PPARγ 因子與2 型糖尿病關系的最新研究進展

畢 睿 曹會峰 崔力成 杜建飛 高福生

1.佳木斯大學臨床醫學院，黑龍江佳木斯 154002；2.錦州醫科大學臨床醫學院，遼寧撫順 113000

2 型糖尿病（diabetes mellitus type 2，T2DM）是一種嚴重且常見的慢性疾病，主要是因胰島素抵抗所導致。胰島素抵抗是指一種組織或多種運動組織對胰島素的敏感/反射性降低，所以T2DM 防治藥物必須具有改善胰島素抵抗、改善血脂異常及維持胰腺B 細胞功能的作用。過氧化物酶體增殖物激活受體（peroxisome proliferator–activated receptor γ，PPARγ）可調節多種體內平衡功能，其損害可引起心血管疾病、脂肪酸/脂質代謝障礙及胰島素抵抗等，PPARγ可調控與血壓調節相關的各種信息通道。

1 T2DM概況

T2DM 又稱為非胰島素依賴性糖尿病，是一組主要表現為胰島素抵抗伴胰島素相對不足的異質性較大的一類疾病。T2DM 及其并發癥構成一個主要的全球公共衛生問題，幾乎影響發達國家和發展中國家的所有人群，糖尿病相關的發病率和病死率均很高。T2DM 的患病率呈指數增長。在發展中國家和經歷“西化”或現代化的人群中觀察到其患病率較高。還有很多可導致T2DM 的危險因素未被確定，進而導致很多患者一直暴露在危險因素下，直至出現微血管和大血管病變，最后出現危及生命的并發癥時才開始治療，結果多治療失敗。事實證明治療T2DM 的經濟成本很高，因而有必要開發新的有效治療策略和適當的預防措施來控制T2DM 及其并發癥的發生。

2 PPARγ對T2DM研究的理論基礎

過氧化物酶體增殖物激活受體（peroxisome proliferator–activated receptor，PPAR）為配體活化的單核轉錄因子，主要參加細胞脂肪新陳代謝、胰島素敏感度、炎性反應、細菌生長與細胞增殖分化等關鍵的生物調控步驟。當通過脂質信號門控時，PPAR 與維甲酸X 受體形成異二聚體，并誘導參與關于脂質生物合成、氧化、貯存和運輸的基因表達。PPAR 的3 種同分異構體（α、β 和γ）之間有著截然不同的配體親和力和生物學效應。其中PPARγ調節多種體內平衡功能，其損害可引起心血管疾病、脂肪酸/脂質代謝障礙及胰島素抵抗等。PPARγ 可調控與血壓調節相關的各種信號通路，有文獻報道，PPARγ 通過磷脂酰肌醇激酶/蛋白激酶B/內皮型一氧化氮（phosphatidylinositol kinase/protein kinase B/endothelial nitric oxide，PI3K/AKT/eNOS）等途徑調控信號分子的表達和（或）磷酸化，進而影響胰島素信號通路和內皮功能損害。T2DM 主要是由胰島素抵抗所致，胰島素抵抗則是一種組織或多種運動組織對胰島素敏感/反射性降低，因此T2DM 的防治藥物首先必須具有改善胰島素抵抗、改善血脂異常及維持胰島B 細胞功能。PPAR 家族的γ 亞型激動劑，如噻唑烷二酮（thiazolidinedione，TZD）可活化有利于貯存甘油三酯的基因，降低循環游離脂肪酸濃度，這些游離脂肪酸可轉化為儲存的甘油三酯是通過這些藥物提高外周對胰島素的敏感度實現的。TZD 已被證明可在體外改善胰島B 細胞的存活和功能，并防止胰島中的甘油三酯積聚。PPARγ 激動劑也是胰島素增敏藥之一，可用來防治伴有胰島素抵抗的高血糖。目前，PPARγ 激動劑如羅格列酮和吡格列酮已被廣泛推薦用于T2DM 的治療。

