噻唑烷二酮類藥物對2型糖尿病血管內皮功能影響的研究進展

陳 麗 ，黃起壬

（南昌大學a.撫州醫學分院內科教研室，江西 撫州 344000；b.藥學院藥理教研室，南昌 330006）

2 型糖尿病（type 2 diabetes mellitus，T2DM）是目前臨床發病概率非常高的一種疾病，是胰島素抵抗伴胰島素分泌相對或絕對不足引起的一種慢性炎癥反應。早期而快速發展的血管病變是導致糖尿病具有高致殘率和病死率的主要原因，而血管內皮功能損傷是導致血管病變的啟動環節，也是糖尿病血管病變的病理生理基礎。本文就噻唑烷二酮類（thiazolidinediones，TZDs）藥物對 2 型糖尿病血管內皮功能影響研究作一綜述。

1 TZDs及其作用靶點

TZDs為一類具有2.4—二酮噻唑烷結構的化合物,包括羅格列酮、曲格列酮、吡格列酮等，臨床上主要用于2型糖尿病的治療。TZDs能顯著改善胰島素抵抗（IR）及相關代謝紊亂,是一類新型的胰島素增敏劑，TZDs通過競爭性地與PPARγ結合，調控參與脂肪前體細胞分化的多個基因的轉錄以及胰島素介導的外周組織葡萄糖的攝取，增強機體對胰島素的敏感性并起到有效的降血糖效果，除此之外還可直接作用于血管內的過氧化物酶體增殖物活化受體γ（PPARγ）發揮其血管保護作用。這些作用包括糾正血管重塑和內皮功能紊亂，抑制血管細胞的增殖和遷移，抑制炎癥因子的產生和損傷及增強粥樣硬化斑塊穩定性等。

2 過氧化物酶體增殖物激活受體（PPARs）分布及功能

PPARs是一類配體激活核轉錄因子，屬于核受體超家族成員。目前發現PPARs有3種亞型:PPARα（NR1C1）、PPARβ/δ（NR1C2）和 PPARγ（NR1C3）［1］。PPARγ被發現在人類有4種亞型PPARγ1、PPARγ2、PPARγ3、PPARγ4。 PPARγ 基因位于染色體3p25，上述4種亞型的基因基本相同。PPARγ1表達很廣泛，在脂肪組織、脾臟、外周血淋巴細胞、肝臟及骨骼肌均有表達，PPARγ2主要表達于脂肪細胞［2］，PPARγ3僅表達于巨噬細胞和大腸。各亞型組織分布的不同，在體內發揮的作用也不相同。PPARγ配體包括內源性和外源性配體，外源性配體如TZDs、吲哚美辛、血管緊張素Ⅱ受體阻斷劑（sartans）和WY-14643、ETYA等。PPARγ的激動劑TZDs臨床上用于2型糖尿病和IR的治療［3］。內源性配體有花生四烯酸、LTB4、15d-PGJ2、前列腺素 A1、前列腺素D2等。

PPARγ可通過轉錄激活作用增加靶基因（胰島素信號通路中各信號分子基因、調節脂質和糖類代謝有關基因）的表達或激活來發揮作用。在靜息狀態時，PPARγ與視黃醇類X受體α（retinoid X receptor α，RXR）形成的異二聚體（PPAR/RXR）與輔阻遏蛋白結合，抑制靶基因表達。當受到PPARγ配體和（或）RXR配體激活后，PPAR/RXR構象發生改變并與輔激活蛋白結合，共同結合到靶基因的PPARγ反應元件（PPREs），從而調控靶基因的表達。另外PPARγ也能在配體依賴方式下通過抑制其他轉錄因子如NF-κB及活化劑蛋白-1（AP-1）家族從而直接地抑制促炎癥基因的表達［4-5］。PPARγ介導的效應主要包括糖類代謝，脂類代謝，免疫反應，炎癥反應，與細胞分化、生長和凋亡的關系，脂蛋白代謝，凝血異常和內皮損傷等。因此，臨床上一些疾病包括動脈粥樣硬化、糖尿病、高血壓、高脂血癥、腫瘤以及炎癥性疾病等的發生發展與PPARγ均是密不可分。

3 高血糖誘導血管內皮損傷機制

血管內皮細胞除作為血液和組織間物質轉運的屏障外，最主要的生物學功能是使循環血液保持流動狀態，維持血管內皮完整和內皮細胞正常功能。血管內皮可分泌血管活性物質，如:一氧化氮（NO）、前列環素（PGI2）、組織型纖溶酶原激活物（t-PA）、血管緊張素Ⅱ（AnglI）、內皮素-1（ET-1）、血栓素 A（TXA2）和纖維酶原激活物抑制物（PAI）。NO 可松弛血管平滑肌、抑制內皮細胞增殖，而ET-1主要由血管內皮細胞產生收縮血管、促進內皮增殖。在正常生理情況下，這些物質產生的作用達到互相平衡,保持血管壁平滑、血流通暢。

