噻唑烷二酮类药物对2型糖尿病血管内皮功能影响的研究进展

陈 丽 ，黄起壬

（南昌大学a.抚州医学分院内科教研室，江西 抚州 344000；b.药学院药理教研室，南昌 330006）

2 型糖尿病（type 2 diabetes mellitus，T2DM）是目前临床发病概率非常高的一种疾病，是胰岛素抵抗伴胰岛素分泌相对或绝对不足引起的一种慢性炎症反应。早期而快速发展的血管病变是导致糖尿病具有高致残率和病死率的主要原因，而血管内皮功能损伤是导致血管病变的启动环节，也是糖尿病血管病变的病理生理基础。本文就噻唑烷二酮类（thiazolidinediones，TZDs）药物对 2 型糖尿病血管内皮功能影响研究作一综述。

1 TZDs及其作用靶点

TZDs为一类具有2.4—二酮噻唑烷结构的化合物,包括罗格列酮、曲格列酮、吡格列酮等，临床上主要用于2型糖尿病的治疗。TZDs能显著改善胰岛素抵抗（IR）及相关代谢紊乱,是一类新型的胰岛素增敏剂，TZDs通过竞争性地与PPARγ结合，调控参与脂肪前体细胞分化的多个基因的转录以及胰岛素介导的外周组织葡萄糖的摄取，增强机体对胰岛素的敏感性并起到有效的降血糖效果，除此之外还可直接作用于血管内的过氧化物酶体增殖物活化受体γ（PPARγ）发挥其血管保护作用。这些作用包括纠正血管重塑和内皮功能紊乱，抑制血管细胞的增殖和迁移，抑制炎症因子的产生和损伤及增强粥样硬化斑块稳定性等。

2 过氧化物酶体增殖物激活受体（PPARs）分布及功能

PPARs是一类配体激活核转录因子，属于核受体超家族成员。目前发现PPARs有3种亚型:PPARα（NR1C1）、PPARβ/δ（NR1C2）和 PPARγ（NR1C3）［1］。PPARγ被发现在人类有4种亚型PPARγ1、PPARγ2、PPARγ3、PPARγ4。 PPARγ 基因位于染色体3p25，上述4种亚型的基因基本相同。PPARγ1表达很广泛，在脂肪组织、脾脏、外周血淋巴细胞、肝脏及骨骼肌均有表达，PPARγ2主要表达于脂肪细胞［2］，PPARγ3仅表达于巨噬细胞和大肠。各亚型组织分布的不同，在体内发挥的作用也不相同。PPARγ配体包括内源性和外源性配体，外源性配体如TZDs、吲哚美辛、血管紧张素Ⅱ受体阻断剂（sartans）和WY-14643、ETYA等。PPARγ的激动剂TZDs临床上用于2型糖尿病和IR的治疗［3］。内源性配体有花生四烯酸、LTB4、15d-PGJ2、前列腺素 A1、前列腺素D2等。

PPARγ可通过转录激活作用增加靶基因（胰岛素信号通路中各信号分子基因、调节脂质和糖类代谢有关基因）的表达或激活来发挥作用。在静息状态时，PPARγ与视黄醇类X受体α（retinoid X receptor α，RXR）形成的异二聚体（PPAR/RXR）与辅阻遏蛋白结合，抑制靶基因表达。当受到PPARγ配体和（或）RXR配体激活后，PPAR/RXR构象发生改变并与辅激活蛋白结合，共同结合到靶基因的PPARγ反应元件（PPREs），从而调控靶基因的表达。另外PPARγ也能在配体依赖方式下通过抑制其他转录因子如NF-κB及活化剂蛋白-1（AP-1）家族从而直接地抑制促炎症基因的表达［4-5］。PPARγ介导的效应主要包括糖类代谢，脂类代谢，免疫反应，炎症反应，与细胞分化、生长和凋亡的关系，脂蛋白代谢，凝血异常和内皮损伤等。因此，临床上一些疾病包括动脉粥样硬化、糖尿病、高血压、高脂血症、肿瘤以及炎症性疾病等的发生发展与PPARγ均是密不可分。

3 高血糖诱导血管内皮损伤机制

血管内皮细胞除作为血液和组织间物质转运的屏障外，最主要的生物学功能是使循环血液保持流动状态，维持血管内皮完整和内皮细胞正常功能。血管内皮可分泌血管活性物质，如:一氧化氮（NO）、前列环素（PGI2）、组织型纤溶酶原激活物（t-PA）、血管紧张素Ⅱ（AnglI）、内皮素-1（ET-1）、血栓素 A（TXA2）和纤维酶原激活物抑制物（PAI）。NO 可松弛血管平滑肌、抑制内皮细胞增殖，而ET-1主要由血管内皮细胞产生收缩血管、促进内皮增殖。在正常生理情况下，这些物质产生的作用达到互相平衡,保持血管壁平滑、血流通畅。

