胰高血糖素样肽-1与肾素-血管紧张素系统的交互作用

吴海洋 黄祯子 彭嘉欣 沈泽锋 杨力

胰高血糖素样肽-1专题

·综述·

胰高血糖素样肽-1与肾素-血管紧张素系统的交互作用

吴海洋 黄祯子 彭嘉欣 沈泽锋 杨力

胰高血糖素样肽-1(GLP-1)是由肠道L细胞分泌的一种肠促胰素。近年来研究发现，GLP-1能够作用于cAMP/蛋白激酶A、细胞外信号调节激酶和c-Jun氨基末端激酶等多种信号通路，改善肾素-血管紧张素系统(RAS)激活对肾脏、肺脏、心血管等组织器官的损伤。同时抑制RAS也能上调GLP-1及其受体的表达，GLP-1与RAS拮抗剂之间也存在着协同作用。

胰高血糖素样肽-1；肾素-血管紧张素系统；血管紧张素Ⅱ

肾素-血管紧张素系统(RAS)主要包括肾素、血管紧张素原(AGT)、血管紧张素Ⅰ(AngⅠ)和血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)。AngⅡ是RAS中最主要的生物活性物质，主要通过与其Ⅰ型受体(AT1)和Ⅱ型受体(AT2)结合发挥生物活性，同时血管紧张素转换酶(ACE)2能够分解AngⅡ产生Ang(1-7)。研究发现，RAS不仅在循环系统中起重要作用，而且在组织器官如肾脏、肺脏、心血管等均有表达，成为一个自我调控的独立体系，称为组织RAS[1]。组织RAS参与了肾脏炎性反应、肺纤维化、动脉粥样硬化、骨质疏松等多种病理过程。

胰高血糖素样肽-1(GLP-1)是由肠L细胞分泌的肠道激素，主要生物活性成分为GLP-1(7-36)NH2。蛋白水解酶——二肽基肽酶-4(DPP-4)特异性地切割GLP-1羧基端的第二位丙氨酸残基，使其快速失活[2]。GLP-1受体是一种G蛋白耦联受体蛋白，广泛表达于多种组织细胞，GLP-1与其特异性受体结合后，下游信号通路cAMP/蛋白激酶A(PKA)和磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶C(PKC)等被激活，产生诸如调控胰岛β细胞增殖与凋亡、改善内皮细胞功能、促进肺表面活性物质分泌、抑制炎性反应等生物学效应[3]。同时既往研究发现，GLP-1与RAS存在交互作用，二者能通过多种信号通路相互作用，进而对靶器官及靶细胞产生不同的影响，目前主要研究概括如下。

1 GLP-1对RAS的调控作用

多项体内、外实验证实，GLP-1可在多个组织器官水平抑制RAS活性，改善AngⅡ介导的损伤作用，目前研究主要集中于肾脏和肺脏两方面。

1.1 GLP-1对肾RAS的调控作用 研究证实，啮齿类动物和人肾脏内均有GLP-1受体表达[4-5]。糖尿病肾病中RAS可以通过刺激PKC的活化、晚期糖基化终末产物的生成和沉积、活性氧簇的产生等多种途径，促进细胞外基质的积聚和肾小球基底膜的增厚，GLP-1可以通过多种途径作用于RAS，减轻上述病理生理过程。在注射GLP-1后的健康男性中，可以观察到血清AngⅡ浓度的快速下降，提示GLP-1可以影响血液循环中RAS的组分[6]。Ishibashi等[7]发现0.03 nmol/L GLP-1能够完全阻断100 nmol/L Ang Ⅱ诱导的系膜细胞内活性氧簇的产生，而选择性PKA抑制剂(H-89)能够阻断GLP-1对Ang Ⅱ的抗氧化作用。Mima等[8]也发现,GLP-1类似物exendin-4能够有效增加Ser259磷酸化并显著抑制AngⅡ诱导的Ser338磷酸化、细胞外信号调节蛋白激酶(ERK)1/2磷酸化和纤溶酶原激活物抑制因子-1的表达，选择性PKA抑制剂和cAMP抑制剂(MDL12330A)能够显著减少exendin-4的上述4种效应，证明GLP-1可以通过cAMP/PKA途径阻断AngⅡ对肾小球内皮细胞的氧化应激损伤，同时也能通过ERK1/2途径调节下游Ser259和Ser338信号分子对纤溶酶原激活物抑制因子-1基因的表达，改善AngⅡ对肾小球内皮细胞的炎性损伤。另有实验发现，在非糖尿病小鼠体内通过微量泵注入AngⅡ能够明显诱导其血压升高，exendin-4能够明显改善AngⅡ诱导的升压效应，进一步细胞实验发现，exendin-4能够明显抑制AngⅡ诱导的小鼠肾小管上皮细胞ERK1/2的磷酸化，抑制强度与exendin-4剂量有关且呈双向倍增趋势，表明GLP-1可以通过ERK1/2途径抑制肾局部AngⅡ活性改善小鼠血压[9]。此外Skov等[6]发现，GLP-1可以通过抑制肾近曲小管细胞Na+/H+交换泵同型3，降低RAS的活性。以上均说明GLP-1可通过cAMP/PKA、ERK1/2和离子交换多种途径抑制RAS活性，进而改善肾脏生理功能。

