胰高血糖素樣肽-1在心血管系統(tǒng)中作用的研究進展

王 靜，張麗暉，熊乾鋒，牛 宇，秦俊楠

胰高血糖素樣肽-1(GLP-1)是進食后由腸道內(nèi)分泌L細胞迅速分泌的一種腸促激素，以葡萄糖依賴方式刺激胰島素和抑制胰高血糖素分泌，通過結(jié)合并激活G蛋白偶聯(lián)受體GLP-1R發(fā)揮作用，可增加飽腹感，延緩胃腸道排空，減少食欲，從而維持血糖穩(wěn)態(tài)，主要用于2型糖尿病的治療。天然的GLP-1(7-36)是由30個氨基酸組成的肽段，半衰期較短(1～2 min)，分泌后可迅速被二肽基肽酶-4(DPP-4)降解為GLP-1(9-36)，失去生物活性，短暫的半衰期限制了其臨床應用。因此，目前已開發(fā)出半衰期長的GLP-1類似物，如艾塞那肽、利拉魯肽，DPP-4抑制劑，如西格列汀、阿格列汀等，可減少GLP-1降解，延長作用時間。

GLP-1R屬于G蛋白偶聯(lián)受體家族，除分布于胰島細胞外，在身體其他部位也被發(fā)現(xiàn)，如大腦、肺、胃腸道、腎臟、肝臟和心臟。近年來，GLP-1在心血管系統(tǒng)中的積極作用逐漸受到關(guān)注，一些基礎(chǔ)及臨床研究已證實GLP-1通過多種機制發(fā)揮心血管的保護作用，且不依賴于血糖調(diào)節(jié)。現(xiàn)對GLP-1發(fā)揮心血管保護作用及機制的研究進展進行綜述。

1 降低血壓

高血壓是心血管疾病的主要危險因素之一，高血壓是2型糖尿病病人的一種常見并發(fā)癥，兩者結(jié)合極大增加心血管并發(fā)癥的風險。有研究顯示，收縮壓降低5.6 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)，其主要心血管事件和死亡風險降低18%[1]。基礎(chǔ)及臨床研究表明GLP-1及其類似物有改善血壓的作用。動物研究發(fā)現(xiàn)，利拉魯肽在不依賴血糖情況下降低血管緊張素Ⅱ誘導的非糖尿病小鼠血壓，并改善血管內(nèi)皮功能及血管纖維化[2]。在血管緊張素Ⅱ誘導的高血壓大鼠模型中也發(fā)現(xiàn)了此作用[3]。一項雙盲隨機對照試驗研究利拉魯肽對24 h動態(tài)血壓的影響，結(jié)果顯示短期治療(5周)后24 h平均收縮壓降低5.73 mmHg，舒張壓無明顯變化，同時伴隨心率加快，這種降壓作用在白天較顯著，且對收縮壓的影響發(fā)生在體重變化前，說明血壓變化與體重減輕無關(guān)[4]。一項薈萃分析納入60項隨機對照試驗，對不同激動劑進行分析，結(jié)果顯示GLP-1可使收縮壓降低1.84～4.60 mmHg，艾塞那肽(10 μg，每日2次)治療后可使舒張壓降低1.08 mmHg[5]。另一項Meta分析對5 860例2型糖尿病病人進行艾塞那肽和利拉魯肽及安慰劑和其他降糖藥物療效比較，與安慰劑及其他降糖藥物相比，艾塞那肽和利拉魯肽可使血壓降低1～5 mmHg；與安慰劑相比，艾塞那肽可使2型糖尿病病人收縮壓降低5.24 mmHg，舒張壓降低5.91 mmHg，1.2 mg、1.8 mg劑量的利拉魯肽分別使收縮壓降低5.6 mmHg、4.49 mmHg[6]。目前的研究對降低收縮壓的療效基本明確，但對舒張壓的影響存在爭議，導致這些結(jié)果的差異可能與樣本量有限及研究過程中使用的抗高血壓藥物和研究人群的基線血壓值未報道有關(guān)。關(guān)于GLP-1降壓作用的機制持有不同觀點，一方面可能是由于GLP-1治療后改善了血管內(nèi)皮功能[7]；另一方面可能是由于GLP-1可促進尿及尿鈉排泄[8]。GLP-1對腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)(RAAS)的抑制可能是其降低血壓的原因之一[3]，具體的作用機制有待進一步研究明確。

