國內外正在開發的用于治療2型糖尿病的葡萄糖激酶活化劑的現狀

于順江* 姜翠蓮 楊新愛 楊寧康 肖 明

（亞寶藥業集團股份有限公司北京藥物研究院臨床醫學中心，北京 101111）

國內外正在開發的用于治療2型糖尿病的葡萄糖激酶活化劑的現狀

于順江* 姜翠蓮 楊新愛 楊寧康 肖 明

（亞寶藥業集團股份有限公司北京藥物研究院臨床醫學中心，北京 101111）

2型糖尿病是一種常見的代謝性疾病，目前臨床上仍然缺乏有效的治療藥物。葡萄糖激酶（Glucokinase，GCK）是調節體內葡萄糖代謝和參與血糖動態平衡的主要調節者。早在20世紀90年代葡萄糖激酶作為一個潛在的藥物作用靶點已引起科技人員高度的關注。葡萄糖激酶活化劑(又稱葡萄糖激酶激動劑，Glucokinase activators，GKAs)是直接作用于葡萄糖激酶且代表一類富有希望和前景的抗2型糖尿病(T2DM)藥物。糖尿病動物模型和T2DM患者的短期給藥研究已顯示TKA能降低血糖和糖化血紅蛋白水平，但與此同時，胰腺胰島β-細胞GCK活化后產生低血糖的風險也日益受到關注，雖然當時學者們普遍認為GKAs對肝臟可能沒有明顯的不良反應。但在《英國藥理學雜志》刊登的文章中，De Ceunick等報告了以GKA進行短期和長期治療血糖水平正常和高血糖的嚙齒動物卻導致三酰甘油在肝臟明顯的沉積，表明GCK活化后引起的肝臟葡萄糖吸收和抑制肝臟內源性葡萄糖生成作用可能會帶來顯著的不良反應，GKA可引發肝臟脂肪變性，這就指出了關于GKA藥物的重大安全問題。因此，這些GKAs小分子化合物所引起的血漿和肝臟三酰甘油水平的升高在將來研究中應值得密切的關注。另外，最近完成的幾個Ⅱ期臨床試驗結果很令人失望，在T2DM患者治療時，發現GKA用藥幾個月后逐漸失去療效，在一些或一定比例患者治療時產生高血脂和高血壓。這些結果已使人們對GKAs藥物的療效和安全產生懷疑。因此，在將來的臨床研究中，強烈建議對GKAs這一類藥物的有效性和安全性進行重新評價。

葡萄糖激酶活化劑（GKA）；葡萄糖激酶（GCK）；2型糖尿病（T2DM)；抗糖尿病藥物；臨床試驗；三酰甘油

2型糖尿病（T2DM）是一個全球性的重大的人類健康問題，據國際糖尿病聯合會報告，在2011年全球用于糖尿病防治的費用已超過所有醫療費用支出的12%，全球糖尿病患者已達2.85億，而目前糖尿病仍缺乏有效的治療方法，臨床上急需既能有效降低血糖同時又無安全問題的新藥[1]。葡萄糖激酶（GCK）在血糖控制和維系人體血糖動態平衡方面起非常關鍵的作用，在胰腺胰島β-細胞和肝臟血糖活動中，GCK對體內血糖水平變化非常敏感，是血糖變化的感受器（sensor），它在2型糖尿病的病理發生過程中GCK的調節呈現無規律性[2]。近20年以來，許多國際大型制藥公司投入大量的人力和物力進行相關藥物的研發，研發活躍。但是，基于葡萄糖激酶活化的藥物的開發至今還沒有藥物成功上市，主要原因是什么？本文通過近年來相關跨國制藥公司進行的葡萄糖激酶活化劑（或稱“激動劑”，glucokinase activator，GKA）藥物研發的相關報道做一綜述。