3 PPARγ在T2DM中的應用

基礎研究顯示，PPARγ 具有相對廣泛的表達模式，包括脂肪組織，但在心臟、結腸、肝、腎、脾、腸、骨骼肌和巨噬細胞中的表達水平較低。由于其增強靶組織對胰島素作用的敏感性和改善葡萄糖代謝的能力，已被廣泛用于治療T2DM。目前已有研究證明，抑制PPARγ 磷酸化具有可治療T2DM 的潛力。Frkic 等在研究中發現，合成的非活化PPARγ配體可消除PPARγ 在磷酸化過氧化酶活化增生受體γ（PPARγ phospho–PPARγ，Ser273）位點的磷酸化，這是一種與肥胖和胰島素抵抗相關的翻譯后修飾，且在計算機模擬實驗中提供關于配體如何阻斷Ser273 磷酸化的過程。實驗證據的未來可用性對闡明配體防止磷酸化的機制至關重要，且應該成為未來以T2DM 為重點研究的優先事項。此外，可加以改進使其能夠阻斷磷酸化配體的特性，以產生適合阻斷磷酸化并因此恢復胰島素敏感性的配體，這代表著T2DM 治療向前邁出重要一步。

PPARγ 基因有眾多亞型，其中一些基因型的突變很可能與一些T2DM 引起的并發癥有關。Rehman等研究表明，PPARγ 基因變異很可能與冠心病型糖尿病的危險因素相關，其從巴基斯坦薩戈達區總部教學醫院費薩拉巴德心臟病研究所和心臟病科招募244 名參與者，包括144 例冠狀動脈疾病（coronary artery disease，CVD）患者和100 名健康對照者。CVD患者中包括 111 例冠心病患者（coronary heart disease，CHD）和33 例心肌病（cardiomyopathy，CMP）患者。Pro/Pro 和Pro/Ala 基因型的變異特性的評估是通過擴增耐藥突變系統聚合酶鏈反應（amplification of resistant mutation system polymerase chain reaction，ARMS–PCR）進行。通過測定血清生物標志物，探討T2DM 危險因素與PPARγ 基因Pro/Ala 多態性的相關性。大約31.5%的Pro/Ala 基因型存在于CVD 患者中，其中22.5%為CHD 患者，9%為CMP 患者。因此，與CMP 患者相比，肥胖、高血壓和吸煙（占比分別為35%、23%、21%）被認為是伴隨PPARγ 中Pro/Ala 突變的最關鍵危險因素，尤其是在CHD 患者中。CHD 患者的血糖、膽固醇、甘油三酯和谷丙轉氨酶（alanine aminotransferase，ALT）水平升高與Pro/Ala 突變之間觀察到類似的關聯模式。Abaj 等關于PPARγ2 基因Pro12Ala 多態性與健康飲食指數（healthy eating index，HEI）、國際膳食質量指數（international dietary quality index，DQI–Ⅰ）和膳食植物化學指數（dietary phytochemical index，DPI）對心血管疾病的相互作用的研究中，對393 例糖尿病患者PPARγ Pro12Ala 通過聚合酶鏈反應–限制性片段長度多態（polymerase chain reaction–restriction fragment length polymorphism，PCR–RFLP）方法進行基因分型。生化指標包括總膽固醇（total cholesterol，TC）、低密度脂蛋白膽固醇（low density lipoprotein–cholesterol，LDL–C）、高密度脂蛋白膽固醇（high density lipoprotein–cholesterol，HDL–C）、甘油三酯（triacylglycerol，TG）、超氧化物歧化酶（super oxide dismutase，SOD）、C 反應蛋白（C–reactive protein，CRP）、總抗氧化能力（total antioxidant capacity，TAC）、反應性星形膠質細胞pentraxin–3（PTX3）、異前列素F2α（isoprostaneF2α，PGF2α）。通過標準方案測量白細胞介素–18（interleukin–18，IL–18）、瘦素和生長素釋放肽。將食物頻率問卷（food frequency questionnaire，FFQ）用于計算膳食指數（DQI–Ⅰ、DPI、HEI）。較高的膳食指數（DQI–Ⅰ、DPI、HEI）可能影響T2DM 患者PPARγ Pro12Ala多態性與生長激素釋放多肽、瘦素、HDL、IL–18 濃度的關系，進而證明個人飲食習慣可能與PPARγ 基因突變導致的T2DM 有一定的關系。有關PPARγ 基因Pro12Al 多態性與脂代謝的研究結論相差較大。李秀麗等研究發現，T2DM 血脂改變特點是TG 升高和HDL–C 降低，T2DM 的一級親屬是T2DM 高發人群，其有相似的遺傳背景。在糖耐量正常時已存在脂代謝異常，PPARγ 基因Pro12Al 多態性及胰島素抵抗使LDL–C 活性降低，可能對血脂的影響甚微，血脂異常可能主要與不同種族、環境因素、肥胖、胰島素抵抗及其他遺傳因素有關。

