AdipoRon :新型小分子脂联素受体激动剂

陈 璐，龚凤英，朱惠娟

中国医学科学院 北京协和医学院 北京协和医院内分泌科卫生部内分泌重点实验室，北京100730

AdipoRon :新型小分子脂联素受体激动剂

陈 璐，龚凤英，朱惠娟

中国医学科学院 北京协和医学院 北京协和医院内分泌科卫生部内分泌重点实验室，北京100730

AdipoRon;脂联素;肥胖;糖脂代谢;腺苷酸活化蛋白激酶

随着社会经济的发展和人民生活水平的提高，肥胖人群的数量不断增加。肥胖会导致人体的糖脂代谢出现异常，这与糖尿病、心血管疾病、血脂紊乱、骨关节疾病、癌症等多种疾病有密切关系，严重影响了人们的生活质量和寿命［1］。尽管合理的饮食和适当的体育锻炼可以控制体重、改善胰岛素抵抗，对异常的糖脂代谢起到一定作用，但临床上仍需一些安全、有效的药物进行治疗。目前的减肥药物主要分为肠道胰脂酶活性抑制剂和作用于中枢神经系统的食欲抑制剂两类，但它们都存在一定的不良反应［2］。脂联素是脂肪细胞分泌的一种脂肪细胞因子，研究发现脂联素能够改善胰岛素抵抗，纠正异常的糖脂代谢［3-4］。脂联素还能够保护血管内皮和抑制肿瘤坏死因子，在心血管疾病和癌症的治疗中发挥着重要作用［5-6］。因此，以脂联素为靶点开发改善糖脂代谢的药物正成为全球范围内的研究热点。

脂联素及其改善糖脂代谢的作用及机制

脂联素 (adiponectin)是一种由脂肪细胞分泌的脂肪细胞因子，具有改善胰岛素抵抗、降血糖、抗炎等多种生物学作用。脂肪细胞分泌的脂联素通常是单体形式，但研究发现，这些脂联素单体只能以三聚体、六聚体或者多聚体的形式才能发挥上述生物学功能［7］。脂联素需要通过与脂联素受体结合才能发挥作用，在人体中存在两种脂联素受体:AdipoR1和AdipoR2。AdipoR1主要在骨骼肌中表达，AdipoR2主要在肝脏组织中表达［8］。脂联素与骨骼肌和肝脏中的AdipoR1/R2结合能够激活腺苷酸活化蛋白激酶 (AMP-activated protein kinase，AMPK)，增加乙酰辅酶A羧化酶(acetyl CoA carboxylase，ACC)的磷酸化，激活AMPK/ p38MAPK/PPAR通路，增加脂肪酸氧化，调节脂类代谢。同时，被激活的AMPK蛋白激酶还会刺激GLUT4的转位，增加葡萄糖转运、抑制糖原合成［8-10］。除参与糖脂代谢外，脂联素与AdipoR1/R2结合后，还能抑制炎症反应和氧化应激反应［11］。因此，可以通过向机体内直接注射脂联素以提高脂联素水平和激活脂联素受体两种途径改善糖脂代谢。但由于单体形式的脂联素不能发挥作用，人工合成的脂联素多聚体结构又不稳定，而且脂联素较高的血清生理浓度 (μg/ml)，均限制了脂联素在临床上的直接应用［7］。因此，如果能够找到可结合并有效激活脂联素受体的化合物，同样可以发挥脂联素改善糖脂代谢的作用。

AdipoRon的发现及其作用

2013年，东京大学药物研究所的Okada-Iwabu教授等［12］对大量能够结合并激动脂联素受体的小分子化合物进行了筛选。他们根据这些小分子化合物是否具有激活AMPK的能力，选择出与脂联素作用相似的小分子化合物，并将其中一种命名为AdipoRon。该研究发现，这种新型的小分子化合物AdipoRon与脂联素一样能够增加AMPK的磷酸化，给小鼠分别注射不同浓度 (5～50 μmol/L)的AdipoRon，能够剂量依赖性地增加AMPK的磷酸化。

脂联素能够改善胰岛素抵抗［3］。与脂联素的作用相似，这种新发现的小分子化合物AdipoRon也能改善胰岛素抵抗。给正常饮食的db/db小鼠静脉注射AdipoRon(50 mg/kg)与腹腔注射脂联素 (30 mg/kg)有相似的降低空腹血糖效果。进行口服葡萄糖耐量实验发现，注射AdipoRon与注射脂联素的小鼠一样，餐后30～120 min血糖水平一直低于不注射任何药物的小鼠，并在120 min后两组小鼠的血糖均下降到相同水平［12］。除直接注射外，口服AdipoRon也能改善肥胖小鼠糖脂代谢。给高脂饮食诱导的db/db小鼠连续口服AdipoRon(50 mg/kg)10 d后发现，与未服药的对照组相比，口服AdipoRon的db/db小鼠血浆葡萄糖、胰岛素水平都显著下降，同时胰岛素抵抗指数下降约50%。另外，口服AdipoRon的db/db小鼠血浆中甘油三酯和游离脂肪酸的含量也有明显下降。上述研究结果表明，静脉注射和口服AdipoRon，均能够减低肥胖小鼠空腹血糖，改善胰岛素抵抗［12］。