关于高血糖诱导血管内皮损伤或IR的研究［6－8］认为其机制可能与氧化应激、高级糖基化终末产物（AGEs）、炎症和己糖胺旁路途径有关，这些途径呈网络状调控血管内皮功能。阴离子交换蛋白（AE2）作为内皮细胞中一个葡萄糖应激敏感的跨膜蛋白，它可以通过mPTP-ROS-Caspase-3依赖途径介导高糖诱导的血管内皮细胞凋亡［9］。

3.1 氧化应激

高血糖症可使活性氧产物（ROS）生成增加，ROS可降低血液中NO水平并增加二硫酸盐的生成,后者可降低NO的生物利用度并影响血管的扩张功能。此外，ROS 可激活 PKC-α、PKC-β 和 PKC-δ，导致ET-1、血管内皮生长因子（VEGF）、转化生长因子（TGF-β）和纤维蛋白溶酶原激活物抑制剂（PAI-1）基因的表达增加,并激活NF-κB,进一步增加炎性基因的表达,进而导致血管内皮功能障碍。

3.2 高级糖基化终产物（AGE）

AGE主要产生于血浆、血管壁及其他与糖尿病并发症相关的部位。AGE与其受体结合以后会上调受体的表达,启动一个正反馈环，从而使细胞持续处于激活状态,最终导致组织损伤。高血糖症和氧化应激均可使AGE产生增加。后者可以通过抑制IRS-1和IRS-2酪氨酸的磷酸化、减少PI3-K和Akt的激活、降低糖原合酶的活性。高级糖基化终产物受体（RAGE）可表达于内皮细胞、平滑肌细胞、单核细胞和神经细胞等。大量的体内外实验证明阻断RAGE可抑制并部分逆转糖尿病大鼠早期血管通透性增高，研究发现体外高糖培养可增加血管内皮细胞通透性,从而升高基底膜成纤维细胞生长因子-2的水平［10］。而纤维细胞生长因子-2可促进肿瘤坏死因子（TNF-α）诱导的动脉内皮细胞的凋亡［11］。 高糖环境尚可通过凋亡信号调节激酶1（ASK1）信号通路的激活促进内皮细胞凋亡，同时增加组织型纤溶酶原拟制物（PAI-1）的表达［12］。

3.3 炎症反应

现在普遍认为IR也是一种慢性炎症过程。炎症导致IR的分子机制是近几年研究的热点之一［13］。研究发现NF-κB及其上游激动子IκB激酶（IKKβ）极有可能在胰岛素信号传导通路活性下降中发挥了重要的作用［14］。研究显示炎症会导致细胞黏附分子异常、炎性因子与各自的受体结合激活JNK和IKKβ，进而激活AP-1和NF-κB，降低胰岛素刺激的eNOS的激活和表达；NF-κB也可上调 ICAM、VCAM和E-选择素等黏附分子的表达,参与血管病变的发生［15］。

3.4 氨基己糖生物合成途径（HSP）

谷氨酸盐果糖-6磷酸氨基转移酶（GFAT）是此途径的限速酶，过度表达的GFAT可使转基因鼠发生IR。高血糖状态下可增加内皮细胞的HSP的流量,增加TGF-β和PAI-1的表达,从而导致血管并发症的发生。

4 TZDs对血管功能的调节作用及机制

4.1 调节糖脂代谢改善胰岛素抵抗

研究发现血管内皮细胞（VEC）和血管平滑肌细胞（VSMC）也是胰岛素敏感细胞,生理浓度的胰岛素可以起到维持血管内皮的完整性和调节血管张力的作用。这一作用是通过IRS-1/PI3K/Akt/NO和IRS-1/RAS/MAPK/ET-1 间平衡协调来完成的［16-17］。 因此可以认为血管内皮功能的改善与其显著的胰岛素抵抗改善作用有关。吡格列酮可选择性作用于胰岛素信号途径，在脉管系统通过抑制MAPK和增强PI3K途径来修复二者平衡，在代谢方面仅通过PI3K途径起作用，改善IR状态，增加胰岛素敏感性［18］。TZDs能通过激活PPARγ来减少FFA和TNF-α的释放及增加脂联素的分泌达到调节脂肪组织的发育及代谢的作用。大量临床研究证实吡格列酮可在细胞水平提高肌肉、肝脏和脂肪组织的胰岛素敏感性,增加外周组织对葡萄糖的利用和减少肝糖输出，从而降低T2DM患者血糖水平，减少发生视网膜病变和肾脏病变风险［19］。而在肌肉组织中，葡萄糖和脂肪酸在作为能量供给时相互竞争，吡格列酮活化PPARγ后，增强葡萄糖转运子1和4基因表达，使其向细胞表面移动活性增加，导致葡萄糖摄取与转运增加［20］，PPARγ还能选择性地诱导脂蛋白脂酶和乙酰辅酶A在脂肪组织中的表达，促进了脂肪组织中FFA的清除，从而导致脂肪酸滞留于脂肪组织，使全身可利用的脂肪酸减少，从而改善胰岛素的敏感性。