1 GKA治療2型糖尿病患者的有效性

眾所周知，在血漿中葡萄糖動態平衡中這一葡萄糖磷酸酶起至關重要的作用。這也由葡萄糖激酶基因的過度活化和失活突變分別能引起的低血糖和高血糖血癥所證實，該酶對葡萄糖的變化很敏感，也是肝臟有關葡萄糖代謝（水解、糖氧化、糖苷合成、脂質合成、尿酸尿素產生）的主要調節者。由于2型糖尿病患者體內葡萄糖代謝已經十分紊亂，因此GCK的活化似乎可以提供一種非常有前景的挽救措施。早在上世紀90年代，葡萄糖激酶作為一個潛在的藥物作用靶點已引起科研人員的關注。在2002年，霍夫曼-羅氏公司的研究團隊首先披露和描述了一種治療糖尿病的葡萄糖激酶小分子活化劑，公司意識到正在開發的RO-28-1675將會有很好的應用前景（作用機制詳見圖1所示），在當時進行的正常及糖尿病模型鼠的動物實驗表明，口服單一劑量GKA后能夠降低血糖和增加血漿胰島素水平，在Sprague-Dawley以及Zucker糖尿病大鼠研究中發現GKA能夠增加肝臟對葡萄糖的吸收，并抑制肝內源性血糖生成，許多動物研究結果證實GKAs在系列建造的高血糖動物模型中GKAs能夠很有效地降低高血糖癥，尤其GKA長期治療能夠防止飲食誘導的小鼠糖尿病進展[3,4]。自從這一結果首次報道以來，全球制藥工業和學術界開始對其進行廣泛關注并努力發掘多種不同藥代特點的GKAs，目前已有數種GKA藥物的臨床前藥效學研究被報道，并有100多種專利被申請和授權。離體研究表明，GKAs增加GCK的活動是通過增加GCK與葡萄糖的親和性，并結合到兜狀遠端的變構活化位而實現的，GKA化合物在體內動物模型的藥效研究結果表明是與離體實驗的療效結果相一致的。在這樣的動物模型中短期和長期給藥研究顯示了尤其是在降低血糖方面令人鼓舞的療效，目前關于GKAs化合物的研究已經推進到人體臨床試驗階段，阿斯利康、默克、諾華、禮來、Amgen、Advinus/Lambda、輝瑞、印度Zydus Cadila等跨國公司先后開展了首次人體試驗。幾個Ⅰ期臨床試驗初步顯示出GKAs可以降低T2DM患者的血糖水平[5-8]。在中國，華領醫藥公司（Hua Medicine）數年前與羅氏公司開展合作共同開發化合物RO5305552，已獲得國家藥監局臨床批件，目前正在上海進行Ⅰ期臨床試驗，預計2014年第3季度將進入Ⅱ期臨床試驗。

圖1 GKA化合物在胰腺和肝臟中的作用

2 GKA治療2型糖尿病患者的潛在風險和安全性問題

GKAs作為一類新型抗2型糖尿病新藥近年來也進行了安全性評價。最初的關注是關于胰腺胰島β-細胞功能，即當GCK活化時，由于甚至在血糖水平很低的情況下胰島β-細胞也分泌胰島素，這樣就有可能誘發患者低血糖現象。GKA治療2型糖尿病引發的患者低血糖現象已經得到證實[9]。GKAs治療導致的低血糖已在動物實驗和臨床試驗中得到證實，尤其是當高劑量GKAs給藥時發生的情況較多[10,11]。

GKAs治療是否能產生肝臟毒副作用？這一問題已引起業內眾多學者的高度關注。業界開始逐漸地更加關注肝內GCK活化而產生的后果。GKA藥物能夠促使大鼠肝臟對葡萄糖的攝取、水解和相關下游途徑的活化，增加的肝內糖攝入和糖水解能夠促成不斷增加的肝脂質生物合成，這種情況在嚙齒動物模型中GCK過度表達時已經被注意到。例如，過度表達的GCK能降低Wistar大鼠血糖水平但同時也明顯增加了三酰甘油積累[12]，小鼠肝臟GCK的過度表達可引起進行性的鼠齡依賴性的葡萄糖不耐受，并發現在鼠齡12個月時可明顯地增加空腹血糖、血中胰島素、以及三酰甘油的濃度[13]。最近在一種葡萄糖激酶活化劑MK-0941的2個獨立的Ⅱ期臨床試驗中發現，MK-0941可在一個和多個劑量臨床試驗時引起血漿三酰甘油水平的升高[10]，這提醒我們需要對短時和長期使用GKAs藥物時對T2DM患者的肝臟和血中的脂質生成和累積情況進行嚴密的關注。

另外，De Ceuninck學者[2]研究明確地證實了使用GKA短期和長期治療后，db/db鼠、Wistar大鼠、和ZDF大鼠肝臟內的三酰甘油是增加的，實驗中所采用的9個GKAs小分子化合物在結構上都極為相似，在GKA給藥4 d時就已經能檢測到db/db鼠肝內血脂的增高，并在之后給藥的第2、4、6、以及第8周時肝臟三酰甘油水平明顯升高，同樣在給藥第4周時在正常血糖的Wistar大鼠和ZDF大鼠檢測到肝臟三酰甘油明顯升高，很重要的是，GKA降低糖化血紅蛋白（HbA1c）能力與肝脂質積累程度呈現出明顯的相關性。這項研究在了解短期和長期GKA給藥對肝臟脂質生成的作用方面起重要作用。因而，很重要的是需要研究如何將這些發現轉化成人體肝臟中GKAs的作用。

