二肽基肽酶Ⅳ抑制剂的研究进展*

董志艳，刘 玉，黄胜堂，吴 诗

(湖北科技学院药学院，湖北 咸宁 437100)

糖尿病(Diabetes Mellitus，DM)是一种常见的慢性代谢性疾病，近年来，全球糖尿病患者的数量急剧增加，预计到2030年将达到5.52亿[1]。目前，治疗2型糖尿病的口服药物主要有胰岛素分泌促进剂(磺酰脲类、瑞格列奈)、胰岛素增敏剂(双胍类、噻唑烷二酮类)和α-葡萄糖苷酶抑制剂(阿卡波糖)，但它们长期服用会产生不同程度的副作用[2，3]。因此，开发作用于新靶点、避免传统抗糖尿病药物副作用的新型抗糖尿病药物成为国内外研发的重点。近年来，随着对糖尿病病因的不断深入研究，人们发现了多种防治糖尿病的新靶点，其中，以二肽基肽酶Ⅳ(dipeptidyl peptidase Ⅳ，DPP-Ⅳ)为靶点的小分子抑制剂已成为当今研究抗糖尿病药物的热点。本文就DPP-Ⅳ抑制剂的降糖作用机制、研发现状和其他药理作用进行综述。

1 DPP-Ⅳ抑制剂的降糖作用机制

DPP-Ⅳ是一种丝氨酸蛋白酶，它可以从活性蛋白酶肽链N端的倒数第二位水解两个氨基酸残基Xaa-Pro或Xaa-Ala(Xaa为任意氨基酸)，从而使活性多肽部分或完全失活；它不仅存在于人类的血浆中，还广泛分布在体内的主要器官和组织细胞上[4，5]。除了DPP-Ⅳ外，DPP家族成员还包括静息期细胞脯氨酸二肽酶( quiescent cell proline dipeptidase，QPP，也称DPP-7或DPP-2)、DPP-8和DPP-9等其他的同工酶[5]。

内源性胰高血糖素样肽-1(GLP-1)(7-36)是由结肠L细胞分泌的多肽类活性物质，它是一种肠降血糖素。早期研究发现[6]，口服葡萄糖后胰岛素的分泌量超过了静脉注射等量葡萄糖刺激的胰岛素分泌量，据此，研究者推断肠道内可能存在一种促进胰岛素分泌的激素，这就是肠降血糖素。肠降血糖素除了GLP-1，还包括葡萄糖依赖性促胰岛素分泌多肽(GIP)。GLP-1可以与GLP-1受体特异性结合发挥血糖调节作用，起到促进高血糖状态下胰岛素的分泌、抑制胰高血糖素的产生、抑制胃的排空和降低食欲等生理作用[7]。但是由于GLP-1的N端2位为丙氨酸(Ala)，它可以被DPP-Ⅳ迅速水解为无活性的物质，所以在体内的半衰期很短，仅为1～2 min[8]。因此，抑制DPP-Ⅳ的活性，可以延长体内GLP-1的半衰期，发挥GLP-1的多重调控血糖的作用，从而达到治疗2型糖尿病的目的。目前基于这一发现的药物研发方向主要有两个，一是合成GLP-1类似物或拟似物，即GLP-1激动剂；二是寻找DPP-Ⅳ抑制剂，延长体内GLP-1的作用时间。但是DPP-Ⅳ抑制剂作为小分子制剂在给药方式上明显优于GLP-1激动剂，DPP-Ⅳ抑制剂多以片剂或胶囊形式口服给药，而GLP-1激动剂则必须注射给药，DPP-Ⅳ抑制剂的这一优点大大提高了糖尿病患者的依从性。

另外，与传统的糖尿病治疗药物比较，DPP-Ⅳ抑制剂主要优点有[7]：①具有血糖依赖性的肠促胰岛素分泌作用，从而避免了糖尿病药物治疗中常出现的低血糖症的危险；②阻止胰腺β细胞退化，刺激β细胞的增殖和分化，从根本上改善糖尿病病程的发展；③长期使用不会影响体重。另外，这类药物耐受性较好，而且既可以单独服用，也可以和其他口服降糖药物联合使用。

2 国内外DPP-Ⅳ抑制剂的研究现状

2.1 已上市的药物 到目前为止，不同类型的DPP-Ⅳ抑制剂在文献中已经被报道，有些已经上市销售，由于此类药物多以列汀命名，因此也称为列汀类药物。到2014年，全世界已有8个列汀类药物上市，即：西他列汀(sitagliptin)、维格列汀(vildagliptin)、沙格列汀(saxagliptin)、阿格列汀(alogliptin)、利拉列汀(linagliptin)、Teneligliptin、Gemigliptin和Anagliptin[8]。其中西他列汀、维格列汀、沙格列汀已在我国上市；Teneligliptin、Anagliptin只在日本注册，Gemigliptin只在韩国注册，它们是2012年最新上市的3个品种。这8个化合物结构见图1。

