胰高血糖素样肽1对糖尿病性骨质疏松作用的研究进展

陈 娟(综述)，陆卫平(审校)

(南京医科大学附属淮安第一医院内分泌科，江苏 淮安 223300)

糖尿病性骨质疏松(diabetic osteoporosis,DOP)属于继发性骨质疏松，是指糖尿病并发骨量减少、骨微结构破坏、骨脆性增加，易发生骨折的全身代谢性疾病，因其起病隐匿，发病率高，易骨折，伤残风险大，故有效的治疗方法成为人们研究的热点。人体肠道内分泌的肠促胰素不但能促进胰岛素分泌、调节血糖代谢，而且对骨代谢转换过程有良好的调节过程，肠促胰素包括葡萄糖依赖性胰岛素释放肽、胰高血糖素样肽1(glucagon-like peptide-1，GLP-1)和GLP-2，近年来肠促胰素与DOP的关系成为研究热点。

1 GLP-1的概述

1.1GLP-1的理化特性 GLP-1是主要由肠道L细胞分泌的肠促胰素，其前体为胰高血糖素原(proglucagon,PG)，PG基因在肠道L细胞和胰腺α内表达，该基因表达的PG经不同翻译后加工被裂解为GLP-1(1-37)、GLP-2和胰高血糖素。肠道最初产生的GLP-1(1-37)是无活性的37肽，GLP-1(1-37)通过酶解切除N端6个氨基酸，C端酰胺化后，形成有生物活性的GLP-1(7-37)和GLP-1(7-36)-NH2，其中GLP-1(7-36)酰胺是人体内GLP-1主要的天然形式，约占80%[1]。GLP-1自肠道分泌入血后主要经过三种途径代谢：肝脏、肾脏以及被二肽基肽酶Ⅳ降解，其中酶降解在1～2 min内完成[2]，降解后生成GLP-1(9-39)和GLP-1(9-37)，这两种降解产物具有不同于GLP-1的生物活性并可以被其他酶进一步降解。艾塞那肽是从蜥蜴的唾液中分离出的，由39个氨基酸组成，市面上的半衰期为2.5 h。艾塞那肽与GLP-1有53%的序列同源性，是一个完全激动剂，与GLP-1受体有强而有效的亲和力，该药物现今已广泛运用于糖尿病的治疗[3]。

1.2GLP-1的受体及生理作用 GLP-1受体属于7次跨膜G蛋白偶联受体B家族中的胰高血糖素受体亚家族，该受体广泛分布于胰腺、胃肠道、肾脏、肺、心血管系统及脑等组织和器官。研究发现，GLP-1的功能主要由GLP-1受体介导，GLP-1通过与其受体结合后激活环腺苷酸为主导的第二信使，活化下游信号分子，从而发挥葡萄糖依赖性降糖作用[4]。GLP-1在胰腺外组织，如肝脏、骨骼肌和脂肪组织中有直接调节血糖和血脂代谢的作用，该作用的发挥可能是通过磷脂酰肌醇激酶/丝裂原活化蛋白激酶信号通路实现的[5]。

2 GLP-1对DOP的作用

骨的形成和吸收是一个持续平衡的过程，成骨细胞和破骨细胞共同作用修复微裂纹，维持骨密度和骨强度。研究发现，糖尿病可以改变骨形成和骨吸收的平衡，导致骨量减少，故糖尿病与骨折风险增加密切相关[6]。GLP-1可通过多种方式直接或间接作用于骨骼，对DOP起到很好的防治作用。

2.1GLP-1对DOP的间接作用。

2.1.1GLP-1的降血糖作用 长期的高血糖可通过不同的方式引起骨代谢紊乱，如高血糖所致的渗透性利尿作用使钙、磷排泄增加，呈负平衡导致骨量减少，长期高血糖可致糖基化终末产物的蓄积，刺激破骨细胞的骨吸收因子白细胞介素6的形成，促进骨吸收。众所周知，糖尿病患者体内胰岛素缺乏，成骨细胞表面有胰岛素受体，而胰岛素缺乏，使成骨细胞数目减少，活性降低，骨吸收大于骨形成最终导致DOP。研究发现，GLP-1在胰腺内有刺激胰岛素分泌、增加胰岛B细胞数量、抑制胰高血糖素分泌及抑制胰岛B细胞凋亡等功能，从而有起到降血糖作用[7]。故有效的降血糖对于治疗DOP至关重要。

2.1.2GLP-1促进降钙素分泌的作用 研究发现，小鼠体内GLP-1受体可表达于甲状腺C细胞，GLP-1的介导作用可致C细胞增殖，促进降钙素分泌，由于降钙素是破骨细胞骨吸收的强抑制因子，GLP-1作用后可减少骨吸收[8]。在GLP-1受体剔除小鼠体内可发现骨皮质量减少，骨吸收指标尿脱氧吡啶啉水平增高，甲状腺中降钙素水平降低，使用降钙素治疗后发现体内尿脱氧吡啶啉水平降低，该研究还发现艾塞那肽可增加GLP-1受体剔除小鼠体内降钙素水平[9]，因此GLP-1可通过降钙素的间接作用抑制骨吸收。

