GLP-1類似物利拉魯肽對糖尿病腎病的影響進展

王利杰?張慧芳?李桂英

【摘要】糖尿病腎病（DN）是糖尿病患者嚴重的微血管并發癥，是引發終末期腎臟病的常見病因。DN的發病機制復雜，目前對DN的治療尚無突破性進展。近年來出現的胰高血糖素樣肽-1（GLP-1）作為一種新型降糖藥不僅在降糖方面有優勢，而且能影響DN的發生發展。GLP-1類似物利拉魯肽通過抑制內質網應激、調節內皮細胞生長因子、延緩足細胞損傷、抑制炎癥及氧化應激、調節自噬對腎臟起到保護作用，該文就相關研究進行綜述，以期為DN治療方案的選擇提供新的思路。

【關鍵詞】利拉魯肽;糖尿病腎病;胰高血糖素樣肽-1;內皮細胞;足細胞;氧化應激;

自噬

Research progress on the effect of GLP-1 analogue liraglutide on diabetic nephropathy Wang Lijie， Zhang Huifang， Li Guiying. Medical College， Hebei University of Engineering， Handan 056038， China

Corresponding author， Li Guiying， E-mail： fflgy@ 126. com

【Abstract】Diabetic nephropathy （DN） is a severe microvascular complication of diabetes mellitus and a common cause of end-stage renal disease.The pathogenesis of DN is complex. At present， no groundbreading progress has been achieved in treating DN. In recent years， glucagon-like peptide-1 （GLP-1）， as a new type of hypoglycemic agent， not only has advantages in reducing blood glucose level， but also affects the incidence and development of DN. GLP-1 analogue liraglutide can protect the kidney by inhibiting endoplasmic reticulum stress， regulating endothelial cell growth factor， delaying podocyte injury， suppressing inflammatory response and oxidative stress， and regulating the autophagy. In this article， relevant studies were reviewed， aiming to provide novel insights into the treatment of DN.

【Key words】Liraglutide;Diabetic nephropathy;Glucagon-like peptide-1;Endothelial cells;

Sertoli cell;Oxidative stress;Autophagy

糖尿病腎病（DN）是糖尿病患者常見的微血管嚴重并發癥之一。基于目前診斷標準，DN早期臨床表現主要為微量白蛋白尿，病理表現為內皮細胞、足細胞的損傷。隨著病情的進展，腎小球濾過率（eGFR）呈進行性下降，最終發生腎小球及腎小管間質纖維化，患者常需通過血液透析維持生命。DN是終末期腎病最常見的病因，其發病機制復雜，目前研究主要集中于內環境紊亂、血流動力學紊亂、炎癥反應、晚期糖基化終末產物的形成、氧化應激等方面。目前，2型糖尿病患者DN的患病率不斷上升，國際糖尿病聯合會統計了來自138個國家的糖尿病流行病學數據，結果顯示2019年全球糖尿病患病人數接近5億，預計到2045年將上升至7億[1]。糖尿病患病人數越來越多，DN的人數也隨之增加，探討治療DN的最佳方案迫在眉睫。目前用于治療DN的藥物主要是ACEI和一些中成藥（如腎炎康復片、復方α-酮酸、百令膠囊、羥苯磺酸鈣、芪明顆粒等）。胰高血糖素樣肽-1（GLP-1）是近年來出現的治療糖尿病的新型降糖藥，其類似物被研究較多的是利拉魯肽和艾塞那肽，利拉魯肽比艾塞那肽效果更好，不良反應少，在降低血糖之外亦有腎臟保護作用，并能延緩DN的進展。也有研究者發現GLP-1受體（GLP-1R）對糖尿病患者的心血管及腎臟有重要保護作用，并能降低該病病死率[2-3]。在本文中，筆者就GLP-1及其類似物利拉魯肽對DN影響的研究進行綜述。

一、GLP-1類似物利拉魯肽

GLP-1是一種內源性腸促胰素，主要由腸黏膜L型細胞分泌。GLP-1由30個氨基酸組成，在體內易被二肽基肽酶Ⅳ降解，在血漿中的半衰期僅為90 s。GLP-1受體是一種G蛋白偶聯受體，其被激活后活化G蛋白而激活腺苷酸環化酶（AC），繼而升高胞內cAMP，cAMP進一步激活蛋白激酶A發生磷酸化完成一系列生理活動。GLP-1受體分布廣泛，其在腎臟腎小球及近端小管分布非常豐富，對腎臟具有調節作用[4]。研究表明GLP-1能延緩DN微血管并發癥的進展，減輕DN患者蛋白尿等腎損害程度[5]。褚雙艷等[6]在GLP-1類似物利拉魯肽治療早期DN的療效分析中發現，利拉魯肽可明顯降低早期DN患者的尿蛋白水平。Osonoi等（2020年）進行了一項為期7年的臨床回顧性研究，共納入568例2型糖尿病患者，他們接受利拉魯肽的治療時間為（3.1±2.0）年，用eGFR斜率評估其腎功能變化，在結束治療后，eGFR斜率由每年（-2.75±6.04）ml/（min·1.73 m2）變為為（-1.42±4.30）ml/（min·1.73 m2），P < 0.01，尿蛋白肌酐比值顯著下降。由此可見利拉魯肽作為新興藥物對DN有潛在的治療價值。

