吳夢(mèng)夢(mèng) 周迪夷

2 型糖尿?。╰ype 2 diabetes mellitus，T2DM）是一種以慢性高血糖為特征的代謝性疾病，β 細(xì)胞功能障礙和胰島素抵抗是其發(fā)病的主要機(jī)制[1]。T2DM易合并多種并發(fā)癥，對(duì)患者的身心健康造成嚴(yán)重?fù)p害，并給醫(yī)療系統(tǒng)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。近幾十年，由于人們生活方式的轉(zhuǎn)變，T2DM 發(fā)病率顯著增高，尤其是超重和肥胖患者[2]。胰高血糖素樣肽-1（glucagon like peptide-1，GLP-1）是一種腸促胰島素激素，由腸L 細(xì)胞分泌，具有促進(jìn)胰島素分泌、抑制胰高血糖素分泌、延緩胃排空、減少胰島素介導(dǎo)的葡萄糖攝取等功效[3]，其在體內(nèi)主要通過激活胰高糖素樣肽-1 受體（glucagon like peptide-1 receptor，GLP-1R）發(fā)揮作用。胰高血糖素樣肽-1 受體激動(dòng)劑（glucagon like peptide-1 receptor agonist，GLP-1RA）作為一種兼具減重、降低糖化血紅蛋白、心血管保護(hù)作用的新型降糖藥物,已廣泛應(yīng)用于T2DM 的治療。本文就GLP-1RA 對(duì)胰島β 細(xì)胞發(fā)揮保護(hù)作用的相關(guān)機(jī)制作一綜述。

1 對(duì)胰島β 細(xì)胞產(chǎn)生保護(hù)作用的4 條通路

T2DM 患者除血糖水平升高外，堆積的脂肪組織還會(huì)將大量的游離脂肪酸（free fatty acid，F(xiàn)FA）釋放到血液中。研究表明，高糖、高脂環(huán)境會(huì)導(dǎo)致胰島素抵抗和胰島β 細(xì)胞衰竭，這個(gè)過程被稱為“糖脂毒性”[4]。糖脂毒性導(dǎo)致胰島β 細(xì)胞凋亡的主要原因在于其可以觸發(fā)線粒體功能障礙、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激、氧化應(yīng)激等多種應(yīng)激途徑。而超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、谷胱甘肽過氧化物酶（glutathione peroxidases，GPx）和過氧化氫酶（catalase，CAT）在胰島β 細(xì)胞中的表達(dá)遠(yuǎn)低于其他胰腺細(xì)胞，這導(dǎo)致β 細(xì)胞抗氧化能力嚴(yán)重不足，因此胰島β 細(xì)胞極易受氧化應(yīng)激的影響而發(fā)生功能障礙甚至凋亡。反之，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激、線粒體功能障礙又可導(dǎo)致活性氧（reactive oxygen species，ROS）生成過多，進(jìn)一步加劇氧化應(yīng)激，由此表明這些應(yīng)激途徑可相互影響，共同作用于胰島β 細(xì)胞，導(dǎo)致胰島β 細(xì)胞功能障礙甚至衰竭[5]。已有研究表明，GLP-1RA 能促進(jìn)胰腺組織膽固醇外排并增強(qiáng)胰島β 細(xì)胞抗氧化能力，減少內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，促進(jìn)胰島β 細(xì)胞增殖，進(jìn)而對(duì)胰島β 細(xì)胞產(chǎn)生保護(hù)作用，相關(guān)通路有以下4 條。

1.1 核因子紅系2 相關(guān)因子2（nuclear factor erythroid-2-related factor 2，Nrf2）/抗氧化反應(yīng)元件（anti-oxidant response element，ARE）通路 ROS 對(duì)細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)起著重要作用，但高糖、高脂水平引起的ROS 過度累積會(huì)導(dǎo)致“氧化應(yīng)激”反應(yīng),破壞正常的細(xì)胞功能，甚至引起細(xì)胞凋亡[6]。研究表明，GLP-1RA 可增強(qiáng)胰島β 細(xì)胞抗氧化能力，其主要機(jī)制是對(duì)Nrf2/ARE 通路的激活。Nrf2 是調(diào)節(jié)細(xì)胞抗氧化反應(yīng)的關(guān)鍵分子，在正常情況下，Nrf2 通過Kelch 樣ECH 相關(guān)蛋白1（kelch-like ECH associated protein 1，Keap1）不斷泛素化，并在蛋白酶體中降解。而GLP-1RA 可促進(jìn)Nrf2 磷酸化，磷酸化的Nrf2 積聚在細(xì)胞核中并與抗氧化蛋白的ARE 位點(diǎn)結(jié)合，調(diào)節(jié)其下游許多抗氧化基因的轉(zhuǎn)錄，包括血紅素加氧酶-1（heme oxygenase-1，HO-1）、NAD（P）H 脫氫酶、醌氧化還原酶（quinone oxidoreductase 1，NQO1）、c-谷氨酰半胱氨酸合成酶、GPx1、谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶（glutathione-S-transferase，GST）、谷胱甘肽還原酶（gluathione reductase，GR）和SOD 等，從而使胰島β 細(xì)胞抗氧化應(yīng)激能力大大增強(qiáng)[7]。