AdipoRon的作用机制

脂联素通过结合AdipoR1/R2，激活AMPK通路，改善胰岛素抵抗和血脂异常［3，9］。与脂联素相同，新型小分子化合物AdipoRon也能够激活AMPK信号通路。为探究AdipoRon是否也通过结合脂联素受体发挥作用，研究者采用高脂饮食诱导的AdipoR1/R2双基因敲除小鼠进行实验。结果发现，野生型小鼠静脉注射AdipoRon(50 mg/kg)，其骨骼肌和肝脏中AMPK的磷酸化增加。但AdipoR1/R2双基因敲除小鼠注射AdipoRon后，没有出现相似的改变。另外，AdipoR1/ R2双基因敲除小鼠口服AdipoRon后，也不再出现血浆葡萄糖、胰岛素水平以及甘油三酯、游离脂肪酸含量的改变。由此证明，无论是以静脉注射还是口服的给药方式，AdipoRon均通过结合AdipoR1和AdipoR2发挥改善糖脂代谢的作用［12］。

AdipoRon对胰岛素靶组织的作用及其机制

AdipoRon对骨骼肌组织的作用

AdipoRon通过与小鼠骨骼肌的AdipoR1结合，激活AdipoR1-AMPK通路，增加线粒体合成和能量消耗。研究发现，与未用药的高脂饮食诱导的肥胖小鼠相比，口服AdipoRon的小鼠骨骼肌组织中线粒体合成基因Ppargc1a、Esrra、Tfam、mt-Co2的表达增加，可促进线粒体的合成，增加线粒体DNA的含量，使细胞耗能增加［12-13］。同时，促进脂肪酸氧化的Acadm表达增加，抑制氧化应激反应的Sod2表达增加，而氧化应激的标志物TBARS含量减少。提示AdipoRon除增加细胞耗能外，还增加脂肪酸氧化，抑制氧化应激反应。然而，上述变化均未在AdipoR1/R2双基因敲除小鼠中观察到。因此表明，在小鼠的骨骼肌组织中，AdipoRon通过结合AdipoR1/R2，可激活AdipoR1-AMPK通路，增加线粒体合成和能量消耗，同时可增加脂肪酸氧化，抑制氧化应激反应［12］。

AdipoRon对肝脏组织的作用

AdipoRon在小鼠的肝脏组织中的作用与其在骨骼肌组织中相似，通过与AdipoR1结合，激活AdipoR1-AMPK通路。有研究表明，AMPK能参与糖异生作用，增加葡萄糖转运、抑制糖原合成［8］。研究发现，与未用药的高脂饮食诱导的小鼠相比，在口服AdipoRon的小鼠肝脏组织中，促进糖异生的 Ppargc1a、Pck1、G6pc等基因表达减少，肝糖原合成减少。除与AdipoR1结合外，AdipoRon还能在野生型小鼠的肝脏组织中结合AdipoR2，激活AdipoR2-PPAR通路，增加脂肪酸氧化，减少氧化应激。通过与未用药的小鼠相比，口服AdipoRon的高脂饮食小鼠肝脏组织中调节脂肪酸氧化、参与线粒体合成的PPAR-α、Acox1、Ucp2、Cat表达增加，氧化应激标记物TBARS含量减少。实验研究还发现，口服AdipoRon的高脂饮食小鼠肝脏组织中，肝脏促炎细胞因子Tnf和Cc12的表达显著降低，说明AdipoRon能减少肝脏组织炎症反应的发生。然而，上述变化也没有在AdipoR1/R2双基因敲除小鼠中出现。由此说明在小鼠的肝脏组织中，AdipoRon通过结合AdipoR1/R2，激活 AdipoR1-AMPK通路抑制糖原合成，同时激活AdipoR2-PPAR通路，增加脂肪酸氧化，减少氧化应激［12］。

AdipoRon对白色脂肪组织的作用

与在肝脏组织中的作用相似，AdipoRon在白色脂肪组织中也能减轻炎症反应。实验研究发现，与未用药的高脂饮食诱导的小鼠相比，在口服AdipoRon小鼠的白色脂肪组织中，促炎细胞因子TNF、IL-6和Cc12的表达减少，炎症反应发生减少。同时，其中的巨噬细胞标志物Emr1水平降低，M1型巨噬细胞激活标志物CD11(Itgax)表达减少，巨噬细胞的吞噬作用受到抑制，炎症反应亦受到抑制［14］。然而，这些变化也未在AdipoR1/R2双基因敲除小鼠中出现。这说明在野生型小鼠的白色脂肪组织中，AdipoRon通过结合AdipoR1/R2，发挥抗炎作用［12］。

