二肽基肽酶Ⅳ抑制劑的研究進展*

董志艷，劉 玉，黃勝堂，吳 詩

(湖北科技學院藥學院，湖北 咸寧 437100)

糖尿病(Diabetes Mellitus，DM)是一種常見的慢性代謝性疾病，近年來，全球糖尿病患者的數量急劇增加，預計到2030年將達到5.52億[1]。目前，治療2型糖尿病的口服藥物主要有胰島素分泌促進劑(磺酰脲類、瑞格列奈)、胰島素增敏劑(雙胍類、噻唑烷二酮類)和α-葡萄糖苷酶抑制劑(阿卡波糖)，但它們長期服用會產生不同程度的副作用[2，3]。因此，開發作用于新靶點、避免傳統抗糖尿病藥物副作用的新型抗糖尿病藥物成為國內外研發的重點。近年來，隨著對糖尿病病因的不斷深入研究，人們發現了多種防治糖尿病的新靶點，其中，以二肽基肽酶Ⅳ(dipeptidyl peptidase Ⅳ，DPP-Ⅳ)為靶點的小分子抑制劑已成為當今研究抗糖尿病藥物的熱點。本文就DPP-Ⅳ抑制劑的降糖作用機制、研發現狀和其他藥理作用進行綜述。

1 DPP-Ⅳ抑制劑的降糖作用機制

DPP-Ⅳ是一種絲氨酸蛋白酶，它可以從活性蛋白酶肽鏈N端的倒數第二位水解兩個氨基酸殘基Xaa-Pro或Xaa-Ala(Xaa為任意氨基酸)，從而使活性多肽部分或完全失活；它不僅存在于人類的血漿中，還廣泛分布在體內的主要器官和組織細胞上[4，5]。除了DPP-Ⅳ外，DPP家族成員還包括靜息期細胞脯氨酸二肽酶( quiescent cell proline dipeptidase，QPP，也稱DPP-7或DPP-2)、DPP-8和DPP-9等其他的同工酶[5]。

內源性胰高血糖素樣肽-1(GLP-1)(7-36)是由結腸L細胞分泌的多肽類活性物質，它是一種腸降血糖素。早期研究發現[6]，口服葡萄糖后胰島素的分泌量超過了靜脈注射等量葡萄糖刺激的胰島素分泌量，據此，研究者推斷腸道內可能存在一種促進胰島素分泌的激素，這就是腸降血糖素。腸降血糖素除了GLP-1，還包括葡萄糖依賴性促胰島素分泌多肽(GIP)。GLP-1可以與GLP-1受體特異性結合發揮血糖調節作用，起到促進高血糖狀態下胰島素的分泌、抑制胰高血糖素的產生、抑制胃的排空和降低食欲等生理作用[7]。但是由于GLP-1的N端2位為丙氨酸(Ala)，它可以被DPP-Ⅳ迅速水解為無活性的物質，所以在體內的半衰期很短，僅為1～2 min[8]。因此，抑制DPP-Ⅳ的活性，可以延長體內GLP-1的半衰期，發揮GLP-1的多重調控血糖的作用，從而達到治療2型糖尿病的目的。目前基于這一發現的藥物研發方向主要有兩個，一是合成GLP-1類似物或擬似物，即GLP-1激動劑；二是尋找DPP-Ⅳ抑制劑，延長體內GLP-1的作用時間。但是DPP-Ⅳ抑制劑作為小分子制劑在給藥方式上明顯優于GLP-1激動劑，DPP-Ⅳ抑制劑多以片劑或膠囊形式口服給藥，而GLP-1激動劑則必須注射給藥，DPP-Ⅳ抑制劑的這一優點大大提高了糖尿病患者的依從性。

另外，與傳統的糖尿病治療藥物比較，DPP-Ⅳ抑制劑主要優點有[7]：①具有血糖依賴性的腸促胰島素分泌作用，從而避免了糖尿病藥物治療中常出現的低血糖癥的危險；②阻止胰腺β細胞退化，刺激β細胞的增殖和分化，從根本上改善糖尿病病程的發展；③長期使用不會影響體重。另外，這類藥物耐受性較好，而且既可以單獨服用，也可以和其他口服降糖藥物聯合使用。

2 國內外DPP-Ⅳ抑制劑的研究現狀

2.1 已上市的藥物 到目前為止，不同類型的DPP-Ⅳ抑制劑在文獻中已經被報道，有些已經上市銷售，由于此類藥物多以列汀命名，因此也稱為列汀類藥物。到2014年，全世界已有8個列汀類藥物上市，即：西他列汀(sitagliptin)、維格列汀(vildagliptin)、沙格列汀(saxagliptin)、阿格列汀(alogliptin)、利拉列汀(linagliptin)、Teneligliptin、Gemigliptin和Anagliptin[8]。其中西他列汀、維格列汀、沙格列汀已在我國上市；Teneligliptin、Anagliptin只在日本注冊，Gemigliptin只在韓國注冊，它們是2012年最新上市的3個品種。這8個化合物結構見圖1。

