二肽基肽酶-4抑制剂与感染SARS-CoV-2糖尿病患者的相关性研究进展

杨海珍，何鑫综述 胡克审校

研究发现，合并糖尿病尤其是2型糖尿病(T2DM)是新型冠状病毒肺炎(COVID-19)患者病情加重的重要危险因素之一[1]，因此，对于不同降糖药物在机体感染SARS-CoV-2后不同临床结局的影响已越来越受到关注，有研究分析了二甲双胍及钠—葡萄糖共转运体2抑制剂对这些患者预后的影响、可能的利与弊等[2]。近来发现二肽基肽酶-4(DPP-4)在SARS-CoV-2病毒进入体细胞内的过程中起重要作用，而二肽基肽酶-4抑制剂(DPP-4is)广泛应用于T2DM的治疗中，且安全性良好，因此对于DPP-4is与COVID-19预后的相关性同样受到高度重视[3]。本文旨在介绍有关DPP-4is对COVID-19临床结局影响的研究进展，尤其是与T2DM患者合并COVID-19的相关性。

1 DDP-4及DDP-4is概述

1.1 DPP-4及DPP-4is对免疫的作用 DPP-4最初被称为“T细胞抗原CD26”，是一种能与宿主细胞相结合的多功能、可溶性丝氨酸蛋白酶，已发现在淋巴细胞、脂肪细胞及其他多种细胞有大量表达，包括肺血管内皮细胞和肺泡上皮细胞；同时，广泛表达于多种类型的免疫细胞，包括CD4+和CD8+T细胞、B细胞、自然杀伤细胞、树突状细胞、巨噬细胞等，并参与其功能的调节。研究表明，除具有催化活性外，DPP-4/CD26也与T细胞信号转导过程有关，通过与腺苷脱氨酶(ADA)、小凹蛋白-1(caveolin-1)、CD45、甘糖-6磷酸/胰岛素生长因子-Ⅱ受体(M6P/IGFⅡ-R)等细胞蛋白相互作用联合刺激参与T细胞活化，产生控制免疫应答的细胞内信号[4]。同时，研究结果也表明，CD26在与其他因素共激活T细胞的作用中，DPP-4的催化活性不是必需的[5]。DPP-4也可以可溶性形式存在于血浆和体液中[6]。研究发现，可溶性DPP-4可增加促炎细胞因子如IL-6、IL-8的分泌，2种细胞因子在肺损伤中发挥关键作用[7]。DPP-4is主要通过影响活化B细胞核因子-κ轻链增强子(NF-κB)信号通路来减轻炎性反应程度，有研究证实，该类药物在T2DM患者中具有快速强效的抗炎作用[8]。因此，DPP-4不仅在维持机体葡萄糖的稳态中起关键作用，而且在炎性反应和免疫反应中也起重要作用。基于此，推测DPP-4/CD26参与了多种免疫性/炎性疾病，而DPP-4is通过修饰多种免疫调节底物的生物活性而稳定内环境或治疗疾病[5]。

1.2 DPP-4及DPP-4is对炎性反应的作用 由于DPP-4/CD26参与调节T细胞活性，曾认为DPP-4is可能因损害细胞免疫功能而增加发生呼吸道感染的风险[5]。然而，在临床实践中常规使用DPP-4is并不影响机体的固有免疫及适应性免疫。不过有研究显示，与其他降糖药物使用者相比，DPP-4is使用者报道的感染数量增加，特别是上呼吸道感染病例[9]；但另一项大型前瞻性研究并没有发现DPP-4is存在感染风险增加的证据[10]。有研究表明，DPP-4is可增加鼻炎、咽炎及尿路感染的风险，但不增加呼吸道感染的风险[11]。在COVID-19大流行前夕发表的2项观察性研究和对41项随机对照性研究进行的荟萃分析显示，DPP-4is并不增加发生肺炎的风险性[12]。总之，就普通细菌性肺炎的风险性而言，常规使用DPP-4is是安全的。