1.2 GLP-1对肺RAS的调控作用 高血糖可引起局部RAS的激活，其中AngⅡ水平的上调在糖尿病相关的肺损伤过程中起重要作用。局部AngⅡ的上调能引起肺血管床收缩增强，血流阻力增加，成纤维细胞增殖，胞外胶原纤维沉积，肺泡上皮细胞凋亡，进而诱发肺组织纤维化和肺功能损害。赵伟等[10]利用利拉鲁肽干预2型糖尿病大鼠模型后显示，肺组织局部RAS活性被明显抑制，AT1、AngⅡ、转化生长因子-β1、Ⅲ型胶原蛋白表达下调，提示利拉鲁肽可能通过抑制高糖过度激活的局部RAS，进而抑制转化生长因子-β1、Ⅲ型胶原蛋白的表达，改善糖尿病大鼠肺组织纤维化的病理变化。Romaní-Pérez等[11]研究表明，高血糖状态下AngⅡ升高可能与ACE和ACE2表达失调有关。利拉鲁肽能够增加2型糖尿病大鼠肺组织内ACE和ACE2表达，协调二者比例关系，进而降低AngⅡ、升高Ang(1-7)水平，即利拉鲁肽能够恢复肺局部RAS平衡，改善糖尿病大鼠肺血管床的舒缩功能，修复AngⅡ介导的肺损伤。以上研究均说明，GLP-1可通过抑制RAS活性来改善肺脏生理功能。

1.3 其他方面 GLP-1对RAS的调控作用在血管平滑肌细胞和心脏方面也有相关研究。Nagayama等[12]研究发现，GLP-1受体激动剂exendin-4可以抑制AngⅡ诱导的ERK1/2和c-Jun氨基末端激酶(JNK)的磷酸化过程，而ERK1/2激酶抑制剂U0126和JNK抑制剂SP600125可以抑制由AngⅡ诱导的大鼠主动脉平滑肌细胞增殖和迁移的过程，表明exendin-4可以通过ERK1/2和JNK信号通路抑制AngⅡ，进而改善血管平滑肌细胞的增殖和迁移。此外，研究发现exendin-4能够通过cAMP/PKA途径，减少AngⅡ诱导的血管平滑肌细胞活性氧簇的产生，改善血管平滑肌细胞衰老[13]。因此GLP-1可通过ERK1/2、JNK和cAMP/PKA信号通路等多种途径抑制RAS活性，改善血管平滑肌细胞功能。此外在心脏方面研究发现，利拉鲁肽能够下调AT1蛋白并上调AT2蛋白水平，增加ACE2活性，改善AngⅡ诱导的心脏纤维化[14]。

2 RAS对GLP-1及其受体的作用

关于RAS对GLP-1及其受体的作用研究报道较少，主要概括如下。Rodriguez等[15]研究发现，2型糖尿病模型大鼠体内胰腺AT1蛋白表达增加，GLP-1浓度水平受到抑制，AT1受体阻断剂(ARB)作用于OLEFE大鼠后，胰腺AT1蛋白表达减少了20%～27%，GLP-1受体增加了41%～88%，血浆GLP-1浓度增加了2～5倍。表明ARB能够增加GLP-1受体表达并通过减少AT1蛋白改善胰腺功能紊乱，同时进一步证实，AT1活化可减少GLP-1及其受体表达并导致胰腺功能紊乱和胰岛素抵抗。此外，Shen等[16]随机给予糖尿病模型小鼠AT1受体抑制剂、DPP-4抑制剂，结果二者均能增加GLP-1表达，减少糖尿病小鼠主动脉内皮细胞凋亡和血管内皮氧化应激作用以及炎性反应，且二者合用效果优于单独使用。目前关于抑制RAS增强GLP-1表达的具体机制尚不清楚，Mima等[8]等发现，野生型小鼠与过量表达PKCβ2的小鼠相比，GLP-1受体表达明显降低，糖尿病肾病中RAS可以通过刺激PKC的活化，促进细胞外基质的积聚和肾小球基底膜的增厚等病理过程，可以推测在糖尿病状态下，AngⅡ能够通过激活PKCβ2途径降低GLP-1受体表达水平。另有研究发现，AngⅡ能够上调钠-葡萄糖协同转运蛋白-2(SGLT-2)的表达，餐后使用SGLT-2抑制剂能够提高GLP-1表达水平，可以推测AngⅡ能够通过上调SGLT-2的方式抑制GLP-1水平，这可能是RAS抑制GLP-1表达的一种作用方式[17]。然而，Fujiwara等[18]对13例原发性高血压患者给于24周ARB类药物治疗，结果显示并不能提高患者血浆中GLP-1水平。因此，对二者信号通路之间存在的相互作用有待进一步研究。

