二肽基肽酶4及其抑制劑在新型冠狀病毒肺炎防治中的研究進展*

陳志會，楊艷，凃玲，徐西振

(華中科技大學同濟醫學院附屬同濟醫院1.綜合醫療科；2.心血管內科；3.內分泌科，武漢 430030)

新型冠狀病毒(severe acute respiratory syndrome coronavirus 2，SARS-CoV-2)給社會和經濟造成了巨大沖擊[1]。流行病學調查顯示老齡和男性是新型冠狀病毒肺炎(coronavirus disease 2019，COVID-19)患者預后不良的主要危險因素[2]。我國早期隊列研究顯示約50%的COVID-19患者至少合并存在一種慢性疾病，如心血管系統疾病、糖尿病、慢性阻塞性肺疾病、陳舊性腦梗死等，其中糖尿病是COVID-19患者預后不良的主要危險因素之一[3]。另外，約19%重型COVID-19患者同時患有糖尿病[3]，占COVID-19患者死亡數量的約2/3[4]。

由于SARS-CoV-2的快速傳播和高致病性，尋找有效的預防和治療方法刻不容緩。然而到目前為止沒有臨床證實有效的抗病毒藥物以及疫苗用以治療和預防COVID-19[5]。RNA聚合酶抑制藥瑞德西韋及SARS-CoV-2疫苗目前尚處于臨床試驗階段[6]。盡管疫苗和抗病毒藥物的研發對COVID-19的預防和治療至關重要，老藥新用或者尋找新的治療靶點是快速探索COVID-19治療方法的有效策略。目前有研究提示二肽基肽酶4(dipeptidyl peptidase 4，DPP4)可能是COVID-19治療的一個潛在的靶點，筆者擬就DPP4抑制劑在COVID-19治療中的應用前景進行文獻復習和系統綜述。

1 DPP4概述

DPP4又稱CD26，是細胞表面的跨膜糖蛋白[7]。DPP4有一個大的C端胞外端、跨膜段和一個小的胞內段，其中C端胞外端具有催化活性，能水解多種底物從而影響其生物學活性[7]。DPP4有兩種存在形式：膜綁定型和游離型。膜綁定型DPP4，作為細胞表面糖蛋白存在于多種組織和細胞表面，如肺臟、腎臟、肝臟、腸道、免疫細胞等；游離型DPP4(soluable DPP4，sDPP4)，具有DPP4酶活性，主要存在于血清和其他組織液。DPP4能夠降解胰高血糖素樣肽-1(glucagon like peptide 1，GLP-1)和葡萄糖依賴的促胰島素肽(insulinotropic peptide，GIP)[7]。臨床應用DPP4抑制劑如西格列汀、沙格列汀等抑制DPP4活性，抑制其對GLP-1和GIP的降解從而達到控制血糖的目的。除了GLP-1和GIP，DPP4還具有多種生物活性底物，包括生長因子、趨化因子、神經肽、血管活性肽等，因此DPP4參與機體多種病理生理過程[7]。

2 DPP4與冠狀病毒感染

歷史上，感染人的冠狀病毒包括幾種溫和的普通感冒病毒，如 hCoV-OC43、HKU、229E[6]。近二十年來，高致病性人冠狀病毒的出現對人類健康造成巨大威脅。2003年嚴重急性呼吸窘迫綜合征冠狀病毒(severe acute respiratory syndrome coronavirus，SARS-CoV)導致全世界約8000人感染，其死亡率約10%[6]。2012年中東呼吸綜合征冠狀病毒(Middle East respiratory syndrome coronavirus，MERS-CoV)導致全球約2500人感染，其死亡率高達36%[6]。SARS-CoV-2是冠狀病毒科的一種有包膜的、陽性單鏈RNA倍他卡病毒，與SARS-CoV和MERS-CoV相比，SARS-CoV-2致死率低，傳染性強，導致其難以控制。

2.1DPP4與SARS-CoV-2的直接結合 最近有研究顯示DPP4可能是治療COVID-19的潛在靶點[11]。與其他冠狀病毒相似，SARS-CoV-2通過刺突糖蛋白N端S1區域與細胞蛋白結合，如血管緊張素轉化酶2(angiotensin converting enzyme 2，ACE2)等。VANKADARI等[11]的研究顯示SARS-CoV-2的S1區域與DPP4存在緊密相互作用。DPP4綁定片段K267、T288、A289、A291、L294、I295、R317、Y322及D542與MERS-CoV存在相互作用。盡管SARS-CoV-2與MERS-CoV的刺突蛋白S1區域存在差異，VANKADARI等的預測模型顯示這些DPP4綁定片段與SARS-CoV-2的S1區域相毗鄰。此外，作者預測DPP4片段Q286、I287、 N338、V341、 R336通過范德華力或者氫鍵與SARS-CoV-2的刺突糖蛋白S1區域結合。然而與VANKADARI等推測不同，TAI等[12]研究顯示，SARS-CoV-2的受體綁定區域可以與表達人ACE2的293T細胞結合，而不與表達人DPP4的293T細胞結合。到目前為止尚無直接證據證明DPP4為SARS-CoV-2的受體，DPP4是否直接參與SARS-CoV-2的黏附和感染，抑制或者調節DPP4是否能夠抑制SARS-CoV-2感染、改善新型冠狀病毒肺炎的疾病進程尚不清楚。