2 抑制炎癥反應

炎癥是心血管疾病的重要誘因，內(nèi)皮炎癥是動脈高壓及動脈粥樣硬化的早期病理改變，炎癥細胞、炎性因子向血管壁浸潤，導致血管氧化應激和內(nèi)皮型一氧化氮合酶(eNOS)解偶聯(lián)，最終導致動脈粥樣硬化。傳統(tǒng)的降糖藥物盡管能改善血糖，但長期使用可能增加心血管事件風險，GLP-1具有抗炎作用，可減少心臟和血管炎癥。動物研究發(fā)現(xiàn)，GLP-1R激動劑可降低脂多糖誘導的血漿炎性因子腫瘤壞死因子-α(TNF-α)和干擾素-γ水平，減少免疫細胞募集，從而減小動脈粥樣硬化斑塊，增強斑塊穩(wěn)定性，延緩動脈硬化進展，且不依賴血糖、體重及膽固醇變化[9]，也可通過調(diào)節(jié)巨噬細胞表型改善胰島素抵抗，同時增強信號轉(zhuǎn)導和轉(zhuǎn)錄激活因子轉(zhuǎn)導及轉(zhuǎn)錄激活蛋白(STAT)3表達，下調(diào)STAT1激活[10]。臨床試驗發(fā)現(xiàn)了類似作用，選取10例應用GLP-1治療的2型糖尿病病人，治療8周，結(jié)果顯示，炎性巨噬細胞活化分子sCD163、炎性因子TNF-α、白細胞介素-1β、白細胞介素-6水平下降，抗炎脂聯(lián)素表達增加，這種效應不依賴對血糖或體重的影響[11]。Krasner等[12]體外研究進一步發(fā)現(xiàn)利拉魯肽除降低炎性因子外，還可增加細胞內(nèi)鈣離子和激活Ca+/鈣調(diào)蛋白依賴性蛋白激酶B(CaMKKb)，進而激活腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)，降低血管細胞黏附分子-1(VCAM)-1和E-選擇素表達。

3 調(diào)節(jié)氧化應激

氧化應激是指在應激(高血糖、高血壓、高脂血癥、缺血再灌注損傷等)狀態(tài)下體內(nèi)產(chǎn)生過多的活性氧(ROS)，引起細胞功能障礙、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)過氧化及DNA損傷，導致信號轉(zhuǎn)導和基因表達改變，從而發(fā)生不可逆的細胞損傷和死亡，參與多種心血管疾病發(fā)生，尤其在心臟重塑和心力衰竭的病理生理中發(fā)揮著重要作用。GLP-1通過環(huán)磷酸腺苷(cAMP)依賴性蛋白激酶A(PKA)激活，抑制氧化應激，延緩血管內(nèi)皮細胞衰老[13]。Chang等[14]研究發(fā)現(xiàn)，艾塞那肽對過氧化氫和心肌缺血再灌注引起的氧化應激具有明顯的心臟保護作用，GLP-1作為一種潛在的抗氧化劑，可降低心肌損傷標志物(乳酸脫氫酶和肌酸激酶同工酶)水平，縮小梗死面積，增強心功能，抑制細胞凋亡。這種保護作用不依賴于血糖調(diào)節(jié)，也可增加抗氧化酶錳依賴性超氧化物歧化酶(MnSOD)和過氧化氫酶，抑制ROS產(chǎn)生，減輕糖尿病小鼠心臟損傷，同時使心肌細胞P53蛋白表達降低，抑制細胞凋亡，改善心臟功能[15]。Zhang等[16]研究顯示，DPP-4抑制劑阿格列汀干預糖尿病兔后，可減少線粒體ROS產(chǎn)生，抑制心室重構(gòu)，改善舒張功能。因此，GLP-1R激動劑及DPP-4抑制劑均通過抑制氧化應激，減少心肌損傷，改善心肌重構(gòu)。