在2013年，DPP-4被欧洲人类冠状病毒伊拉斯姆斯医学中心确定为中东呼吸综合征(MERS)冠状病毒的功能性受体，其基因型与SARS-CoV-2相类似。研究发现，DPP-4的自然突变并不利于MERS-CoV进入宿主细胞，反之可能有助于改善MERS感染患者的病情发展[13]。为进一步评价DPP-4与MERS临床经过的相关性，研究者通过免疫学方法研究了DPP-4在机体内的分布，结果发现，在人体呼吸道DPP-4的免疫反应性定位于免疫细胞、内皮细胞、肺泡细胞、胸膜间皮和淋巴管[14]。值得注意的是，在一项有关急性呼吸窘迫综合征(ARDS)小鼠模型的研究中，DPP-4is可通过抑制促炎细胞因子白介素-1b、肿瘤坏死因子-α和白介素-6，而减轻肺损伤等组织学变化，但这种来自动物实验的发现尚未在人体中得到证实[15]。

2 DDP-4及DDP-4is与糖尿病的关系和作用

葡萄糖稳态依赖于多种激素的相互作用，包括胰岛素、胰高血糖素和肠促胰岛素激素等。小肠内存在营养物质时，肠内分泌细胞会释放肠促胰岛素激素，主要是胰高血糖素样肽-1(GLP-1)和葡萄糖依赖性胰岛素性多肽(GIP)。这些激素以葡萄糖依赖的方式刺激胰岛素分泌，同时抑制胰高血糖素分泌，从而促进血糖调节。DDP-4广泛表达于多种组织中，其功能虽尚未完全了解，但其在葡萄糖和胰岛素代谢中有重要作用。GLP-1和GIP被循环中的DPP-4快速代谢并失活[16]，最终导致胰岛素分泌减少。DDP-4is可快速特异性抑制DPP-4活性，从而阻断GLP-1和GIP的分解，增加活性肠促胰岛素的水平，最终使胰岛素分泌增加和血糖水平降低。由于这种特性，DDP-4is被用于治疗T2DM，这也是临床上控制血糖的良好选择，在许多国家逐渐取代磺脲类药物[17]。这一趋势的原因是，DDP-4is除了对餐后血糖控制有积极作用外，对T2DM患者的体质量、血压、餐后血脂、氧化应激和内皮功能也有积极作用[18]，且血糖变化幅度小，发生低血糖的风险性低，具有良好的安全性，尤其是住院患者。

3 SARS-CoV-2对糖代谢的影响机制

COVID-19与糖尿病之间存在双向关系。一方面，糖尿病与严重的COVID-19风险增加有关；另一方面，COVID-19本身会扰乱葡萄糖稳态，并可能发展为糖尿病[19]。长期以来病毒感染被认为是引发糖尿病的潜在环境因素。研究表明，SARS-CoV-1与β细胞破坏和1型糖尿病的触发有关[20]。来自德国和我国的病毒学数据揭示了SARS-CoV-2和SARS-CoV-1感染之间的重要共性，并证明SARS-CoV-2与SARS-CoV-1均通过血管紧张素转换酶2(ACE2)进入宿主细胞[21]。一方面，ACE2可裂解血管紧张素Ⅱ(Ang-Ⅱ)，当SARS-CoV-2与ACE2结合后，ACE2与病毒复合物一起被内吞，降低了ACE2在细胞表面的表达，导致Ang-Ⅱ积累和局部肾素—血管紧张素系统(RAS)激活；另一方面，Ang-Ⅱ不仅可通过Ang-Ⅰ型受体促进血管收缩，还可促进炎性反应的发生，甚至可能导致急性肺损伤、细胞因子风暴。目前尚不清楚COVID-19引发的糖尿病表型是典型的1型还是2型，其糖代谢改变是短暂的还是持续的[19]。一些暴露于SARS-CoV-2的新发糖尿病患者，可能由于细胞因子风暴及SARS-CoV-2向胰腺β细胞的趋向性而增加胰岛素抵抗和胰岛素分泌减少，进而引起了血糖升高[22]。这可能由于RAS的激活和宿主对COVID-19的炎性反应所致。