二、利拉魯肽影響DN的相關機制

1. 利拉魯肽與內質網應激（ERS）

ERS是指產生在內質網的應激反應，許多未折疊蛋白質或錯誤折疊蛋白在內質網聚集，Yan等（2018年）指出，ERS在早期起細胞保護作用，但若持續的ERS得不到緩解，則會觸發一系列生化反應最終導致細胞凋亡。

ERS參與了DN的發生發展過程，葡萄糖調節蛋白 78（GRP78）和X-盒結合蛋白1（XBP1）是ERS過程中的標志蛋白。在DN小鼠中，持續蛋白尿及高糖環境會引發ERS，引起腎組織中GRP78、增強子結合蛋白同源蛋白（CHOP）、胱天蛋白酶12（Caspase-12）表達升高，進一步損害腎臟。張紅（2010年）的研究表明，DN小鼠模型db/db小鼠與db/m小鼠比較，前者腎組織中ERS蛋白GRP78表達明顯升高，GRP78主要定位于足細胞。刁宗禮等（2016年）指出多項體外研究顯示高糖環境可激活ERS，導致足細胞、內皮細胞凋亡，并使系膜細胞增生及系膜外基質增多。可見ERS與DN密切相關，ERS成為了治療DN的新靶點。在DN鼠模型中，利拉魯肽可上調ERS通路蛋白GRP78與剪接型XBP1，并抑制不同凋亡通路蛋白c-Jun氨基末端激酶（JNK）、Caspase-12的表達，與對照組比較，經利拉魯肽干預后，DN鼠模型的尿蛋白明顯減少，腎組織HE染色結果顯示擴大的腎小球囊腔得以改善[7-8]。利拉魯肽抑制ERS的激活而延緩DN的進展，但利拉魯肽是如何介導ERS延緩DN進展則仍需要開展進一步研究，探討其分子機制。

2.利拉魯肽與內皮細胞

內皮細胞、足細胞及基底膜是腎組織濾波膜的主要組成部分，對早期DN蛋白尿的發生發展有著非常重要的作用。血管內皮生長因子（VEGF）、血管內皮素1（ET-1）影響著DN腎小球內皮細胞的功能，下面介紹利拉魯肽對VEGF及ET-1的影響。

2.1 利拉魯肽對VEGF的影響

腎小球血管內皮細胞功能障礙在DN中非常重要，其中VEGF及其亞型VEGF-A和ET-1被認為是影響血管內皮功能的重要因子。VEGF有多種亞型，具有調節血管內皮細胞增殖、遷移、分泌以及維持血管通透性等功能。在DN早期慢性高糖環境可刺激足細胞分泌VEGF、VEGF-A，使得VEGF-A與VEGF受體2 （VEGFR-2）結合影響內皮細胞功能，使內皮細胞功能發生紊亂并促使腎臟發生病理變化，此外VEGF可直接作用于腎病蛋白來影響足細胞的功能導致蛋白尿的產生[9-10]。抑制VEGF可改善DN微炎癥狀態和血管內皮功能。研究顯示利拉魯肽通過抑制VEGF、VEGF-A減少蛋白尿，從而起到腎臟保護作用[11-12]。但相關的權威性研究較少，具體機制尚未完全清楚，尚需進一步研究。

2.2 利拉魯肽對ET的影響

ET廣泛存在于血管內皮，是內皮細胞分泌的21肽。ET有3類，分別為ET-1、ET-2及ET-3，ET-1具有強烈的收縮血管作用，是ET存在于腎臟的主要形式。腎臟還分泌ET受體ETA及ETB。ET-1與ETA結合產生強烈的縮血管作用，影響腎小球血流動力學，促進細胞增殖、肥大，影響腎臟疾病的進展[13]。糖尿病的高糖環境等損傷內皮細胞，刺激ET-1大量合成，ET-1通過影響血流動力學、增加細胞外基質形成、破壞細胞骨架并損傷濾過屏障，抑制鈉水的重吸收，進一步損傷腎功能。戴堯（2014年）的研究顯示，在高糖環境下培養的人臍靜脈內皮細胞中，ET-1明顯升高，ET-1與擴血管物質一氧化氮比例失調，通過利拉魯肽干預后，ET-1明顯下調，內皮功能改善，并能抑制高糖環境引起的動脈粥樣硬化。腎小球是一團毛細管網，由內皮細胞組成，DN時ET在腎組織表達豐富，利拉魯肽是否能通過調節ET抑制DN的進展？這一疑問尚未有明確答案，需要更多實驗來釋疑。