圖1 已上市的DPP-Ⅳ抑制劑

這8個化合物從結構上分可分為兩類：擬肽類和非擬肽類。①維格列汀、沙格列汀、西他列汀、Anagliptin和Gemigliptin屬于擬肽類DPP-Ⅳ抑制劑。它們利用DPP-Ⅳ特異性裂解倒數第二位為丙氨酸或脯氨酸的多肽的機理設計，模擬GLP-1的N端二肽結構修飾而成，為DPP-Ⅳ底物的過渡態類似物。其結構主要由含有雜環(如氰基吡咯烷)的P1位和含有取代氨基側鏈的P2位組成；通過P1位上的氰基或其他吸電子基團與DPP-Ⅳ中的Ser630羥基形成可逆的共價鍵以及P2位上堿性伯胺或仲胺基團與DPP-Ⅳ的Glu205、Glu206殘基形成鹽橋而實現對DPP-Ⅳ的競爭性抑制。②利拉列汀、阿格列汀和Teneligliptin屬于非肽類DPP-Ⅳ抑制劑，它們是通過高通量篩選得到先導化合物再優化而得來的；前兩者的主要化學結構分別為黃嘌呤和嘧啶二酮；Teneligliptin具有連續的五元環結構，能與DPP-Ⅳ的活性部位結合，它主要是對L-脯胺酰胺噻唑烷對位的取代基團的優化而得來的。

此類藥物盡管IC50各不相同，但在各自的治療劑量下對DPP-Ⅳ的抑制率大體相似，可達到70%～90%，并且可以使GLP-1的活性水平提高1.5～4.0倍，另外，它們都有較高的口服生物利用度，并且不受進食與否的影響[9]。①維格列汀和Anagliptin的半衰期比較短，半衰期分別為1.5～4.5h和4.4h，因此需要每天給藥2次。沙格列汀的半衰期也較短，但是它的代謝物具有活性，因此每天給藥1次。Gemigliptin、Teneligliptin為長效藥物，半衰期可達到近20h，所以每天只需服用一次即可。由于糖尿病患者需長期服藥，所以發展長效的DPP-4抑制劑、提高糖尿病患者的依從性成為此類藥物的研發趨勢。②利拉列汀是唯一注冊的不需要經過腎臟清除的DPP-Ⅳ抑制劑，所以對于腎損傷的患者可以不用降低其用藥量，這對于特殊患者有益處。③沙格列汀、Gemigliptin主要由CYP3A4/5代謝，因此在與CYP3A4/5抑制劑(例如利托那韋克拉霉素、利福平)聯合用藥時，需調節它們的用量[10]。其余藥物主要通過腎臟排泄，發生藥物相互作用的風險比較低。

2.2 正在研發的藥物 由于此類藥物治療糖尿病具有有效性和耐受性，在研藥物眾多，以下列舉了國內外處于Ⅱ、Ⅲ期臨床研究的DPP-Ⅳ抑制劑。

Omarigliptin 和Trelagliptin為每周服用一次的DPP-Ⅳ抑制劑，它們正處于臨床Ⅲ期試驗中。武田公司已于2014年3月份向日本衛生勞動福利部(MHLW)提交了trelagliptin succinate(曲格列汀琥珀酸鹽)的新藥申請(NDA)，此藥有望在2014年于日本上市，成為第一個每周服用一次的DPP-Ⅳ抑制劑[11]；默克公司的Omarigliptin 針對腎病患者的三期臨床試驗表明，對于輕、中度腎病患者可以不考慮調整藥物的劑量，對于終末期的腎病患者也不用考慮透析時間[12]。DA-1229是韓國東亞制藥株式會社(東亞制藥)授權綠葉制藥在中國獨家研發、生產和銷售的DPP-Ⅳ抑制劑[13]。

在國內，江蘇恒瑞醫藥公司的1.1類創新藥磷酸瑞格列汀(Retagliptin)是自主研發并具有自主產權的用于治療2型糖尿病的DPP-4抑制劑，瑞格列汀單藥和復方藥物三期臨床估計2015年1月結束，恒瑞醫藥除瑞格列汀外還有國家1.1類口服DPP-IV抑制劑SHR117887(國內II期臨床已結束);另外國內研發的此類藥物還有江蘇豪森藥業公司的1.1類創新藥托西酸貝格列汀，山東軒竹醫藥公司的1.1類創新藥鹽酸依格列汀等[14]。

