫靶抑制作用也可能是骨代謝相關(guān)毒性反應(yīng)的影響因素之一。

4.3 恩格列凈

恩格列凈對動物骨骼的影響并不典型，僅在大鼠2年致癌性試驗中可見鈣穩(wěn)態(tài)破壞。大鼠經(jīng)口給予恩格列凈每天300和700 mg·kg-1，可見骨小梁增生、軟組織鈣化、高鈣尿和骨骼生物標(biāo)志物等變化，血清1，25-二羥維生素D和甲狀旁腺激素水平持續(xù)下降[26]。犬52周重復(fù)給藥毒性試驗中，經(jīng)口給予恩格列凈每天300和700 mg·kg-1，可見骨代謝標(biāo)志物骨鈣素和堿性磷酸酶增加，但未見骨組織病理改變[27]。有研究報道，繼發(fā)于腸道SGLT1抑制的碳水化合物吸收不良和滲透性利尿?qū)е碌拟}或磷酸鹽流失均是鈣穩(wěn)態(tài)失衡的原因[27]。

4.4 艾格列凈

艾格列凈的毒理學(xué)試驗表明，SD大鼠每天1次經(jīng)口給予艾格列凈100 mg·kg-1（雄性：288×MRHD；雌性：590×MRHD）（持續(xù)給藥6個月）可見鈣穩(wěn)態(tài)破壞及對骨骼的影響，包括血鈣和尿鈣增加，甲狀旁腺激素降低，骨質(zhì)增生、胸骨和股骨骨小梁增加[28]。幼齡大鼠于出生后第21～90天，每天1次經(jīng)口給予艾格列凈5，25和250 mg·kg-1。結(jié)果表明，25和250 mg·kg-1雌雄幼齡大鼠均可見總骨密度增加，主要歸因于骨小梁密度增加，股骨干骺端總骨、骨小梁和皮質(zhì)/皮質(zhì)下骨礦物質(zhì)含量和骨密度呈劑量依賴性增加[28]。表明艾格列凈對可導(dǎo)致幼齡大鼠骨骼發(fā)育、生長和（或）成熟缺陷，且不可逆[28]。

5 已上市SGLT2抑制劑類降糖藥物骨相關(guān)的臨床安全性數(shù)據(jù)分析

非臨床研究表明，卡格列凈和達(dá)格列凈給藥后大鼠均可觀察到尿鈣增加、骨質(zhì)增生（骨小梁體積增加），甲狀旁腺激素、1，25-二羥維生素D等骨代謝標(biāo)志物水平降低[29]。但在臨床Ⅰ期和Ⅱ期試驗中，受試者血清磷酸或鈣水平未見統(tǒng)計學(xué)意義的變化[30]。在Ⅲ期試驗（DIA3010）中，受試者血清骨吸收標(biāo)志物β膠原特殊序列（β-collagen specific sequence）和骨形成標(biāo)志物Ⅰ型前膠原N端原肽（N-terminal propeptide of typeⅠprocollagen）呈劑量依賴性升高，但骨密度變化未見明確的臨床意義[31]。一項為期104周、雙盲、安慰劑對照的臨床試驗顯示，與卡格列凈相關(guān)的髖骨礦物質(zhì)密度降低幅度很小，但具有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），而對其他部位的骨密度無影響[30，32]。Watts等[19]分析了臨床試驗中卡格列凈對骨折的影響，發(fā)現(xiàn)其對人體內(nèi)骨代謝標(biāo)志物和髖關(guān)節(jié)骨密度可見降低趨勢[22，32-33]，但這些改變的臨床意義尚不明確，可能與體重減輕相關(guān)性更大[34]。盡管一項關(guān)于SGLT2抑制劑卡格列凈心血管安全性的研究（CANVAS）表明，與安慰劑相比，卡格列凈給藥增加骨折風(fēng)險，但絕大多數(shù)試驗和薈萃分析并未證明使用SGLT2抑制劑會增加骨折風(fēng)險[35]。CANVAS研究中，卡格列凈組受試者的跌倒率高于安慰劑組且多數(shù)報道的跌倒伴骨折發(fā)生。因此，觀察到的骨折風(fēng)險增加可能與體重降低相關(guān)，而非藥物對骨骼的直接影響，也可能是偶然性因素導(dǎo)致的骨折發(fā)生率增加。達(dá)格列凈的臨床研究表明，達(dá)格列凈組血清鈣、甲狀旁腺激素和1，25-二羥維生素D的平均濃度未見明顯變化[15，36-37]；為期50周的隨訪中達(dá)格列凈組與安慰劑組之間的骨密度未見統(tǒng)計學(xué)差異[36]，總體骨折發(fā)生率略低于對照組或與對照組基本一致。恩格列凈臨床試驗未見血清鈣、甲狀旁腺激素和1，25-二羥維生素D等鈣穩(wěn)態(tài)標(biāo)志物顯著改變[38]。恩格列凈非臨床研究中觀察到的骨毒性，在治療劑量時對受試者的風(fēng)險很低[39]。