臨床研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)GLP-1RA 治療12 個(gè)月后，糖尿病患者氧化應(yīng)激的生物標(biāo)志物硫代巴比妥酸反應(yīng)物質(zhì)（thiobarbituric acid reactive substances，TBARS）、丙二醛（malondialdehyde，MDA）水平顯著降低[8]。研究表明，GLP-1RA 可顯著降低各種不利因素誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激標(biāo)志物水平，包括SOD、GR、CAT、GPx、谷胱甘肽（glutathione，GSH），減少脂質(zhì)過氧化和非酶糖基化蛋白水平[9]。Min 等[10]通過細(xì)胞實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)100 nmmol/L 利拉魯肽可使高糖誘導(dǎo)的大鼠胰島細(xì)胞瘤細(xì)胞凋亡減少63.1%，并且降低瘤細(xì)胞ROS 表達(dá)。由此可見，GLP-1RA 對(duì)增強(qiáng)β 細(xì)胞抗氧化能力有確切作用。

1.2 AMPK/聚ADP-核糖聚合酶（poly ADP-ribose polymerase，PARP）通路 膽固醇代謝紊亂是導(dǎo)致胰島β細(xì)胞功能障礙的重要機(jī)制，維持膽固醇穩(wěn)態(tài)有助于改善胰島β 細(xì)胞的功能。ATP 結(jié)合盒轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白A1（ATPbinding cassette transporter A1，ABCA1）可使巨噬細(xì)胞中的膽固醇外排，并使之轉(zhuǎn)變成高密度脂蛋白（highdensity lipoprotein，HDL）顆粒，肝臟X 受體（liver X receptor,LXR）可以轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)ABCA1 表達(dá)[11]。PARP 是誘導(dǎo)糖尿病胰島細(xì)胞損傷的基因之一，其活性受GLP-1 下游信號(hào)AMPK 的抑制[12]，PARP 與ABCA1表達(dá)呈負(fù)相關(guān)，其可通過抑制LXR 介導(dǎo)的ABCA1 表達(dá)來調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞中的膽固醇外排[13]。在胰島β 細(xì)胞中，PARP 表達(dá)出同樣的效應(yīng)：GLP-1 及其下游信號(hào)AMPK 激活后抑制PARP，PARP 活性的下調(diào)增加了LXR 轉(zhuǎn)錄活性，促使ABCA1 表達(dá)增加，促進(jìn)膽固醇流出并降低膽固醇誘導(dǎo)的細(xì)胞毒性[14]。

研究表明，GLP-1RA 可降低正在接受他汀類藥物治療的T2DM 患者的血清LDL-C[15]；動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，肥胖糖尿病大鼠體內(nèi)ABCA1 表達(dá)明顯降低，與注射0.9%氯化鈉溶液相比，向肥胖糖尿病大鼠的胰島組織中注射艾塞那肽可明顯提高ABCA1 表達(dá)，且可顯著減少大鼠胰腺組織中的脂質(zhì)沉積和膽固醇含量[16]；皮下注射利拉魯肽（8 μg/kg）連續(xù)8 周、2 次/d 可顯著降低高糖、高脂喂養(yǎng)的db/db 小鼠血糖、TC、TG 和LDL-C 水平，減少肝臟脂質(zhì)沉積。此外，腹腔注射利拉魯肽后，小鼠巨噬細(xì)胞、血漿和糞便中的膽固醇標(biāo)志物水平顯著增高[17]。這表明，GLP-1RA 可通過促進(jìn)膽固醇外排，進(jìn)而減少脂質(zhì)對(duì)胰島β 細(xì)胞的損害，但GLP-1RA 能否使脂質(zhì)譜發(fā)生改變尚不明確。

1.3 哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）通路 mTOR 是一種絲氨酸和蘇氨酸蛋白激酶，由雷帕霉素敏感的mTORC1 和雷帕霉素不敏感的mTORC2 兩個(gè)復(fù)合物組成，GLP-1 和Ex4 均可促進(jìn)mTOR 途徑組分的磷酸化[18]，而β 細(xì)胞中mTOR1 的激活可以促進(jìn)細(xì)胞增長和增殖[19]。真核翻譯起始因子4E 結(jié)合蛋白（eIF4E-binding proteins,4EBPs）和核糖體蛋白S6 激酶1（S6 kinase 1，S6K1）是mTORC1 信號(hào)傳導(dǎo)的主要效應(yīng)子，前者控制細(xì)胞增殖，后者及其下游靶標(biāo)調(diào)節(jié)細(xì)胞大小。4E-BPs 主要通過調(diào)節(jié)細(xì)胞周期實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)胞增殖的影響：一方面4E-BPs 能選擇性地抑制調(diào)控細(xì)胞增殖的蛋白，另一方面其可調(diào)控影響細(xì)胞分裂周期的相關(guān)蛋白質(zhì)的信使RNA 來抑制細(xì)胞增殖。S6K1 的磷酸化可激活真核翻譯起始因子4A1（eukaryotic translation initiation factor 4A，eIF4A）解旋酶活性，進(jìn)而磷酸化各種核糖體蛋白并促進(jìn)翻譯[20]。兩個(gè)效應(yīng)子的激活可共同促進(jìn)β 細(xì)胞增殖、增長。