2.2GLP-1对DOP的直接作用。

2.2.1GLP-1促进骨形成的作用 Pacheco-Pantoja等[10]对代表成骨细胞生成的不同阶段的三种细胞株(Saos2、TE-85和MG-63)培养发现，GLP-1受体可表达于TE-85和MG-63细胞株，在GLP-1的作用下TE-85和MG-63细胞株中细胞活力增强。Nuche-Berenguer等[11]研究发现，大鼠成骨细胞株MC3T3-E1存在GLP-1受体，该受体作用机制不同于经典的环腺苷酸-蛋白激酶A信号通路，可能是通过糖基磷脂酰肌醇/肌醇磷酸多糖信号通路发挥作用。

Nuche-Berenguer等[12]实验发现，艾塞那肽在2型糖尿病和胰岛素抵抗模型小鼠中发挥成骨作用，在该研究发现艾塞那肽可能通过Wnt路径增强骨形成作用。Wnt路径在调节骨重构上起重要作用[13]，低密度脂蛋白受体相关蛋白5(low-density lipoprotein receptor-related protein 5,LRP5)作为Wnt蛋白的共同受体，在刺激成骨细胞发挥骨重建作用中必不可少，分泌性蛋白Dickkopf1(DKK1)和骨硬化素(sclerostin,SOST)是刺激LRP5发挥作用的阻滞剂。研究发现[12]，在2型糖尿病和胰岛素抵抗模型大鼠中Wnt路径是受破坏的(LRP5/DKK1及LRP5/SOST比值降低)，而艾塞那肽治疗后使LRP5/DKK1及LRP5/SOST比值增加，从而有利于骨重建。SOST是新近发现的基因，该基因编码蛋白骨硬化素蛋白表达，后者可抑制骨形成。近来有报道发现，艾塞那肽可通过下调骨细胞中SOST/骨硬化素蛋白水平，促进骨形成，使2型糖尿病大鼠骨密度增加[14]。

2.2.2GLP-1抑制骨吸收的作用 骨吸收主要由破骨细胞介导，近年来研究发现有一个细胞因子系统在骨吸收过程中发挥重要作用，这个系统由三个成分组成，即护骨素(osteoprotegrin,OPG)、受体结合核因子κB(recepor activator of nuclear factor κB,RANK)以及受体结合核因子κB的配体(RANKL)，RANK与RANKL结合促进破骨细胞生成增加骨吸收，OPG是由成骨细胞和骨髓间质细胞产生，可与RANKL结合，从而阻断其与RANKL结合，产生抑制骨吸收作用[15]。Nuche-Berenguer等[16]在研究中发现,GLP-1在2型糖尿病及胰岛素抵抗模型小鼠中具有非胰岛素依赖性的骨合成作用。该实验分为正常组、2型糖尿病模型组、胰岛素抵抗组，三组小鼠均连续皮下注射GLP-1 3 d，结果发现在2型糖尿病和胰岛素抵抗模型小鼠中RANKL和OPG的表达水平均增加，后者的表达水平更高，因此OPG/RANKL比值增加，同时该研究还发现注射后模型组骨钙素水平增加，该研究进一步证实了近期报道的GLP-1有抑制骨吸收作用[9]。最新研究发现,GLP-1及其受体激动剂艾塞那肽在大鼠中有逆转骨质减少的作用[17]。

2.2.3GLP-1同时促进骨形成和抑制骨吸收的作用 Ma等[18]研究发现，艾塞那肽阻止骨量减少主要是通过抑制骨吸收和促进骨形成两方面共同作用，该研究使用卵巢切除大鼠诱导骨质疏松模型，术后模型大鼠予以艾塞那肽治疗16周，结果发现模型大鼠骨吸收指标血清Ⅰ型胶原交联C端肽降低，尿脱氧吡啶啉/尿肌酐比值降低，OPG/RANKL比值增加，骨形成指标骨钙素、Runt相关转录因子2、碱性磷酸酶、Ⅰ型前胶原N端前肽均增加，结果提示GLP-1受体激动剂对骨转换具有双重效应。

3 结 语

DOP严重威胁人类健康，如何有效地控制DOP成为现今研究的热点，GLP-1作为一种肽类肠道激素，能够有效控制血糖，从而为DOP的治疗起到关键作用。此外，GLP-1对于骨代谢有正性调节作用，该作用不依赖于对胰岛素的调节，而是通过促进降钙素分泌或通过多种信号通路促进骨形成和抑制骨吸收发挥。但其具体的作用机制尚未完全阐明，因此加强这方面的研究可为DOP的防治带来新的希望。

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