4 DDP-4及DDP-4is与SARS-CoV-2及COVID-19的关系和作用

4.1 来自生物信息学的研究发现 研究者利用生物信息学方法来预测人体细胞与病毒蛋白相互作用及基于晶体结构蛋白对接的结果显示，人类DPP-4与SARS-CoV-2的刺突受体结合区域具有高度的亲和力，并据此提出假设，即SARS-CoV-2能通过DPP-4酶作为功能性受体进入宿主细胞[23]。将SARS-CoV-2主要蛋白酶的三维结构与包括DPP-4在内的多种蛋白酶的三维结构进行对比，发现尽管预测结果需要进一步评估，但仍提示DPP-4is具有抗病毒作用，并可用来治疗合并COVID-19的糖尿病患者。然而，另一项研究并未证明SARS-CoV-2能与DPP-4结合，而是发现β冠状病毒除与公认的ACE2结合外，还能够通过一种未知的受体进入人体细胞[24]。目前大部分研究认为，相对于DPP-4，膜结合ACE2是COVID-19进入宿主免疫细胞的主要结合位点，而COVID-19患者血液中可溶性DPP-4水平下降这一现象，提示ACE2和DPP-4酶在COVID-19发病过程中起着调节作用[25]。另有研究者进一步提出假设：由于DPP-4is能靶向作用于宿主细胞与病毒的结合位点，因此使用DPP-4is或许可降低机体在暴露病毒后的COVID-19严重程度[3]。但对这一假设尚存在一定争议。

4.2 DPP-4is对COVID-19作用的相关机制 具有抗炎特性的抗糖尿病药物一直被认为是COVID-19时期“充满希望的药物”，已知DPP-4is因其较强的抗炎作用而对心血管系统和肾脏功能具有保护作用[26]。对16项研究进行的荟萃分析结果发现，与安慰剂相比，DPP-4is治疗可显著降低炎性生物标志物C反应蛋白(CRP)的水平[27]。Solerte等[28]分析了DPP-4is对因COVID-19而住院的2型糖尿病患者的生化结果，结果提示DPP-4is治疗组患者的IL-6、降钙素原和CRP等炎性参数较基线降低。由于炎性反应过程在COVID-19患者异常活跃，加重疾病严重程度，促进SARS-CoV-2感染患者发生急性呼吸窘迫综合征和凝血功能障碍，因此，DPP-4is可能有利于阻断导致细胞因子风暴的通路。

另一方面，由于DPP-4是一种作用范围广泛的多功能蛋白，不仅仅限于作为蛋白水解酶的作用，因此当其受到抑制后对机体的影响可能也是多方面的。应当指出的是，当前对于COVID-19的致病过程已有较好的了解，确定了多种危险因素和保护性因素[29]，但对DPP-4is在感染SARS-CoV-2的2型糖尿病患者临床结局有何影响方面尚未完全阐明[3]，尚待随机对照性研究获得可靠结果之后，方能进一步明确其地位。

4.3 COVID-19期间有关DPP-4is的观察性研究 分布于人体呼吸道的DPP-4可能会促进病毒进入呼吸系统，并导致机体发生COVID-19，促进细胞因子风暴和免疫病理的进展，乃至发生ARDS。因此，至少在理论上，将DPP-4is应用于感染SARS-CoV-2的2型糖尿病患者，可能减少进入呼吸道的病毒及其复制量，并减轻患者在发生COVID-19后的肺部细胞因子风暴和炎性反应程度[30]。基于这一假设，已经报道了多项回顾性临床观察研究[28,31-32]，分析了DPP-4is对因COVID-19而住院的2型糖尿病患者临床结局的影响，但不同的研究结果之间差异较大，患者需要入住ICU的风险比(HR)为0.36～1.81。同样，这些研究也分析了DPP-4is对住院患者病死率的影响，不同结果之间的异质性也很明显，风险比为0.13～1.48。事实上，对于这些研究之间存在较大异质性的原因并没有进行较好的解释；而且，大多数研究并不是专门针对假设而设计的。如在法国进行的冠状病毒SARS-CoV-2和糖尿病终点研究即CORONADO研究[32]，接受DPP-4is治疗的糖尿病患者数量很有限，因此，这也降低了研究结果的可信度，因为样本量小的研究结果使统计效能下降。而另一项招募的患者数量更大、旨在专门评估DPP-4is对预后影响的病例对照性研究[28]，所获得结果则更具有说服力。与未使用者相比较，DPP-4is使用者需要入住ICU的风险比及发生死亡的风险比均更低，前者HR为 0.51(95%置信区间 0.27～0.95，P=0.03)，后者HR为0.44(95%置信区间0.29～0.66，P=0.000 1)。

