肠促胰岛素在1型糖尿病中的作用和应用前景

邢春燕(综述),夏礼斌(审校)

(皖南医学院第一附属医院内分泌科，安徽 芜湖 241000)

1型糖尿病是由产生胰岛素的胰岛β细胞进行性破坏所引起的一种自身免疫性疾病，机体针对表达于β细胞的多种分子引起自身免疫损伤，导致胰岛β细胞数量进行性减少，从而引起胰岛素分泌绝对缺乏。依赖胰岛素治疗是挽救生命的必要条件，是1型糖尿病患者的首选治疗。葡萄糖依赖的促胰岛素分泌多肽(glucose-dependent insulinotropic polypeptide，GIP)和胰高血糖素样肽1(glucagon-like peptide-1，GLP-1)，两者均为肠促胰岛素，它们通过影响血浆胰岛素水平来控制餐后血糖水平，即肠促胰岛素效应。GLP-1可致葡萄糖依赖的胰岛素分泌增加以及胰高血糖素分泌抑制，促进胰岛β细胞增殖分化及抑制胰岛β细胞凋亡，还可调节免疫反应减轻胰岛炎症，因而其相关药物对1型糖尿病的治疗作用备受关注。

1 肠促胰岛素在2型糖尿病的作用

2型糖尿病发病和进展的一个重要原因是胰岛功能的进行性衰退，包括胰岛β细胞胰岛素分泌缺陷和胰岛α细胞胰高血糖素不适当地分泌增加造成的胰岛素/胰高糖素比例失调[1]。GLP-1具有葡萄糖依赖性促胰岛素分泌的特性，可通过促进胰岛β细胞的胰岛素分泌、抑制胰岛α细胞不适当的胰高糖素分泌、延缓胃排空及抑制食欲等多个途径参与机体血糖稳态调节,并且GLP-1还可促进胰岛β细胞增殖、抑制胰岛β细胞凋亡，增加胰岛素合成、改善胰岛β细胞功能。内源性GLP-1在分泌释放入血后快速被二肽基肽酶4(dipeptidyl peptidase 4,DPP-4)裂解而失去活性。DPP-4抑制剂可选择性抑制DPP-4的酶活性，阻止GLP-1裂解失活，提高活性GLP-1的血浆水平，增强GLP-1生理作用，降低2型糖尿病患者的糖化血红蛋白、空腹血糖和餐后血糖水平。在一系列的药物临床研究中，越来越多的数据表明GLP-1类似物具有改善胰岛β细胞功能的作用，目前已广泛应用于2型糖尿病的临床治疗[2]。

2 肠促胰岛素对1型糖尿病的作用

1型糖尿病以逐渐衰退的胰岛β细胞功能导致胰岛素缺乏和慢性高血糖为特征，其发病机制包含有胰岛β细胞的T淋巴细胞调节紊乱和残存胰岛β细胞分泌胰岛素的能力受损。在2011年美国糖尿病协会年会上报道有多项1型糖尿病临床研究结果，多数试验意在研究基于调节自身免疫攻击的免疫学方法来治疗1型糖尿病，包括免疫耐受、调节二次免疫和炎性反应，一些药物能延缓疾病的进展[3]。但是至目前没有药物能够阻止疾病的进一步发展或恢复胰岛β细胞的功能和数量，因此研究出有前景的免疫学方法和维持1型糖尿病的长期治疗效果迫在眉睫。肠促胰岛素GLP-1在免疫学方面可能比较有研究价值，因为GLP-1在临床前期研究中被证实能够减少胰岛β细胞凋亡，刺激增殖和增强胰岛β细胞的存活率，而且在临床试验研究中证实GLP-1能够明显抑制餐后胰高血糖素的分泌，延缓胃排空以及增加饱腹感降低食欲，因此GLP-1受体类似物或DPP-4抑制剂单独应用或联合其他药物对1型糖尿病患者进行降糖治疗。

2.1GLP-1类似物和1型糖尿病 GLP-1类似物(如利拉鲁肽)可以增加胰腺对葡萄糖的敏感性，改善胰岛素分泌功能，并且GLP-1类似物促胰岛素分泌效应是葡萄糖依赖性的，即在血糖水平低时不诱导胰岛素分泌，所以，在有效降低糖化血红蛋白的同时，低血糖的风险也很小。Hadjiyanni等[4]证实，醋酸艾塞那肽类似于GLP-1类似物，注射入糖尿病小鼠能够显著减轻胰岛炎性反应，提高胰岛β细胞数量和增加葡萄糖耐量。另有研究阐述了醋酸艾塞那肽可以逆转糖尿病及促进胰岛β细胞再生的猜想，例如醋酸艾塞那肽联合抗CD3疗法在糖尿病小鼠身上能增加胰岛β细胞数量，这种联合疗法能够显著提高胰岛素对血糖的敏感性，增加胰岛分泌胰岛素的总量，提高了1型糖尿病的缓解率[5]。Suarez-Pinzon等[6]证实，合成的人类GLP-1类似物联合运用胃泌素能促使糖尿病小鼠的糖耐量恢复正常，这种效应归因于胰岛β细胞数量的部分恢复。Tian等[7]报道了醋酸艾塞那肽联合弗氏完全佐剂能够刺激糖尿病小鼠残存胰岛β细胞再生,他们的数据证实，运用弗氏完全佐剂和醋酸艾塞那肽处理的糖尿病小鼠脾脏和胰腺淋巴结中的T调节细胞数量显著增加。