關于高血糖誘導血管內皮損傷或IR的研究［6－8］認為其機制可能與氧化應激、高級糖基化終末產物（AGEs）、炎癥和己糖胺旁路途徑有關，這些途徑呈網絡狀調控血管內皮功能。陰離子交換蛋白（AE2）作為內皮細胞中一個葡萄糖應激敏感的跨膜蛋白，它可以通過mPTP-ROS-Caspase-3依賴途徑介導高糖誘導的血管內皮細胞凋亡［9］。

3.1 氧化應激

高血糖癥可使活性氧產物（ROS）生成增加，ROS可降低血液中NO水平并增加二硫酸鹽的生成,后者可降低NO的生物利用度并影響血管的擴張功能。此外，ROS 可激活 PKC-α、PKC-β 和 PKC-δ，導致ET-1、血管內皮生長因子（VEGF）、轉化生長因子（TGF-β）和纖維蛋白溶酶原激活物抑制劑（PAI-1）基因的表達增加,并激活NF-κB,進一步增加炎性基因的表達,進而導致血管內皮功能障礙。

3.2 高級糖基化終產物（AGE）

AGE主要產生于血漿、血管壁及其他與糖尿病并發癥相關的部位。AGE與其受體結合以后會上調受體的表達,啟動一個正反饋環，從而使細胞持續處于激活狀態,最終導致組織損傷。高血糖癥和氧化應激均可使AGE產生增加。后者可以通過抑制IRS-1和IRS-2酪氨酸的磷酸化、減少PI3-K和Akt的激活、降低糖原合酶的活性。高級糖基化終產物受體（RAGE）可表達于內皮細胞、平滑肌細胞、單核細胞和神經細胞等。大量的體內外實驗證明阻斷RAGE可抑制并部分逆轉糖尿病大鼠早期血管通透性增高，研究發現體外高糖培養可增加血管內皮細胞通透性,從而升高基底膜成纖維細胞生長因子-2的水平［10］。而纖維細胞生長因子-2可促進腫瘤壞死因子（TNF-α）誘導的動脈內皮細胞的凋亡［11］。 高糖環境尚可通過凋亡信號調節激酶1（ASK1）信號通路的激活促進內皮細胞凋亡，同時增加組織型纖溶酶原擬制物（PAI-1）的表達［12］。

3.3 炎癥反應

現在普遍認為IR也是一種慢性炎癥過程。炎癥導致IR的分子機制是近幾年研究的熱點之一［13］。研究發現NF-κB及其上游激動子IκB激酶（IKKβ）極有可能在胰島素信號傳導通路活性下降中發揮了重要的作用［14］。研究顯示炎癥會導致細胞黏附分子異常、炎性因子與各自的受體結合激活JNK和IKKβ，進而激活AP-1和NF-κB，降低胰島素刺激的eNOS的激活和表達；NF-κB也可上調 ICAM、VCAM和E-選擇素等黏附分子的表達,參與血管病變的發生［15］。

3.4 氨基己糖生物合成途徑（HSP）

谷氨酸鹽果糖-6磷酸氨基轉移酶（GFAT）是此途徑的限速酶，過度表達的GFAT可使轉基因鼠發生IR。高血糖狀態下可增加內皮細胞的HSP的流量,增加TGF-β和PAI-1的表達,從而導致血管并發癥的發生。

4 TZDs對血管功能的調節作用及機制

4.1 調節糖脂代謝改善胰島素抵抗

研究發現血管內皮細胞（VEC）和血管平滑肌細胞（VSMC）也是胰島素敏感細胞,生理濃度的胰島素可以起到維持血管內皮的完整性和調節血管張力的作用。這一作用是通過IRS-1/PI3K/Akt/NO和IRS-1/RAS/MAPK/ET-1 間平衡協調來完成的［16-17］。 因此可以認為血管內皮功能的改善與其顯著的胰島素抵抗改善作用有關。吡格列酮可選擇性作用于胰島素信號途徑，在脈管系統通過抑制MAPK和增強PI3K途徑來修復二者平衡，在代謝方面僅通過PI3K途徑起作用，改善IR狀態，增加胰島素敏感性［18］。TZDs能通過激活PPARγ來減少FFA和TNF-α的釋放及增加脂聯素的分泌達到調節脂肪組織的發育及代謝的作用。大量臨床研究證實吡格列酮可在細胞水平提高肌肉、肝臟和脂肪組織的胰島素敏感性,增加外周組織對葡萄糖的利用和減少肝糖輸出，從而降低T2DM患者血糖水平，減少發生視網膜病變和腎臟病變風險［19］。而在肌肉組織中，葡萄糖和脂肪酸在作為能量供給時相互競爭，吡格列酮活化PPARγ后，增強葡萄糖轉運子1和4基因表達，使其向細胞表面移動活性增加，導致葡萄糖攝取與轉運增加［20］，PPARγ還能選擇性地誘導脂蛋白脂酶和乙酰輔酶A在脂肪組織中的表達，促進了脂肪組織中FFA的清除，從而導致脂肪酸滯留于脂肪組織，使全身可利用的脂肪酸減少，從而改善胰島素的敏感性。