AdipoRon的应用前景

脂联素通过多种机制改善糖脂代谢，包括激活AMPK通路和PPAR通路，减少氧化应激，抑制炎症反应［8-10］。2013年，Okada-Iwabu等［12］发现的新型小分子脂联素受体激动剂AdipoRon，与体内脂联素的作用相似，通过与AdipoR1/R2相结合，抑制体内的糖异生，促进脂肪代谢。因此，可以预期AdipoRon能够发挥脂联素的大部分作用。除改善糖脂代谢外，脂联素还具有抑制心血管疾病和癌症的作用［5-6］，AdipoRon在此方面是否具有与脂联素相似的作用有待进一步研究。

另外，口服与直接注射AdipoRon都可以改善高脂饮食db/db小鼠的胰岛素抵抗和血脂异常，这与限制热量摄入和增加体育锻炼达到的效果相似［12］。AdipoRon有望成为临床上治疗肥胖等糖脂代谢异常疾病的新型药物。

［1］Gesta S，Tseng YH，Kahn CR．Developmental origin of fat: tracking obesitytoitssource［J］．Cell，2007，131: 242-256．

［2］Poulton A，Nanan R．Drugs for the treatment of obesity［J］．JAMA，2014，311:1807．

［3］Balsan GA，Vieira JL，De Oliveira AM，et al．Relationship between adiponectin，obesity and insulin resistance［J］．Rev Assoc Med Bras，2015，61:72-80．

［4］Scherer PE，Williams S，Fogliano M，et al．A novel serum protein similar to C1q，produced exclusively in adipocytes［J］．J Biol Chem，1995，270:26746-26749．

［5］Li RC，Krishnamoorthy P，Derohannessian S，et al．Psoriasis is associated with decreased plasma adiponectin levels independently of cardiometabolic risk factors［J］．Clin Exp Dermatol，2014，39:19-24．

［6］Obeid S，Hebbard L．Role of adiponectin and its receptors in cancer［J］．Cancer Biol Med，2012，9:213-220．

［7］Pajvani UB，Hawkins M，Combs TP，et al．Complex distribution，not absolute amount of adiponectin，correlates with thiazolidinedione-mediated improvement in insulin sensitivity［J］．J Biol Chem，2004，279:12152-12162．

［8］Yamauchi T，Nio Y，Maki T，et al．Targeted disruption of AdipoR1 and AdipoR2 causes abrogation of adiponectin binding and metabolic actions［J］．NatMed，2007，13: 332-339．

［9］Kahn BB，Alquier T，Carling D，et al．AMP-activated protein kinase:ancient energy gauge provides clues to modern understanding of metabolism［J］．Cell Metab，2005，1: 15-25．

［10］Tsuchida A，Yamauchi T，Takekawa S，et al．Peroxisome proliferator-activated receptor(PPAR)alpha activation increases adiponectin receptors and reduces obesity-related inflammation in adipose tissue:comparison of activation of PPARalpha，PPARgamma，and their combination［J］．Diabetes，2005，54:3358-3370．

［11］Matsunami T，Sato Y，Ariga S，et al．Regulation of oxidative stress and inflammation by hepatic adiponectin receptor 2 in an animal model of nonalcoholic steatohepatitis［J］．Int J Clin Exp Pathol，2010，3:472-481．

［12］Okada-Iwabu M，Yamauchi T，Iwabu M，et al．A small-molecule AdipoR agonist for type 2 diabetes and short life in obesity［J］．Nature，2013，503:493-499．

［13］Mootha VK，Handschin C，Arlow D，et al．Erralpha and Gabpa/b specify PGC-1alpha-dependent oxidative phosphorylation gene expression that is altered in diabetic muscle［J］．Proc Natl Acad Sci U S A，2004，101:6570-6575．

［14］Lee J．Adipose tissue macrophages in the development of obesity-induced inflammation，insulin resistance and type 2 diabetes［J］．Arch Pharm Res，2013，36:208-222．

R589.2

A

1674-9081(2015)05-0369-03

10.3969/j.issn.1674-9081.2015.05.011

2015-07-17)

朱惠娟 电话:010-69155073，E-mail:huijuanzhu@hotmail．com

国家自然科学基金 (30540036、30600836、30771026、81370898、81471024);北京市自然科学基金 (7082079);国家临床重点专科建设项目 (WBYZ2011-873)