在多项临床试验研究中可以预见GLP-1在临床应用中的前景，GLP-1类似物在1型糖尿病患者的临床应用也多有研究，有病例报道，一例40岁的1型糖尿病患者经过11个月的艾塞那肽治疗，使患者的糖化血红蛋白从8.7%降至7.3%，而且患者的基础胰岛素需要量减少了25%，停止了早餐前和午餐前的短效胰岛素注射[8]；另一案例报道了艾塞那肽应用于1例C-肽阴性的糖尿病患者，醋酸艾塞那肽可以达到稳定的降糖效果，在几个月的治疗后患者血糖得到显著的控制，并且糖化血红蛋白下降了2%，C-肽水平仍是检测不到，提示了患者血糖得到显著控制，糖化血红蛋白下降可能不是归结于促进胰岛素分泌，而是归因于其他的肠促胰岛素介导机制[9]。另有报道证实，应用GLP-1或醋酸艾塞那肽能够降低1型糖尿病患者的空腹血糖，主要是通过降低胰高血糖素的浓度，而且艾塞那肽能够增加发病数月的1型糖尿病患者的胰岛素分泌，但其临床意义不是很显著[10-11]。

临床研究证实，在1型糖尿病患者胰岛移植初期运用GLP-1类似物治疗可能会保护胰岛细胞的数量及功能，为证实这个假设，对一例胰岛移植的1型糖尿病患者运用艾塞那肽治疗，得到了稳定的血糖控制和胰岛移植效果，且在停用艾塞那肽治疗后胰岛β细胞的功能未有显著改变[12-14]。最近很多研究证实，内源性GLP-1或利拉鲁肽治疗1型糖尿病能起到很好的血糖控制，表现为有残存胰岛β细胞的1型糖尿病患者餐后胰岛素分泌增加；GLP-1或利拉鲁肽的运用可明显减少外源性胰岛素的剂量，甚至有2例1型糖尿病患者在完全停用胰岛素治疗后仍有良好的血糖控制；运用利拉鲁肽治疗24周后患者糖化血红蛋白水平显著降低[15-16]。对1型糖尿病患者运用GLP-1、艾塞那肽或利拉鲁肽研究观察发现，短期和长期临床受益，但这些药物是否能够促进血糖稳态、增加胰岛β细胞功能、胰岛β细胞再生的分子机制仍需要进一步研究。

2.2DPP-4抑制剂和1型糖尿病 DPP-4是一种体内的溶解酶，能够分解多种多肽，其中一种被DPP-4分解的蛋白质为GLP-1，DPP-4能够将GLP-1从活性形式转化为失活状态。DPP-4又被称为T细胞表面抗原CD26(DPP-4/CD26)，DPP-4/CD26表达于多种细胞膜表面，包括T淋巴细胞、内皮细胞、B淋巴细胞、巨噬细胞及自然杀伤细胞。有报道研究证实，缺乏DPP-4/CD26的小鼠胰岛素分泌增加，并能提高葡萄糖的耐受[17]。另有研究解释了DPP-4/CD26基因剔除小鼠免疫系统的改变，例如研究者发现脾脏中CD4+T细胞数量减少[18]。DPP-4抑制剂能够抑制GLP-1降解，提高内源性活性GLP-1浓度，改善饮食相关的胰岛素分泌，抑制胰高血糖素分泌，通过调节胰岛α细胞及胰岛β细胞功能降低血糖。