3.利拉魯肽與足細胞

DN早期常以蛋白尿為主要表現，足細胞屬于終末期分化細胞，再生能力有限，足細胞超微結構的改變在DN蛋白尿的發生發展中很重要。陳瑾（2015年）的研究顯示，糖尿病患者在出現蛋白尿之前（即糖耐量異常階段）腎臟就已受損，出現足細胞損傷，大鼠腎組織HE染色結果顯示已有系膜增生。王娜等（2019年）發現，DN早期已出現足細胞損傷且貫穿DN整個生理病理過程，DN足細胞損傷的機制主要與氧化應激、微小RNA （miR）、自噬、外泌體有關。Wang等（2018年）的研究顯示，人骨形態形成蛋白拮抗蛋白1（GREM1）也參與足細胞的損傷過程，GREM1屬于骨形態蛋白拮抗劑家族成員，含有豐富的半胱氨酸結構，DN時腎臟GREM1表達升高。李桂英（2013年）的體外實驗顯示，在高糖環境下，GREM1與TGF-β相互誘導導致足細胞損傷，在敲減高糖培養的足細胞中的GREM基因后，足細胞標志蛋白表達升高從而保護足細胞，因此抑制GREM1的形成或可成為治療DN的可行方法。楊青平等（2018年）的研究顯示，在高糖誘導足細胞損傷過程中，利拉魯肽可能通過下調GREM1 mRNA從而上調足細胞相關蛋白的表達，抑制足細胞損傷。但目前利拉魯肽抑制GREM1延緩足細胞損傷的動物實驗較少，需更多的研究來驗證其在這方面的作用。另有研究顯示利拉魯肽可通過調節氧化應激和自噬對足細胞起保護作用，見下文。

4.利拉魯肽與炎癥因子

免疫炎癥反應在DN的發生發展過程中十分重要，以巨噬細胞為主的炎癥細胞因子廣泛存在于DN患者的腎小球及腎間質中，主要有TNF-α、IL-1、IL-6及IL-18，TNF-α通過改變內皮細胞功能來調節腎功能，并促進前列腺素合成來誘導炎癥因子的分泌;IL-1分泌細胞黏附分子-1以及促使血管細胞黏附分子-1表達升高;IL-6可增加毛細血管通透性，分泌更多黏附因子，加重蛋白尿[14-15]。利拉魯肽通過抑制炎癥而延緩DN的發生與發展，其中夏小慧等[16]報道利拉魯肽能改善DN大鼠腎功能和腎組織病理結構，并減輕腎組織炎癥反應和Ⅳ型膠原的聚集。利拉魯肽在DN中影響炎癥的機制有：①利拉魯肽通過調控熱休克蛋白70（HSP70）-Toll樣受體4（TLR4）軸抑制db/db小鼠腎臟的炎性損傷，其也可以抑制炎癥因子TNF-α、IL-1β及CCL2的表達;②HSP70是一種熱休克蛋白，其可以激活炎癥因子損傷腎臟，NOD樣受體蛋白3（NLRP3）被認為是調控炎癥產生的分子開關，其被活化后進一步激活IL-1β、IL-18發揮炎癥作用，損傷腎臟，利拉魯肽可影響該過程而延緩腎損害;③在DN中常伴有蛋白尿的產生，蛋白尿可通過TLR4介導的MyD88依賴途徑激活腎組織核因子，進一步上調炎癥因子前體蛋白，而NRLP3又促使炎癥因子前體蛋白變為具有活性的炎癥因子損傷腎臟，利拉魯肽也可影響該過程而延緩腎損害[17-20]。另外沈艷萍等（2017年）的研究也顯示利拉魯肽可明顯改善DN患者的病情，其可降低肌酐、尿微量白蛋白及血液炎癥因子TNF-α、IL-1及IL-6水平，可見利拉魯肽確實可以通過改善DN的炎癥狀態延緩腎損害。