4 改善能量代謝

心臟耗能居全身所有器官之首，心臟通過能量代謝將儲存在脂肪酸和葡萄糖中的化學能轉(zhuǎn)化為機械能，為心臟的收縮和舒張等耗能過程提供能量。脂肪酸是健康成年人心肌細胞優(yōu)選的能量底物，為心肌細胞提供60%～90%的能量，葡萄糖提供10%～40%的能量。胰島素是心臟葡萄糖代謝，特別是葡萄糖氧化的有效刺激物，可增加葡萄糖氧化，而胰高血糖素則增加心臟脂肪酸氧化，GLP-1R激動劑誘導的胰島素和胰高血糖素分泌的增加和減少可能改變2型糖尿病病人的心臟能量代謝，有助于改善心功能，這可能是GLP-1R激動劑誘導2型糖尿病病人心臟保護的一個潛在機制[17]。Aravindhan等[18]觀察GLP-1對正常和缺血再灌注大鼠葡萄糖和脂肪酸代謝的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在非缺血區(qū)代謝底物以脂肪氧化為主轉(zhuǎn)變?yōu)橐云咸烟呛推渌妓衔餅橹鳎蝗毖獏^(qū)主要以糖酵解方式提供能量，以克服氧合減少時能量不足，這些發(fā)現(xiàn)在成年大鼠心肌細胞(CMs)中得到了進一步證實，可增加葡萄糖利用率，降低脂肪酸氧化率。Nguyen等[19]在壓力負荷誘導的射血分數(shù)保留心力衰竭(HFpEF)大鼠模型中發(fā)現(xiàn)，GLP-1使心臟代謝向依賴葡萄糖氧化轉(zhuǎn)變，增加葡萄糖氧化/脂肪酸氧化(GO/FAO)，改善左室舒張功能，但收縮功能未見明顯改善。GLP-1的這種有利作用在射血分數(shù)減少心力衰竭中未體現(xiàn)。有研究發(fā)現(xiàn)，GLP-1增加葡萄糖攝取不依賴于胰島素分泌，而是通過增加心肌一氧化氮生成，p38絲裂原活化蛋白激酶(p38 MAPK)活性和葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白1(GLUT-1)易位實現(xiàn)的[20-21]。GLP-1除了對代謝底物有影響外，還能改善線粒體功能，降低線粒體ROS產(chǎn)生率，阻止線粒體膜去極化，減輕線粒體腫脹，增加線粒體呼吸功能，也可通過過氧化物酶體增殖物激活受體γ共激活因子1α(PGC-1α)/核呼吸因子1(NRF1)/線粒體轉(zhuǎn)錄因子A(Tfam)信號途徑促進線粒體的生物合成[16]。