在临床前期试验研究中，DPP-4/CD26抑制剂被证实在链脲佐菌素诱导和BioBreeding糖尿病小鼠身上都出现了血糖耐受，原因可能是刺激了胰岛β细胞的存活率和胰岛再生能力[19-20]。DPP-4抑制剂被证实在治疗糖尿病小鼠中具有很好的降低血糖的药效，然而这种降血糖的机制仍需要进一步研究[21]。最近有研究发现，运用NVP-DPP72作用于新发病的非肥胖性糖尿病小鼠，能够明显减轻其胰岛炎发病程度，增加调节性T细胞的数量，刺激胰岛β细胞增殖，最终能缓解1型糖尿病患者的高血糖症状[22]。在以上研究中均发现有胰岛β细胞复制的增加与血浆中GLP-1水平的升高。有研究报道，DPP-4抑制剂西格列汀在胰岛移植后对移植胰岛有明显的保护作用，其中一项保护移植细胞的机制归因于减少CD4+T细胞在胰岛中的定值，这些数据均证明对于1型糖尿病患者DPP-4抑制剂可能通过调节自身免疫来保护胰岛β细胞功能[23-24]。

目前，1型糖尿病患者运用DPP-4抑制剂的临床数据仍很少，有报道在新诊断的1型糖尿病患者中运用西格列汀，此患者已接受自体干细胞移植术，另有2例同样接受了西格列汀的治疗(捷诺维磷酸西格列汀片，口服，100 mg/d)，结果在移植2个月后患者的C肽分泌水平显著增加，彻底停用胰岛素替代治疗，在后续的6个月内均不依赖外源性胰岛素治疗，这个现象提示西格列汀可能诱导造血干细胞向分泌胰岛素的胰岛β细胞分化[25]。最近有病例报道描述了西格列汀联合胰岛素治疗餐后2 h C肽阴性的糖尿病患者达到良好的降低血糖水平作用，但是C肽水平没有变化，这一现象提示，运用此治疗方案并未改善胰岛功能[26]。DPP-4抑制剂降低血糖具体机制有待于进一步研究。

3 小 结

1型糖尿病干预治疗的终极目标是通过保护或恢复胰岛β细胞的功能或数量，以维持血糖的稳态，针对炎性反应和自身免疫攻击的免疫学方法可能不足以阻止进一步的胰岛β细胞功能和数量的损失,因此仍需研究通过胰岛β细胞再生方法来增加胰岛β细胞功能及残余胰岛β细胞的质量[27]。肠促胰岛素在治疗2型糖尿病临床应用中已明确，这类新药也被证实运用于1型糖尿病小鼠，能维持血糖稳态、抗凋亡、免疫调节和促进胰岛β细胞再生。肠促胰岛素有可能通过多种机制发挥作用，包括促进葡萄糖依赖性的胰岛素分泌量，抑制胰高血糖素的分泌、胃排空和食欲,或通过调节自身免疫性反应,增强胰岛β细胞增殖,抑制胰岛β细胞凋亡，这些在新发病和确诊多年的1型糖尿病患者中都可能是有效的，为1型糖尿病患者在临床上作为独立或辅助药物治疗提供了证据，证明肠促胰岛素能促进残余胰岛β细胞功能及再生内源性β细胞，维持血糖的稳态。现有的个案报道和试验研究样本数量较小、干预时间短，缺乏大样本长期干预1型糖尿病患者胰岛β细胞功能影响的结果，故GLP-1类似物和DPP-4抑制剂治疗1型糖尿病的有效性和安全性还需要更大样本、持续时间更长的随机对照临床试验加以证实，GLP-1类似物和DPP-4抑制剂治疗1型糖尿病从临床前研究转化为临床阶段还需广大学者进一步研究。

[1] Cöke B.Islet cell function:alpha and beta cells-partners towards normoelycaemia[J].Int J Clin Pract Suppl,2008(159):2-7.

[2] Garber A,Henry R,Ratner R,etal.Liraglutide versus glimepiride monotherapy for type 2 diabetes(LEAD-3 Mono):a randomised,52-week,phase Ⅲ,double-blind,parallel-treatment trial[J].Lancet,2009,373(9662):473-481.

[3] Snarski E,Milczarczyk A,Torosian T,etal.Independence of exogenous insulinfollowing immunoablation and stem cell reconstitution in newly diagnosed diabetes type I[J].Bone Marrow Transplant,2011,46(4):562-566.

[4] Hadjiyanni I,Baggio LL,Poussier P,etal.Exendin-4 modulates diabetes onset in nonobese diabetic mice[J].Endocrinology,2008,149(3):1338-1349.

[5] Sherry NA,Chen W,Kushner JA,etal.Exendin-4 improves reversal of diabetes in NOD mice treated with anti-CD3monoclonal antibody by enhancing recovery of beta-cells[J].Endocrinology,2007,148(11):5136-5144.

[6] Suarez-Pinzon WL,Power RF,Yan Y,etal.Combination therapy with glucagon-like peptide-1 and gastrin restores normoglycemia in diabetic NOD mice[J].Diabetes,2008,57(12):3281-3288.

[7] Tian B,Hao J,Zhang Y,etal.Upregulating CD4+CD25+FOXP3+ regulatory T cells in pancreatic lymph nodes in diabetic NOD mice by adjuvant immunotherapy[J].Transplantation,2009,87(2):198-206.