4.2 改善血管内皮功能

TZDs还可以通过激活内皮细胞上的PPARγ,增强胰岛素的敏感性以增加EC产生和释放NO起到舒张血管的作用。同时，TZDs通过抑制氧化型低密度脂蛋白（OX-LDL）诱导的蛋白激酶 c（PKc）活性,在转录水平抑制内皮细胞ET-1的分泌。V.Subramanian等［21］研究发现,TZDs药物诱导内皮细胞释放一种新的内皮源性血管舒张肽——C型利钠肽（CNP），同时抑制ET-1的释放，从而使血管扩张。CNP是利尿钠肽家族成员,由内皮细胞产生，是一种新的内皮源舒张肽。由腺病毒介导，CNP基因转染入增生的血管病变处可明显抑制血管平滑肌细胞增生,在人冠状动脉动脉粥样硬化形成的过程中内皮细胞CNP的表达逐渐减少。曲格列酮和吡格列酮可以刺激内皮细胞分泌CNP。罗格列酮可逆转高糖喂养的SD大鼠受损的大主动脉血管［22］。也可通过抑制活化蛋白-1（AP-1）介导的信号通路,抑制人血管内皮细胞凝血酶诱导的ET-1的生物合成。TZDs药物还对血管局部产生直接作用,改善内皮细胞功能,保持缩血管因子和舒血管因子的平衡,维持内皮功能。TZDs能明显抑制血管内皮生长因子诱导的Akt磷酸化,从而抑制内皮细胞迁移。罗格列酮治疗可使促凋亡信号iNOS的表达和过氧化亚硝酸盐的形成减少，减少内皮细胞凋亡。同时内皮细胞还具有抗血栓形成特性,从而能保持血液流动。与此同时它还有许多促凝因素,使血管在损伤时,通过凝血和血栓形成以维护血管壁的完整性。TZDs可增加p27ki合成并减少其降解,间接抑制周期蛋白依赖性激酶（CDK）的活性,使VSMcs停滞于G期从而抑制其增殖,同时能抑制血小板源性生长因子（PDGF）生成从而抑制细胞外信号调节激酶-丝裂原活化蛋白激酶（ERK-MAPK）通路的核效应，使转录因子Ets-1合成减少，从而使受Ets-1调节的基质金属蛋白酶（MMPs）合成减少，阻止VSMCs向内膜迁移。研究发现吡格列酮能够抑制野生型小鼠的动脉粥样硬化，却不能抑制平滑肌细胞特异性PPARγ受体缺乏的小鼠，提示平滑肌细胞中的PPARγ受体可能是吡格列酮抗动脉硬化作用的靶点［23］。

4.3 减轻血管炎症反应

研究显示PPARγ激动剂匹格列酮和罗格列酮能够降低DM患者外周血CRP、TNF-α、WBC水平,而且其抗炎作用不依赖于降糖效果带来的间接效应。PPARγ能抑制血管细胞黏附分子1（VCAM-1）的表达，并通过对CDI lb／CDl8及其配体L-选择素表达的影响，减少白细胞的黏附及聚积，限制慢性炎症，从而起到抗炎作用。在激活的巨噬细胞中，PPARγ激动剂可负性调节巨噬细胞活化和对抗转录因子激活物蛋白1，信号转导蛋白和转录活化物，NF-κB 的活化，抑制炎性因子产生，如 CRP、IL-1β、IL-2、IL-6、IL-8、TNF-α 等；另外，也可以诱导单核细胞抗炎因子产生，如IL-1受体对抗剂［24］。

5 小结

综上所述TZDs作为临床常用的一种治疗糖尿病的药物，不仅对降低血糖有显著作用，对减轻血管内皮功能损伤也非常重要，因此了解其作用机制对临床治疗，改善血管功能，降低疾病的死亡及提高糖尿病患者的生活质量有重要的意义。

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