3 GLP-1与RAS拮抗剂的协同作用

临床上糖尿病患者合并高血压的情况多见，让GLP-1受体激动剂和ARB、ACE抑制剂类药物的联用成为可能，这也为科研提供了新的思路。多项研究表明，GLP-1与RAS拮抗剂在多系统存在协同作用。Miyagawa等[19]以高脂饮食喂养小鼠和糖尿病模型小鼠为对象，联合DDP-4抑制剂维格列汀和ARB类缬沙坦用药，联用组较单一用药组显示出最大程度的血糖降低，胰岛素敏感性升高，血清炎性细胞因子降低。类似的联用同样可以促进胰岛祖细胞向人胰岛样细胞群分化[20]。在GLP-1和RAS拮抗剂协同信号通路方面，有实验报道，GLP-1受体激活后，通过活化PKA，进而减少糖尿病β细胞内解耦联蛋白2(UCP2)的过度表达，而AT1拮抗剂可以通过降低NADPH氧化酶活性进而抑制UCP2的表达[21]。因此，UCP2可能作为GLP-1和ARB类药物的共同作用靶点，发挥其增加胰岛β细胞数量和促进胰岛素分泌的功能。另外Wang等[22]研究表明，人源性GLP-1(7-36)NH2和坎地沙坦联合应用，对糖脂毒性介导的胰岛β细胞凋亡有明显的抑制作用，并提示该抑制作用可能通过抑制胰岛素受体底物-2/磷脂酰肌醇3激酶/PKB/FoxO1信号通路完成。

GLP-1与RAS拮抗剂的协同作用在心血管系统也有表现。Artinian等[23]研究发现，1型糖尿病大鼠GLP-1与冠状动脉内皮细胞上的GLP-1受体亲和力降低，与心肌细胞上的GLP-1受体亲和力升高，而GLP-1类似物exendin-4和肾素抑制剂阿利吉仑的联合用药可以最大化地使GLP-1与两者的亲和力正常化。另外DPP-4在ARB类药物的基础上使用，能够通过上调cAMP的产生，减少对早期糖尿病肾病肾小管的氧化应激损伤[24]。Alter等[25]也发现，DPP-4与ARB联合应用，能够有效减少糖尿病模型小鼠尿白蛋白和氧化应激，说明GLP-1与ARB在改善糖尿病肾病中具有协同作用。

4 总结

GLP-1与RAS在多个系统疾病的发生、发展中起重要作用。目前GLP-1以及DDP-4的多种生物学功能赋予了其在2型糖尿病治疗中的广阔应用前景。阐明GLP-1及其相关信号通路与RAS作用通路的关系，将为多种代谢性疾病如糖尿病肾病、糖尿病心血管疾病等的治疗提供新的理论依据和更多有效靶点。

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Interactionbetweenglucagon-likepeptide-1andreninangiotensinsystem

WuHaiyang,HuangZhen-zi,PengJiaxin,ShenZefeng,YangLi.

TheSecondClinicalMedicalCollege,SouthernMedicalUniversity,Guangzhou510282,China

Correspondingauthor:YangLi,Email:yangli19762009@163.com

Glucagon like peptide-1(GLP-1) is a kind of incretin which is secreted from the intestinal L cells. Recently, researchers have found that GLP-1 promotes the injuries induced by renin angiotensin system (RAS) stimulation to the tissues and organs including kidneys, lungs, heart, vasculature and so on, though a variety of pathways such as cyclic adenosine monophosphate(cAMP)/protein kinase A(PKA), extracellular-signal regulated kinase (ERK), c-Jun N-terminal kinase(JNK), etc. RAS inhibitors can also enhance the expression of GLP-1 and its receptors and there is a synergy between GLP-1 and RAS inhibitors.

Glucagon-like peptide-1; Renin angiotensin system; Angiotensin Ⅱ

国家自然科学基金资助项目(81270966，81500679)；广东省自然科学基金资助项目(2014A030310036，2014A030310472)；南方医科大学2015国家级大学生创新训练计划项目(201512121038)

10.3760/cma.j.issn.1673-4157.2016.05.07

510282 广州，南方医科大学第二临床医学院

杨力，Email：yangli19762009@163.com

FundprogramNational Natural Science Foundation of China (81270966,81500679); Natural Science Foundation of Guangdong Province, China (2014A030310036,2014A030310472); National College Student′s Innorative Training Program of Southern Medical University in 2015(201512121038)

2015-11-02)