[8] Sheffield CA,Kane MP,Busch RS.Off-label use of exenatide for the management of insulinresistant type 1 diabetes mellitus in an obese patient with human immunodeficiency virus infection[J].Pharmacotherapy,2007,27(10):1449-1455.

[9] Paisley AN,Savage MW,Wiles PG.Stabilizing effect of exenatide in a patient with C-peptidenegative diabetes mellitus[J].Diabet Med,2009,26(9):935-938.

[10] Dupré J,Behme MT,McDonald TJ.Exendin-4 normalized postcibal glycemic excursions in type 1 diabetes[J].J Clin Endocrinol Metab,2004,89(7):3469-3473.

[11] Rother KI,Spain LM,Wesley RA,etal.Effects of exenatide alone and in combination with daclizumab on beta-cell function in long-standing type 1 diabetes[J].Diabetes Care,2009,32(12):2251-2257.

[12] Ghofaili KA,Fung M,Ao Z,etal.Effect of exenatide on beta cell function after islet transplantation in type 1 diabetes[J].Transplantation,2007,83(1):24-28.

[13] Faradji RN,Froud T,Messinger S,etal.Long-term metabolic and hormonal effects of exenatide on islet transplant recipients with allograft dysfunction[J].Cell Transplant,2009,18(10):1247-1259.

[14] Froud T,Faradji RN,Pileggi A,etal.The use of exenatide in islet transplant recipients with chronic allograft dysfunction:safety,efficacy,and metabolic effects[J].Transplantation,2008,86(1):36-45.

[15] Kielgast U,Krarup T,Holst JJ,etal.Four weeks of treatment with Liraglutide reduces insulin dose without loss of glycemic control in type 1 diabetic patients with and without residual beta-cell function[J].Diabetes Care,2011,34(7):1463-1468.

[16] Varanasi A,Bellini N,Rawal D,etal.Liraglutide as additional treatment for type 1 diabetes[J].Eur J Endocrinol,2011,165(1):77-84.

[17] Conarello SL,Li Z,Ronan J,etal.Mice lacking dipeptidyl peptidase IV are protected against obesity and insulin resistance[J].Proc Natl Acad Sci U S A,2003,100(11):6825-6830.

[18] Yan S,Marguet D,Dobers J,etal.Deficiency of CD26results in a change of cytokine and immunoglobulin secretion after stimulation by pokeweed mitogen[J].Eur J Immunol,2003,33(6):1519-1527.

[19] Pospisilik JA,Martin J,Doty T,etal.Dipeptidyl peptidase IV inhibitor treatment stimulates beta-cell survival and islet neogenesis in streptozotocin-induced diabetic rats[J].Diabetes,2003,52(3):741-750.

[20] Pospisilik JA,Ehses JA,Doty T,etal.Dipeptidyl peptidase IV inhibition in animal models of diabetes[J].Adv Exp Med Biol,2003,524:281-291.

[21] Suarez-Pinzon WL,Cembrowski GS,Rabinovitch A.Combination therapy with a dipeptidyl peptidase-4 inhibitor and a proton pump inhibitor restores normoglycaemia in non-obese diabetic mice[J].Diabetologia,2009,52(8):1680-1682.

[22] Tian L,Gao J,Hao J,etal.Reversal of new-onset diabetes through modulating inflammation and stimulating beta-cell replication in nonobese diabetic mice by a dipeptidyl peptidase IV inhibitor[J].Endocrinology,2010,151(7):3049-3060.

[23] Kim SJ,Nian C,Doudet DJ,etal.Inhibition of dipeptidyl peptidase IV with sitagliptin(MK0431) prolongs islet graft survival in streptozotocin-induced diabetic mice[J].Diabetes,2008,57(5):1331-1339.

[24] Kim SJ,Nian C,McIntosh CH.Sitagliptin(MK0431) inhibition of dipeptidyl peptidase IV decreases nonobese diabetic mouse CD4+T-cell migration through incretindependent-independent and-independent pathways[J].Diabetes,2010,59(7):1739-1750.

[25] Couri CE,Oliveira MC,Stracieri AB,etal.C-peptide levels and insulin independence following autologous nonmyeloablative hematopoietic stem cell transplantation in newly diagnosed type 1 diabetes mellitus[J].JAMA,2009,301(15):1573-1579.

[26] Kutoh E.Sitagliptin is effective and safe as add-on to insulin in patients with absolute insulin deficiency:a case series[J].J Med Case Rep,2011,5:117.

[27] Greenbaum C,Atkinson MA.Persistence is the twin sister of excellence.An important lesson for attempts to prevent and reverse type 1 diabetes[J].Diabetes,2011,60(3):693-694.