4 PPARγ激動劑在T2DM治療中的最新研究

羅格列酮（rosiglitazone，RGZ）和其他TZD 合成的PPARγ 配體是胰島素增敏劑，已用于治療T2DM。然而，不良反應包括體重增加、液體潴留、骨質流失、充血性心力衰竭及可能增加的心肌梗死和膀胱癌風險，限制了TZD 的應用。因此，有必要更好地了解PPARγ 信號通路，并開發更安全、更有效的PPARγ 定向治療方法。Wang 等研究發現，包括TZD在內的許多PPARγ激動劑均是通過結合并激活G 蛋白偶聯受體40（G protein–coupled receptor 40，GPR40），也被稱為游離脂肪酸受體1。通過激活GPR40 信號通路，最終調控下游PPARγ 反應。最近對人類內皮細胞的研究表明，RGZ 激活GPR40 對PPARγ 基因組信號的最佳增殖至關重要。RGZ/GPR40/p38 絲裂原活化蛋白激酶（p38 mitogen–activated protein kinase，p38 MAPK）信號通路誘導并激活 PPARγ 共激活因子–1α，并將腺病毒 e1（adenovirus E1，E1A）結合蛋白p300 招募到靶基因的啟動子上，顯著增強PPARγ 依賴的轉錄。因此，在內皮細胞中，GPR40 和PPARγ 是一個綜合的信號通路。然而，GPR40 也可以激活脯氨酸導向的絲氨酸/蘇氨酸激酶1/2（activation of proline–oriented serine/threonine kinases，ERK1/2），ERK1/2 是一種直接磷酸化和失活PPARγ 的促炎激酶。因此，GPR40在PPARγ 信號轉導中的作用可能對藥物開發具有重要意義。激活PPARγ 但不與GPR40 結合或激活的配體可能比目前批準的PPARγ 激動劑更安全。另外，專一的GPR40 激動劑可同時激活p38 MAPK和 PPARγ，但不能激活細胞外調節蛋白激酶（extracellular regulated protein kinases，ERK），避免其對PPARγ 信號通路、胰島素抵抗和炎癥的有害影響。這種新一代藥物不僅可用于治療T2DM，還可用于治療各種慢性和急性血管炎癥，如動脈粥樣硬化和感染性休克。