图1 已上市的DPP-Ⅳ抑制剂

这8个化合物从结构上分可分为两类：拟肽类和非拟肽类。①维格列汀、沙格列汀、西他列汀、Anagliptin和Gemigliptin属于拟肽类DPP-Ⅳ抑制剂。它们利用DPP-Ⅳ特异性裂解倒数第二位为丙氨酸或脯氨酸的多肽的机理设计，模拟GLP-1的N端二肽结构修饰而成，为DPP-Ⅳ底物的过渡态类似物。其结构主要由含有杂环(如氰基吡咯烷)的P1位和含有取代氨基侧链的P2位组成；通过P1位上的氰基或其他吸电子基团与DPP-Ⅳ中的Ser630羟基形成可逆的共价键以及P2位上碱性伯胺或仲胺基团与DPP-Ⅳ的Glu205、Glu206残基形成盐桥而实现对DPP-Ⅳ的竞争性抑制。②利拉列汀、阿格列汀和Teneligliptin属于非肽类DPP-Ⅳ抑制剂，它们是通过高通量筛选得到先导化合物再优化而得来的；前两者的主要化学结构分别为黄嘌呤和嘧啶二酮；Teneligliptin具有连续的五元环结构，能与DPP-Ⅳ的活性部位结合，它主要是对L-脯胺酰胺噻唑烷对位的取代基团的优化而得来的。

此类药物尽管IC50各不相同，但在各自的治疗剂量下对DPP-Ⅳ的抑制率大体相似，可达到70%～90%，并且可以使GLP-1的活性水平提高1.5～4.0倍，另外，它们都有较高的口服生物利用度，并且不受进食与否的影响[9]。①维格列汀和Anagliptin的半衰期比较短，半衰期分别为1.5～4.5h和4.4h，因此需要每天给药2次。沙格列汀的半衰期也较短，但是它的代谢物具有活性，因此每天给药1次。Gemigliptin、Teneligliptin为长效药物，半衰期可达到近20h，所以每天只需服用一次即可。由于糖尿病患者需长期服药，所以发展长效的DPP-4抑制剂、提高糖尿病患者的依从性成为此类药物的研发趋势。②利拉列汀是唯一注册的不需要经过肾脏清除的DPP-Ⅳ抑制剂，所以对于肾损伤的患者可以不用降低其用药量，这对于特殊患者有益处。③沙格列汀、Gemigliptin主要由CYP3A4/5代谢，因此在与CYP3A4/5抑制剂(例如利托那韦克拉霉素、利福平)联合用药时，需调节它们的用量[10]。其余药物主要通过肾脏排泄，发生药物相互作用的风险比较低。

2.2 正在研发的药物 由于此类药物治疗糖尿病具有有效性和耐受性，在研药物众多，以下列举了国内外处于Ⅱ、Ⅲ期临床研究的DPP-Ⅳ抑制剂。

Omarigliptin 和Trelagliptin为每周服用一次的DPP-Ⅳ抑制剂，它们正处于临床Ⅲ期试验中。武田公司已于2014年3月份向日本卫生劳动福利部(MHLW)提交了trelagliptin succinate(曲格列汀琥珀酸盐)的新药申请(NDA)，此药有望在2014年于日本上市，成为第一个每周服用一次的DPP-Ⅳ抑制剂[11]；默克公司的Omarigliptin 针对肾病患者的三期临床试验表明，对于轻、中度肾病患者可以不考虑调整药物的剂量，对于终末期的肾病患者也不用考虑透析时间[12]。DA-1229是韩国东亚制药株式会社(东亚制药)授权绿叶制药在中国独家研发、生产和销售的DPP-Ⅳ抑制剂[13]。

在国内，江苏恒瑞医药公司的1.1类创新药磷酸瑞格列汀(Retagliptin)是自主研发并具有自主产权的用于治疗2型糖尿病的DPP-4抑制剂，瑞格列汀单药和复方药物三期临床估计2015年1月结束，恒瑞医药除瑞格列汀外还有国家1.1类口服DPP-IV抑制剂SHR117887(国内II期临床已结束);另外国内研发的此类药物还有江苏豪森药业公司的1.1类创新药托西酸贝格列汀，山东轩竹医药公司的1.1类创新药盐酸依格列汀等[14]。