4.2 改善血管內皮功能

TZDs還可以通過激活內皮細胞上的PPARγ,增強胰島素的敏感性以增加EC產生和釋放NO起到舒張血管的作用。同時，TZDs通過抑制氧化型低密度脂蛋白（OX-LDL）誘導的蛋白激酶 c（PKc）活性,在轉錄水平抑制內皮細胞ET-1的分泌。V.Subramanian等［21］研究發現,TZDs藥物誘導內皮細胞釋放一種新的內皮源性血管舒張肽——C型利鈉肽（CNP），同時抑制ET-1的釋放，從而使血管擴張。CNP是利尿鈉肽家族成員,由內皮細胞產生，是一種新的內皮源舒張肽。由腺病毒介導，CNP基因轉染入增生的血管病變處可明顯抑制血管平滑肌細胞增生,在人冠狀動脈動脈粥樣硬化形成的過程中內皮細胞CNP的表達逐漸減少。曲格列酮和吡格列酮可以刺激內皮細胞分泌CNP。羅格列酮可逆轉高糖喂養的SD大鼠受損的大主動脈血管［22］。也可通過抑制活化蛋白-1（AP-1）介導的信號通路,抑制人血管內皮細胞凝血酶誘導的ET-1的生物合成。TZDs藥物還對血管局部產生直接作用,改善內皮細胞功能,保持縮血管因子和舒血管因子的平衡,維持內皮功能。TZDs能明顯抑制血管內皮生長因子誘導的Akt磷酸化,從而抑制內皮細胞遷移。羅格列酮治療可使促凋亡信號iNOS的表達和過氧化亞硝酸鹽的形成減少，減少內皮細胞凋亡。同時內皮細胞還具有抗血栓形成特性,從而能保持血液流動。與此同時它還有許多促凝因素,使血管在損傷時,通過凝血和血栓形成以維護血管壁的完整性。TZDs可增加p27ki合成并減少其降解,間接抑制周期蛋白依賴性激酶（CDK）的活性,使VSMcs停滯于G期從而抑制其增殖,同時能抑制血小板源性生長因子（PDGF）生成從而抑制細胞外信號調節激酶-絲裂原活化蛋白激酶（ERK-MAPK）通路的核效應，使轉錄因子Ets-1合成減少，從而使受Ets-1調節的基質金屬蛋白酶（MMPs）合成減少，阻止VSMCs向內膜遷移。研究發現吡格列酮能夠抑制野生型小鼠的動脈粥樣硬化，卻不能抑制平滑肌細胞特異性PPARγ受體缺乏的小鼠，提示平滑肌細胞中的PPARγ受體可能是吡格列酮抗動脈硬化作用的靶點［23］。

4.3 減輕血管炎癥反應

研究顯示PPARγ激動劑匹格列酮和羅格列酮能夠降低DM患者外周血CRP、TNF-α、WBC水平,而且其抗炎作用不依賴于降糖效果帶來的間接效應。PPARγ能抑制血管細胞黏附分子1（VCAM-1）的表達，并通過對CDI lb／CDl8及其配體L-選擇素表達的影響，減少白細胞的黏附及聚積，限制慢性炎癥，從而起到抗炎作用。在激活的巨噬細胞中，PPARγ激動劑可負性調節巨噬細胞活化和對抗轉錄因子激活物蛋白1，信號轉導蛋白和轉錄活化物，NF-κB 的活化，抑制炎性因子產生，如 CRP、IL-1β、IL-2、IL-6、IL-8、TNF-α 等；另外，也可以誘導單核細胞抗炎因子產生，如IL-1受體對抗劑［24］。

5 小結

綜上所述TZDs作為臨床常用的一種治療糖尿病的藥物，不僅對降低血糖有顯著作用，對減輕血管內皮功能損傷也非常重要，因此了解其作用機制對臨床治療，改善血管功能，降低疾病的死亡及提高糖尿病患者的生活質量有重要的意義。

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