5.利拉魯肽與氧化應激

DN患者的機體會發生各種病理生理反應，出現大量活性氧簇（ROS），對腎臟造成損傷。而在正常腎組織中這些ROS能夠被體內的自由基以及抗氧化酶清除而保持平衡狀態，避免腎損害。但高糖環境可打破該平衡機制，產生大量的ROS，發生氧化應激損傷腎小管，并使腎小球肥大、細胞外基質聚集、內皮功能紊亂、系膜擴張。在ROS的產生過程中，NADPH氧化酶（NOX）激活使一氧化氮生成明顯減少，使體內的氧化應激水平升高。其中NOX4亞型在腎臟高表達，在DN發生時明顯上調[21]。吳明昊（2017年）的研究顯示，利拉魯肽可改善機體的氧化應激狀態。此外，Zhang等（2017年）的研究也顯示，GLP-1可下調晚期糖基化終末產物受體在足細胞中的表達，從而抑制NOX活性及阻礙ROS的生成來保護足細胞，延緩DN的發生發展。

6.利拉魯肽與自噬

近年來有研究者發現自噬在DN的發生發展中扮演著重要角色，自噬存在于正常狀態的足細胞中，且一定水平的自噬有助于維持足細胞功能結構以及細胞內穩態，自噬異常將加快DN的進程。敲除特異性小鼠腎臟自噬相關基因Atg5后小鼠會出現腎損害，高糖環境時腎足細胞及近端腎小管上皮細胞不能自噬，細胞內穩態發生紊亂從而引發腎損害，以上均說明了自噬在腎臟中的重要作用[22-23]。利拉魯肽可通過調節自噬延緩DN進程。

6.1 利拉魯肽在自噬發生過程中的作用

自噬過程中的主要信號通路包括：①哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）;②AMP活化的蛋白激酶（AMPK）;③沉默信息調節因子1（SIRT1）。自噬的調節影響著DN的發生發展，在自噬過程中，mTOR通路起著中心信號分子的作用，在DN中mTOR是自噬負性調控因子，當mTOR被抑制時會發生一系列化學變化誘導自噬的發生[22]。而自噬過程中自噬相關蛋白的上調表示自噬的激活，微管相關蛋白1輕鏈3（LC3）已被認為是自噬體標志蛋白，其包括LC3-Ⅰ、LC3-Ⅱ2個亞型，其中LC3-Ⅱ更具有特異性。P62也是自噬通路中的相關蛋白，其是發生自噬時的底物，當自噬發生時P62會下調。楊雙莉（2017年）的研究顯示，利拉魯肽可以通過抑制mTOR，使自噬相關蛋白LC3-Ⅱ、Beclin-1表達升高，P62表達下調。Maiese等（2015年）的研究顯示，利拉魯肽通過SIRT1/AMPK通路調節，其主要機制是利拉魯肽與其受體結合上調AMPK發生磷酸化，增加煙酰胺磷酸核糖轉移酶的活性，將煙酰胺轉化為煙酰胺單核苷酸增加NAD+的水平，進而激活SIRT1，進一步激活自噬相關蛋白LC3、P62的表達從而激發自噬并延緩腎損害。李娜（2018年）的研究結果證實利拉魯肽可通過調節SIRT1/AMPK通路減輕小鼠尿蛋白程度、延緩DN腎損害。

6.2 自噬是一把雙刃劍

趙昕（2015年）的研究表明，自噬是一把雙刃劍，其一方面可維持胰島B細胞的正常結構，維持內環境穩態及功能，另一方面自噬性細胞凋亡也加劇胰島B細胞團缺失。該研究還顯示高糖環境可激活腎小管上皮細胞自噬，對腎小管上皮產生損傷，而利拉魯肽通過作用于腎小管上皮細胞GLP-1受體，抑制自噬來保護腎臟，這一研究結果與前述研究結果有所不同，這可能與DN不同發展階段及腎臟不同細胞差異有關，也可能是DN發生時高糖誘導自噬作為一種保護機制。

三、總結與展望

DN是糖尿病患者微血管的嚴重并發癥，到終末期時腎臟發生腎小球硬化及腎間質纖維化，患者常需要通過血液透析維持生命。DN的發病率在逐年增長，給家庭及社會帶來嚴重負擔。DN早期發病較隱匿，有研究者認為在糖耐量異常階段腎臟足細胞及內皮細胞就已經發生損傷，內皮細胞及足細胞對蛋白尿的產生起著至關重要的作用。目前DN發病機制的研究主要集中在血流動力學改變、炎癥反應、氧化應激、晚期糖基化終產物的積聚和自噬等，GLP-1類似物利拉魯肽可治療DN、延緩腎損害，其可作用于以上各種環節，對腎臟起保護作用，為DN治療方案的選擇提供了新思路。目前臨床上利拉魯肽僅用于糖尿病的治療，其在DN中的療效及其與多重腎保護機制之間的關系仍需通過進一步的研究驗證。

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（收稿日期：2020-09-23）

（本文編輯：洪悅民）