另有研究表明，艾塞那肽可完全逆轉(zhuǎn)氯氮平給藥導(dǎo)致的小鼠急性高血糖，并且隨著艾塞那肽的使用，由氯氮平引起胰島β 細(xì)胞凋亡增加、細(xì)胞增殖受抑制、細(xì)胞質(zhì)量損失完全恢復(fù)[21]。

1.4 AMPK/ULK1/2 通路 自噬是一種高度保守的細(xì)胞內(nèi)循環(huán)途徑，可在營養(yǎng)缺乏時(shí)回收受損的細(xì)胞器、蛋白質(zhì)或多余的營養(yǎng)物質(zhì)，為維持細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)和維持核心代謝功能提供能量[22]。營養(yǎng)過剩時(shí)，自噬可去除有毒的聚集體，或在蛋白質(zhì)合成增加的情況下清除未折疊的蛋白質(zhì)，以改善慢性炎癥反應(yīng)和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，進(jìn)而促使細(xì)胞存活[23]。β 細(xì)胞自噬可通過防止內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激、炎癥和氧化應(yīng)激來預(yù)防β 細(xì)胞損傷和死亡，已有研究證明β 細(xì)胞自噬受GLP-1RA 的影響[24]。GLP-1RA 的應(yīng)用會(huì)增加胰島β 細(xì)胞內(nèi)的Ca2+，使細(xì)胞內(nèi)鈣調(diào)蛋白依賴性蛋白激酶（Ca2+/Calmodulin-dependent protein kinase kinase，CaMKK）激活，進(jìn)而磷酸化AMPK[25-26]。AMPK 進(jìn)一步磷酸化由ULK-1/2、Atg13、Atg101 和FIP200 組成的ULK 復(fù)合體，其激活標(biāo)志著自噬的開始。活化的ULK-1/2 復(fù)合體依次激活由Beclin1、Vsp15、Vsp34、Atg14L 和Ambra1 組成的PtdIns3K復(fù)合體。激活的PtdIns3K 復(fù)合體轉(zhuǎn)運(yùn)到吞噬體組裝位點(diǎn)并在那里產(chǎn)生PI3P，將PI3P 結(jié)合蛋白如DFCP1 和WIPI2b 招募到PIP3 富集區(qū)，進(jìn)一步形成自噬體，開始自噬過程[27-28]。

LC3B-Ⅱ是一種自噬體膜標(biāo)志蛋白，已被確定為自噬標(biāo)志物，p62 則是自噬活性受到抑制的標(biāo)志，1-甲基-4-苯基-1，2，3，6-四氫吡啶（1-Methyl-4-phenyl-1，2，3，6-t etrahydro pyridine，MPTP）處理可導(dǎo)致小鼠自噬受損，表現(xiàn)為LC3B-Ⅱ/LC3B-Ⅰ比值降低，p62 積累。而GLP-1RA 給藥能夠降低組織中p62 的積累，并增加自噬通量，改善LC3B-Ⅱ/LC3B-Ⅰ比值[29]。另有實(shí)驗(yàn)證實(shí)，皮下注射利拉魯肽0.3 kg/mg，2 次/d，連續(xù)16 周可增加血漿中GLP-1 水平和組織GLP-1R 的表達(dá)[30]。細(xì)胞實(shí)驗(yàn)表明，GLP-1RA 可使自噬誘導(dǎo)信號(hào)ULK1 磷酸化水平增加，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中自噬體數(shù)量增加，且自噬標(biāo)志物L(fēng)C3 含量顯著增高[31]。

2 小結(jié)

GLP-1RA 能夠通過Nrf2/ARE、AMPK/PARP、mTOR1、AMPK/ULK1/2 等通路發(fā)揮作用，提高胰島β 細(xì)胞抗氧化能力、降低糖脂毒性對(duì)β 細(xì)胞的損害、促進(jìn)β 細(xì)胞功能性自噬和細(xì)胞增殖等，以提高胰島β 細(xì)胞的功能及存活率，延緩T2DM 進(jìn)展。因此GLP-1RA 作為新型降糖藥物，在發(fā)揮胰島β 細(xì)胞保護(hù)作用方面具有重要作用。但上述相關(guān)實(shí)驗(yàn)多為動(dòng)物和細(xì)胞實(shí)驗(yàn)，人體研究數(shù)據(jù)較少，并且這些通路的長期激活是否仍對(duì)胰島β 細(xì)胞產(chǎn)生保護(hù)作用尚不能完全明確，有待進(jìn)一步深入研究。