最近的研究表明，吡格列酮可提高脂聯素（adiponectin，APN）水平，并在缺血狀態下提供血管保護。Hasegawa 等通過APN 相關機制評估PGZ對腦缺血再灌注損傷的神經保護作用，將T2DM 瘦素缺乏（db/db）小鼠給予PGZ 1 周，測量血漿胰島素和APN 水平，這些小鼠接受大腦中動脈閉塞和再灌注損傷，并在缺血后的幾個時間點通過免疫組織化學和蛋白質印跡法分析評估它們的梗死面積。給予PGZ 的db/db 小鼠表現出改善的胰島素敏感性，出血率和梗死面積減少（＜0.05）。在PGZ 給藥組中，血漿APN 水平與載體組相比有所增加。在db/db組中，PGZ 給藥顯著抑制再灌注后的炎性反應和氧化應激（＜0.05）。該研究得出結論：PGZ 可適用于代謝綜合征患者的急性腦缺血及抗糖尿病治療。此外，Mori 等比較PGZ 和二甲雙胍對T2DM 患者骨代謝的影響，其通過對58 例T2DM 患者（男24 例，女34 例）隨機分配，分別接受PGZ（男、女劑量分別為30、15mg/d）或二甲雙胍（750mg/d）治療。評估治療前后3 個月血清和尿1 型交聯N–端肽（cross–linked n–terminal peptide，NTX）、1 型交聯C–端肽（cross– linked C–terminal peptide，CTX）、骨堿性磷酸酶（bone alkaline phosphatase，BAP）、同型半胱氨酸和血清戊糖苷水平的變化，3 個月后觀察骨吸收標志物的變化，結果顯示，PGZ 可顯著增加NTX 和CTX 水平。PGZ 組患者的血清和尿NTX、CTX 的變化率明顯高于二甲雙胍組。盡管PGZ 組的BAP 水平顯著下降，但兩組的變化率相似。在PGZ組中，空腹胰島素水平的變化與骨吸收增加顯著相關，與年齡和性別無關。

Hye 等開發并測試了一種新型雙重調節劑RB394。RB394 是一種新型雙PPARγ 激動劑/可溶性環氧化物水解酶（soluble epoxide hydrolase，sEH）抑制劑，在代謝綜合征大鼠模型（自發肥胖）中充當sEH 抑制劑和PPARγ 激動劑，實驗標本選取高血壓（SHROB）大鼠和肥胖糖尿病Zucker 脂肪/自發性高血壓心力衰竭F1 雜交（ZSF1）大鼠。在SHROB大鼠中，其研究RB394 預防代謝綜合征表型的能力，而在肥胖糖尿病ZSF1 大鼠中，比較RB394 與血管緊張素轉換酶（angiotensin converting enzyme，ACE）抑制劑依那普利治療T2DM 和相關并發癥的能力。本研究結果表明，RB394 可減緩SHROB 大鼠高血壓、胰島素抵抗、高脂血癥和腎損傷的發展，降低肥胖糖尿病ZSF1 大鼠的空腹血糖和糖化血紅蛋白，改善葡萄糖耐量，降低血壓，并改善血脂。在RB394治療的肥胖糖尿病ZSF1 大鼠中，肝纖維化和肝脂肪變性明顯減少，此結果證明新型雙重調節劑RB394通過激活PPARγ 因子的同時抑制sEH 使得ZSF1 大鼠血糖得到改善的同時，血脂也得到相應的改善。

5 PPARγ對T2DM治療的總結與展望

由于臨床研究有許多失敗，PPARγ 在過去的研究存在很多的爭議。然而，近10 年PPARγ 的研究出現一些非常有用的信息，未來有望在T2DM 治療上開發更為有效的方法。且隨著科技的進步，PPARγ的結構和功能分析在過去的幾年里發展迅速，很多實驗室均在開發選擇性 PPARγ 調節劑（pparmodulators，SPPARγMs），且在尋找沒有TZD 樣不良反應的新一代胰島素增敏劑方面也有非常不錯的結果，但仍處于早期階段。盡管一些SPPARγMs已進入Ⅱ期或Ⅲ期試驗階段，但由于出現大量的不良反應或功效不足，均未獲得許可。迄今為止，只有一種化合物INT131在降低T2DM患者的血糖方面顯示出令人鼓舞的結果，INT131 在使用后沒有體重增加或體液潴留的現象出現。PPARγ 仍然是一個具有巨大治療價值的靶點，該受體在其他疾病（如癌癥和神經退行性疾病）中的有益調節目前是一個活躍的研究領域。越來越多的證據表明，代謝性疾病和癌癥有多條PPARγ 參與的分子途徑，如Wnt/β–連環蛋白和生長激素–胰島素樣生長因子軸，對PPARγ信號途徑的新認識有可能創造出更具安全性和更加廣泛適用性的新一代激動劑。