3 DPP-Ⅳ抑制剂的其他药理作用

DPP-Ⅳ抑制剂除了已经被证明了的降血糖作用外，还具有一定的抗炎作用和保护心血管系统的作用，这可能与DPP-Ⅳ的多活性底物和调节功能特异性有关。现已发现的DPP-Ⅳ的天然底物和被其调节的多肽和激素有：生长激素释放激素(GRH)、胃泌素释放肽(GRP)、P 物质、神经肽Y、垂体腺苷酸环化酶激活肽(PACAP)、白细胞介素2(IL-2)、基质细胞衍生因子-1α(SDF-1α)、嗜酸细胞衍生趋化因子(MDC)、单核细胞趋化因子蛋白1(MCP-1)等[2]。

3.1 抗炎作用 DPP-Ⅳ在单核细胞、巨噬细胞和效应T细胞处有广泛的表达，因此，DPP-Ⅳ抑制剂可能在调节免疫炎症反应中起到重要的作用。Shah等[15]通过对6周龄的雄性低密度脂蛋白受体基因敲除(LDL-R-/-)小鼠喂食高脂食物和正常食物4周，再用对照药和阿洛列汀(40mg·Kg-1·d-1)进行为期12周的试验，结果显示：长期用DPP-4抑制剂治疗可以抑制单核细胞的激活和趋化，从而减少炎性反应的发生和发挥抗动脉粥样硬化的作用。Satoh-Asahara等[16]将48名2型糖尿病患者平均分为两组，3个月内分别给予西他列汀(50mg/d)和安慰剂，结果显示西他列汀降低了血清淀粉样蛋白A低密度脂蛋白(SAA-LDL)、C反应蛋白(CRP)、TNF-α等炎性因子的血浆水平，提高了血浆和单核细胞中抗炎因子白细胞介素-10(IL-10)的水平，改善了外周血单核细胞M1/M2样的不利表型环境，从而减少了炎症的发生；另一方面，复合多元性分析表明西他列汀的加入是唯一与IL-10升高有联系的因素(β=0.499；R2=0.293，P<0.05)，而与其他因素(如糖代谢的改善)无关。

3.2 心血管系统的作用 临床前数据和机制研究表明[17，18]：通过依赖GLP-1以及增加具有潜在血管活性和保护心脏作用的多种肽(如P物质、SDF-1α等)的浓度，DPP-Ⅳ抑制剂可能起到保护心血管系统的作用，从而改善2型糖尿病患者患心血管并发症的危险因素，减少心血管事件的发生。DPP-Ⅳ抑制剂在保护心血管系统中的具体作用包括：改善血糖控制(主要是餐后血糖)、降低血压、改善餐后血脂参数、减少炎性因子、降低氧化应激水平和改善内皮细胞功能等[19]。但是，来自随机临床试验的数据并不足以证明加强血糖控制与心血管并发症的死亡率或非致死性心肌梗死风险的减少有关联[20]，所以，以上提到的DPP-Ⅳ抑制剂可以改善心血管事件发生因素的作用还有待更大规模的临床试验数据的支持。再者，DPP-Ⅳ抑制剂是否直接作用于心血管系统，也有待进一步研究。

3.3 不良反应 DPP-Ⅳ抑制剂虽然降糖作用显著，表现出的副作用也不是很明显，但是，DPP-Ⅳ的底物除了GLP-1外，还有多个与生理相关的活性底物。这些活性底物对DPP-Ⅳ的抑制可能会导致某些底物的表达水平发生改变，从而产生一些副作用。例如，DPP-Ⅳ抑制剂最常见的不良反应为鼻咽炎，这可能是因为DPP-Ⅳ活性被抑制后，位于鼻黏膜上的物质P浓度增加，引发了神经源性炎症[21]。

4 结 语

综上所述，DPP-Ⅳ作为抗糖尿病的一个新靶点在近年来受到越来越多人的关注，其抑制剂研究得到了迅速发展，随着越来越多此类药物的上市和药理活性的深入研究，DPP-Ⅳ抑制剂将会逐渐成为治疗糖尿病的一线用药。另外，除了关注DPP-Ⅳ抑制剂的效能和选择性，长效抑制剂的发展也是一个方向，对于那些严重的糖尿病患者，它们可能提供最大的功效；虽然已研发出每周服用1次的长效DPP-Ⅳ抑制剂，但是它的长效性会不会对DPP-Ⅳ的其他活性底物有坏的影响，也还有待进一步的研究和验证。再者，DPP-Ⅳ抑制剂对2型糖尿病患者的抗炎效果、心血管系统的益处等有待更深入的研究，这有可能会发现其在糖尿病并发症治疗上的应用。

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