2.2循環sDPP4在SARS-CoV-2感染中的作用 流行病學調查顯示肥胖、2型糖尿病、代謝性疾病及年齡等是COVID-19患者死亡的重要危險因素[2]。研究顯示，循環中sDPP4的水平在肥胖、2型糖尿病患者及老年人中明顯增加[13-14]。BARCHETTA等[15]提出循環sDPP4可能是臨床COVID-19患者嚴重性的驅動因子：一方面，DPP4在多個組織廣泛表達可以解釋SARS-CoV-2有多個靶器官，而非只攻擊表達ACE2的器官；另一方面，機體DPP4水平可能決定新型冠狀病毒肺炎的嚴重性，反映SARS-CoV-2對靶細胞、組織、器官的感染性等。循環sDPP4水平可能是預測COVID-19患者疾病進程及對治療反應性的有效指標。檢測循環sDPP4水平可能是對SARS-CoV-2感染患者，特別是伴隨糖尿病及其他代謝性疾病患者，進行危險分層的簡易手段。

然而，以往研究顯示，感染MERS-CoV的患者循環中sDPP4水平明顯降低，增加循環中sDPP4的含量可以抑制50%的MERS-CoV感染[16]。其可能原因是循環中sDPP4競爭性結合病毒從而阻止病毒進入細胞。另一方面，可能是MERS-CoV與受體結合之后導致受體下調[17]，已有研究顯示SARS-CoV及SARS-CoV-2感染導致其受體ACE2表達下調[18]。

綜上所述，循環中sDPP4在SARS-CoV-2感染中的作用需要進一步研究，sDPP4在臨床中的應用需要進一步探討。

2.3DPP4抑制劑在SARS-CoV-2感染中的作用 DPP4抑制劑如西格列汀、沙格列汀、阿格列汀、維格列汀等已廣泛應用于臨床2型糖尿病的治療[7]。DPP4抑制劑與DPP4催化位點結合抑制其活性，進而降低其對GLP-1和GIP的降解，達到控制血糖的目的[7]。與DPP4抑制劑不同，模型預測結果顯示SARS-CoV-2及MERS-CoV與DPP4催化位點之外的其他綁定位點結合[11]。DPP4抑制劑西格列汀與DPP4的結合位點與SARS-CoV-2的預測結合位點之一距離較近[19]，那么DPP4抑制劑與DPP4結合導致的構象變化是否會影響病毒與DPP4的結合？以往研究顯示MERS-CoV與DPP4的結合不依賴于DPP4的活性，抑制DPP4活性并不能阻止MERS-CoV感染[20-21]。然而，調節DPP4表達水平或者作用于DPP4與病毒結合位點的抑制劑可能具有抗病毒作用，例如人抗CD26單克隆抗體YS110可以顯著抑制MERS-CoV感染，而不影響免疫功能及DPP4酶活性[22]。因此推測下調DPP4表達或者研發作用于DPP4與SARS-CoV-2結合位點的抑制劑或抗體可能是阻止SARS-CoV-2感染細胞的有效方法。

3 DPP4與炎癥反應

炎癥風暴是導致重型COVID-19患者死亡的主要原因。盡管DPP4在SARS-CoV-2感染中的作用有待證實，以往研究已經證明抑制DPP4活性具有抑制炎癥反應的作用。DPP4通過與細胞外基質蛋白的黏附等多種生理機制，在T細胞成熟、活化及與抗原呈遞細胞相互作用中發揮共刺激作用。抑制DPP4活性在一定程度上抑制免疫反應，可能在自身免疫性疾病中發揮作用[23]。例如，藥物抑制DPP4活性可降低實驗多發性硬化自身免疫性腦脊髓炎的發病率，減輕其臨床癥狀和疾病總體嚴重程度[24-25]。人群隊列研究結果顯示DPP4抑制劑降低自身免疫性疾病的發病風險[26]。一項Meta分析結果顯示，DPP4抑制劑并不增加上呼吸道感染的風險[27]。因此，推測DPP4抑制劑可能具有抑制COVID-19患者高炎癥反應狀態的作用，然而需要更多的臨床研究證明。此外，由于機體感染病毒后的炎癥反應為動態過程，因此在臨床使用DPP4抑制劑時應充分考慮患者的疾病進程和綜合情況。

4 DPP4與急性呼吸窘迫綜合征

肺間質纖維化及因此導致的急性呼吸窘迫綜合征是COVID-19患者死亡的主要原因。研究顯示抑制DPP4具有抑制肺部損傷及抗纖維化的作用[28-29]。DPP4抑制劑西格列汀通過抑制炎癥因子白細胞介素(IL)-1β、腫瘤壞死因子(TNF)-α及IL-6改善急性呼吸窘迫綜合征動物肺損傷[28]。抑制DPP4活性或者敲除DPP4改善博來霉素誘導的肺纖維化[29]。筆者推測抑制DPP4可能具有改善COVID-19患者肺損傷及纖維化的作用，尚需要進一步研究。

綜上所述，DPP4是否是SARS-CoV-2的功能受體尚不明確，抑制DPP4活性或者調節DPP4表達能否阻止COVID-19的發生發展尚需要進一步研究。DPP4抑制劑可能具有抑制COVID-19患者炎癥反應，減輕COVID-19患者肺部損傷和纖維化的作用，然而尚需要臨床試驗研究加以證實。