3 DPP-Ⅳ抑制劑的其他藥理作用

DPP-Ⅳ抑制劑除了已經被證明了的降血糖作用外，還具有一定的抗炎作用和保護心血管系統的作用，這可能與DPP-Ⅳ的多活性底物和調節功能特異性有關。現已發現的DPP-Ⅳ的天然底物和被其調節的多肽和激素有：生長激素釋放激素(GRH)、胃泌素釋放肽(GRP)、P 物質、神經肽Y、垂體腺苷酸環化酶激活肽(PACAP)、白細胞介素2(IL-2)、基質細胞衍生因子-1α(SDF-1α)、嗜酸細胞衍生趨化因子(MDC)、單核細胞趨化因子蛋白1(MCP-1)等[2]。

3.1 抗炎作用 DPP-Ⅳ在單核細胞、巨噬細胞和效應T細胞處有廣泛的表達，因此，DPP-Ⅳ抑制劑可能在調節免疫炎癥反應中起到重要的作用。Shah等[15]通過對6周齡的雄性低密度脂蛋白受體基因敲除(LDL-R-/-)小鼠喂食高脂食物和正常食物4周，再用對照藥和阿洛列汀(40mg·Kg-1·d-1)進行為期12周的試驗，結果顯示：長期用DPP-4抑制劑治療可以抑制單核細胞的激活和趨化，從而減少炎性反應的發生和發揮抗動脈粥樣硬化的作用。Satoh-Asahara等[16]將48名2型糖尿病患者平均分為兩組，3個月內分別給予西他列汀(50mg/d)和安慰劑，結果顯示西他列汀降低了血清淀粉樣蛋白A低密度脂蛋白(SAA-LDL)、C反應蛋白(CRP)、TNF-α等炎性因子的血漿水平，提高了血漿和單核細胞中抗炎因子白細胞介素-10(IL-10)的水平，改善了外周血單核細胞M1/M2樣的不利表型環境，從而減少了炎癥的發生；另一方面，復合多元性分析表明西他列汀的加入是唯一與IL-10升高有聯系的因素(β=0.499；R2=0.293，P<0.05)，而與其他因素(如糖代謝的改善)無關。

3.2 心血管系統的作用 臨床前數據和機制研究表明[17，18]：通過依賴GLP-1以及增加具有潛在血管活性和保護心臟作用的多種肽(如P物質、SDF-1α等)的濃度，DPP-Ⅳ抑制劑可能起到保護心血管系統的作用，從而改善2型糖尿病患者患心血管并發癥的危險因素，減少心血管事件的發生。DPP-Ⅳ抑制劑在保護心血管系統中的具體作用包括：改善血糖控制(主要是餐后血糖)、降低血壓、改善餐后血脂參數、減少炎性因子、降低氧化應激水平和改善內皮細胞功能等[19]。但是，來自隨機臨床試驗的數據并不足以證明加強血糖控制與心血管并發癥的死亡率或非致死性心肌梗死風險的減少有關聯[20]，所以，以上提到的DPP-Ⅳ抑制劑可以改善心血管事件發生因素的作用還有待更大規模的臨床試驗數據的支持。再者，DPP-Ⅳ抑制劑是否直接作用于心血管系統，也有待進一步研究。

3.3 不良反應 DPP-Ⅳ抑制劑雖然降糖作用顯著，表現出的副作用也不是很明顯，但是，DPP-Ⅳ的底物除了GLP-1外，還有多個與生理相關的活性底物。這些活性底物對DPP-Ⅳ的抑制可能會導致某些底物的表達水平發生改變，從而產生一些副作用。例如，DPP-Ⅳ抑制劑最常見的不良反應為鼻咽炎，這可能是因為DPP-Ⅳ活性被抑制后，位于鼻黏膜上的物質P濃度增加，引發了神經源性炎癥[21]。

4 結 語

綜上所述，DPP-Ⅳ作為抗糖尿病的一個新靶點在近年來受到越來越多人的關注，其抑制劑研究得到了迅速發展，隨著越來越多此類藥物的上市和藥理活性的深入研究，DPP-Ⅳ抑制劑將會逐漸成為治療糖尿病的一線用藥。另外，除了關注DPP-Ⅳ抑制劑的效能和選擇性，長效抑制劑的發展也是一個方向，對于那些嚴重的糖尿病患者，它們可能提供最大的功效；雖然已研發出每周服用1次的長效DPP-Ⅳ抑制劑，但是它的長效性會不會對DPP-Ⅳ的其他活性底物有壞的影響，也還有待進一步的研究和驗證。再者，DPP-Ⅳ抑制劑對2型糖尿病患者的抗炎效果、心血管系統的益處等有待更深入的研究，這有可能會發現其在糖尿病并發癥治療上的應用。

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