GCK在肝中是由葡萄糖激酶調節蛋白（GKRP）進行著轉錄后調節的。在GKRP蛋白結構中的一個非等同的變異體在第446位置由脯氨酸（Proline）變成亮氨酸（Leucine），已經顯示能夠增加GCK的活性[14,15]。遺傳學研究業已證實亮氨酸等位基因攜帶已明顯增加血漿三酰甘油水平和肝臟脂肪變性的發生率，但明顯降低空腹血糖水平和發展成T2DM的風險[16]，這些遺傳學和蛋白功能的研究正在闡明GCK在人肝臟中活化后的后果，并驗證是否與在嚙齒動物給藥后所能引起的肝臟不良反應相對應。關于GKAs和P446L變異體的深入研究將為GCK活化后的系統性的代謝影響提供進一步的數據參考。與此同時，通過P446L基因型在2/3西歐人群和比例更高的東亞人群中攜帶一個或兩個GCK活化亮氨酸等位基因的拷貝的研究與證實，將有助于了解GKA治療2型糖尿病患者的潛在的差異化的治療效果。

3 GKA治療2型糖尿病患者的Ⅱ期臨床研究的現狀

最近，全球幾家跨國制藥公司已經完成了人體Ⅱ期臨床試驗如阿斯利康的AZD1656、默克的MK-0941等，Ⅱ期結果顯示，在2型糖尿病患者試驗中隨著GKAs用藥時間的延長，普遍出現GKA降糖作用逐漸喪失，出現時間依賴性的血漿HbA1c降低效果的消失，這多半發生在用藥3個月后，這些試驗結果很令人失望，這使GKAs作為新藥研發的熱情再次降溫[10,17,18]。在最近開展的研究中，GKAs的不良反應尤其肝臟脂肪變性以及誘發低血糖現象正受到密切關注，關于GKA降糖藥物活化GCK后所帶來肝細胞脂肪變性和誘發低血糖現象的研究正在進一步評價中，這些研究無疑是GKAs這類藥物將來能否走出陰影和成功上市的關鍵。

GKA能引發低血糖和血脂、肝脂增高。在將來的臨床研究中，需要嚴格掌握GKA用藥劑量以降低藥物的不良反應，深入地探索藥物的有效性和毒副作用的關系，優化GKA小分子化合物的種類和臨床用藥劑量以獲得最大化的降糖作用及最小化毒副作用就顯得非常重要。關于GKA活化葡萄糖激酶所帶來的組織器官毒副作用的了解無疑有助于將來是否有必要繼續開發的正確判斷。

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Home and Abroad the Developed the Treatment Type 2 Diabetes Glucokinase Activators Status

YU Shun-jiang*, JIANG Cui-lian, YANG Xin-ai, YANG Ning-kang, XIAO Ming
(Yabao Pharmaceutical Group Co., Ltd. Beijing Institute of Clinical Center for Drug, Beijing 101111, China)

Type 2 diabetes is a common metabolic disease, currently it still lack clinically of effective therapeutic agents. Glucokinase (GCK) is a main regulator of glucose metabolism and glucose homeostasis in vivo. As a potential target for drug action, glucokinase has caused much attention of researchers early since the last century 90's.Glucokinase activators (GKAs) are the drugs against the type 2 diabetes which will effect directly on glucokinase and represent a class full of hope and promise agents. Studies with animal models of diabetes and T2DM patients with short-term administration have shown that GKAs can reduce the blood glucose and glycated hemoglobin levels, but at the same time, there exists a big concern that the GCK activation in pancreatic islet cells- risk could induce hypoglycemia, although scientists at that time believe generally that it may have no obvious side-effects of GKAs on the liver. But De Ceunick reported byan article which was published in British Journal of Pharmacology that short and long term treatment with GKA can cause obviously deposition and accumulation of triglyceridein rodent liver with normal blood glucose level and hyperglycemia animal models, which showed that activation of GCK prohibits hepatic glucose uptake and endogenous glucose production in liver, this may bring significant side-effects of GKA treatment such as hepatic steatosis, triglyceride elevation, and may raise security problems in management of the T2DM patients. Therefore, triglyceride level changes caused by GKA in plasma and in liver should be monitored carefully in future studies. In addition, the results of several recent phase II trials completed were quite disappointing because patients developed hyperlipidemia and vascular hypertension, and the drug lost efficacy within several months. These results have raised doubts and brought a puzzle about the efficacy and safety of GKA, and it’s strongly suggested that it’s necessary of re-evaluation of the efficacy, and especially safety of GKAs in future clinical studies.

Glucokinase activator (GKA); Glucokinase (GCK); Type 2 diabetes (T2DM); Anti-diabetic drugs; Clinical trials; Triacylglycerol

R587.1

A

1671-8194（2014）18-0073-03

*通訊作者：E-mail： yushunjiang@yabaoyaoye．com