6 結(jié)語

骨質(zhì)疏松是糖尿病患者的常伴并發(fā)癥，嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量。SGLTs蛋白家族作為治療糖尿病領(lǐng)域的重要靶點，隨著新型降糖SGLT2抑制劑大量應(yīng)用于臨床，其對骨代謝的影響也受到廣泛關(guān)注。該靶點相關(guān)藥物雖然在降糖、降壓等方面表現(xiàn)良好，卻可能影響骨代謝，增加骨折風(fēng)險，尤其是在早期臨床開發(fā)中往往伴隨著骨代謝異常表現(xiàn)。從現(xiàn)有的動物研究發(fā)現(xiàn)分析，骨代謝異?？赡苁怯捎赟GLT2抑制劑對SGLT1等相關(guān)靶點也存在抑制作用，而造成的非靶效應(yīng)或脫靶毒性。在SGLT1被抑制條件下，低水平的甲狀旁腺激素與成骨細(xì)胞活性的激活和破骨細(xì)胞活性的抑制相關(guān)。在高血糖狀態(tài)下，由于SGLT1抑制和糖發(fā)酵導(dǎo)致腸道pH值降低等共同作用，從而導(dǎo)致鈣吸收增加等相關(guān)適應(yīng)性反應(yīng)，低水平的甲狀旁腺激素可降低血清鈣（激活成骨細(xì)胞和抑制破骨細(xì)胞活性）并增加血清磷濃度[28]。因此，骨代謝相關(guān)異常發(fā)現(xiàn)可能是繼發(fā)于SGLT1等非靶抑制作用，這種抑制對大鼠比對人類可能更敏感。因此，但這些骨代謝異常發(fā)現(xiàn)，在非臨床動物試驗中與臨床試驗表現(xiàn)可能存在一定差異。

綜上，非臨床研究中卡格列凈、達(dá)格列凈和恩格列凈的大鼠毒理研究結(jié)果均可見鈣穩(wěn)態(tài)破壞、骨代謝物及骨轉(zhuǎn)換生物標(biāo)志物的改變，但臨床研究中僅卡格列凈可增加骨折風(fēng)險（CANVAS研究），達(dá)格列凈、恩格列凈均未見有統(tǒng)計學(xué)意義的骨折風(fēng)險增加。這種差異的產(chǎn)生可能是因為大鼠的骨組織比人的更為敏感，導(dǎo)致SGLT2抑制劑類降糖藥物的骨毒性在臨床試驗中無法得到驗證；其次，SGLT2抑制劑類降糖藥物臨床研究中骨代謝物、骨密度和骨折率并非為主要的觀察終點，所以目前的結(jié)論還存在很多不確定性。在未來的臨床研究中，需考慮SGLT2抑制劑類降糖藥物對骨的潛在影響，進(jìn)行藥物對骨的影響（骨代謝物、骨折率、骨密度和骨轉(zhuǎn)換）的前瞻性研究，以明確SGLT2抑制劑類降糖藥物對骨的影響。在獲得更多臨床安全性數(shù)據(jù)之前，臨床研究應(yīng)充分考慮SGLT2抑制劑類降糖藥物潛在的不良反應(yīng)風(fēng)險，應(yīng)將其納入風(fēng)險控制計劃，謹(jǐn)慎用于糖尿病晚期、腎功能不全及高骨折風(fēng)險的患者。