应当指出的是，现有的研究资料均存在较大的局限性。首先，选择性偏倚和多种混杂因素影响了所得结果。因为现有的关于感染SARS-CoV-2的T2DM患者的预后大多来自回顾性观察性研究，这种回顾性研究有其本身固有的缺陷；此外，在无随机化的情况下，无法避免选择性偏差；不同种类降糖药物的适应证和禁忌证不同也影响所得结果；而且，DPP-4is使用者与未使用者的临床特征可能存在差异，包括年龄、肾功能、已确定的心血管疾病等，甚至这些因素带来的影响可能独立于DPP-4is本身带来的影响进而影响预后[30]。其次，患者住院期间血糖控制水平可能影响合并COVID-19的T2DM患者的预后[1]；但迄今已发表的有关DPP-4is与预后相关性的研究中，并没有对住院期间血糖控制水平进行分析和排除；甚至对于入院前使用的DPP-4is是否在住院期间仍然维持使用也不清楚。最后，由于这些研究本身的局限性，国外已经有学者对此进行了讨论和点评[33]，并认为当前客观的看法是使用DPP-4is仅可能在理论上降低COVID-19相关病死率，现有的证据并不足以证实二者之间存在因果关系；而西格列汀等DPP-4is对发生COVID-19的T2DM患者有着潜在的益处，需要得到良好设计、高质量的前瞻、随机、对照性研究的证实。

5 当前临床实践推荐

为证实DPP-4is治疗可能影响T2DM患者发生COVID-19后的病情变化这一假设，一项在意大利完成、包括3 818例重症COVID-19患者的研究发现，尽管意大利不同地区使用DPP-4is存在明显的差异，但这种差异与糖尿病患者感染COVID-19后的病死率并不相关[34]。因此，这一发现并不支持DPP-4is对COVID-19的发生和病情进展可能产生影响。由于COVID-19是一种有着诸多未知和不确定因素的新型病毒导致的感染，至今对其研究的深度仍然有限，因此，专家建议对病情严重的COVID-19糖尿病患者应遵循经典的糖尿病治疗策略[35]。而且，在大流行期间强调对COVID-19患者进行良好控制血糖的重要性，甚至有学者提出优化血糖控制可能减轻病情和降低感染COVID-19的风险性[1]。此外，在一般情况下，对于有着T2DM的SARS-CoV-2无症状感染者或非重症COVID-19患者，不建议预防性停用降糖药物。另一方面，即使与胰岛素联合使用，DPP-4is也不增加发生低血糖的风险性，而且对肾功能的影响也不大。在当前，并没有令人信服的证据建议轻、中度COVID-19住院患者应停用DPP-4is，也即建议非重症患者应继续使用。

6 小结

尽管近来有报道认为，DPP-4is有益于降低COVID-19合并糖尿病患者的病死率[28]，但在总体上支持DPP-4is能够改善暴露SARS-CoV-2的T2DM患者预后的证据仍不充足。对于DPP-4is在这些新发糖尿病患者中的有效性和安全性并未得到充分的证实。此外，DPP-4is对病情危重的COVID-19患者的治疗作用可能有限，不少需要入住ICU的重症患者无法继续使用这类药物，且即使有必要使用降糖药物也应首先采用胰岛素替代治疗。

总之，鉴于DPP-4参与免疫和炎性反应等诸多生物学过程，因此有理由认为DPP-4is可能改善感染SARS-CoV-2糖尿病患者的预后，但现有的研究尚不足于确切地回答DPP-4is对COVID-19糖尿病患者预后的影响。此外，除危重患者外，无证据表明COVID-19糖尿病患者需要停用DPP-4is。当然，这些结论仍有待于前瞻、随机、对照性研究所得结果的证实。