5 調(diào)節(jié)自噬反應

自噬是維持細胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)的主要調(diào)節(jié)因子，可促進不必要或功能失調(diào)的細胞成分，錯誤折疊或聚集的蛋白質(zhì)及受損的細胞器(即線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng))溶酶體降解。自噬活性增強，可促進營養(yǎng)循環(huán)和能量產(chǎn)生以維持細胞活力，但自噬增加或減少可能引起過度失調(diào)，導致功能障礙[22]。自噬是維持血管周圍脂肪組織(PVAT)生物功能所必需的，在肥胖病人中受到抑制，導致PVAT功能障礙，表現(xiàn)出炎癥特征，降低局部脂聯(lián)素和一氧化氮生物利用度，進一步導致內(nèi)皮功能障礙。有研究顯示，阿格列丁通過GLP-1依賴性機制促進PVAT的自噬作用，改善血管內(nèi)皮依賴性舒張功能，而不影響內(nèi)皮非依賴性舒張功能[23]。Cai等[24]首次證實GLP-1減弱過氧化氫(H2O2)誘導的自噬，H2O2通過激活ROS依賴的絲氨酸/蘇氨酸激酶(Akt)和細胞外信號調(diào)節(jié)激酶1/2(ERK1/2)信號通路促進人臍靜脈內(nèi)皮細胞(HUVECs)自噬，而GLP-1通過減少自噬體形成，預防氧化應激誘導的內(nèi)皮細胞功能障礙和自噬，GLP-1在早期對內(nèi)皮細胞的抗自噬作用可預防動脈硬化。導致這種結(jié)果的差異，可能是由于氧化應激造成自噬過度激活，自噬通量異常升高，引起功能障礙，GLP-1通過協(xié)調(diào)自噬平衡維持細胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)。除影響內(nèi)皮功能外，Yu等[25]在心肌細胞中加入艾塞那肽和利拉魯肽，結(jié)果顯示其能促進自噬，減輕高糖誘導的心肌損傷，且依賴于哺乳動物雷帕霉素靶蛋白/Unc-51樣激酶1(mTOR/ULK1)信號途徑，因此GLP-1通過影響自噬對抗高糖誘導的心肌損傷可能是通過調(diào)節(jié)mTOR實現(xiàn)的，而給予自噬抑制劑氯喹(CQ)或加入AMPK抑制劑化合物C(Comp C)后可逆轉(zhuǎn)利拉魯肽對糖尿病大鼠心功能的改善，說明利拉魯肽通過AMPK途徑促進自噬[26]。

6 抑制細胞凋亡

細胞凋亡是由于多種信號級聯(lián)被激活而發(fā)生的程序性死亡過程，是心血管疾病發(fā)生和發(fā)展的關(guān)鍵因素。生理條件下，細胞凋亡是破壞非必要細胞的一種防御機制；然而，過度的細胞凋亡導致病理性改變。因此，對凋亡途徑的藥物干預可能是治療心血管疾病的潛在治療策略，GLP-1可通過多種信號機制發(fā)揮抗凋亡作用，提高心肌細胞存活率。有研究顯示，DPP-4抑制劑西格列汀通過抑制肝激酶B1(LKB-1)/AMPK/蛋白激酶B(Akt)通路及激活糖原合成酶3β(GSK3-β)和p38α/MAPK預防糖尿病誘導的細胞凋亡和心肌病[27]。艾塞那肽通過血紅素加氧酶-1/核因子相關(guān)因子2(HO-1/Nrf-2)系統(tǒng)和磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)/Akt凋亡相關(guān)信號通路減輕高糖誘導的心肌細胞凋亡，提高細胞活力，表現(xiàn)為細胞凋亡率及促凋亡蛋白Bax和Caspase-3表達降低，抗凋亡蛋白Bcl-2表達升高[28]。GLP-1通過抑制JNK途徑阻止人心臟前體細胞凋亡。除了影響高糖誘導的凋亡外，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激可激發(fā)凋亡發(fā)生[29]，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激誘導的細胞凋亡是心肌缺血再灌注損傷的主要原因。GLP-1通過抑制心肌細胞凋亡，減小心肌梗死面積[30-31]，減輕內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激誘導的缺氧/復氧損傷引起的細胞凋亡，發(fā)揮心臟保護作用，且這些作用可能與GLP-1R/PI3K/Akt信號通路激活有關(guān)[32]。

7 小 結(jié)

GLP-1作為一種新型的降糖藥，除發(fā)揮穩(wěn)定的降糖作用且不易引起低血糖癥狀外，大量研究表明GLP-1對心血管疾病的積極作用，但具體機制尚未明確，仍需大量的臨床和實驗研究證實GLP-1對心血管疾病的保護效應及其作用機制，為臨床治療提供更多的理論依據(jù)。