二肽基肽酶-4抑制剂非胰高血糖素样肽-1依赖多效性及其机制探讨

杨光、类延娜综述，成宪武审校

综述

二肽基肽酶-4抑制剂非胰高血糖素样肽-1依赖多效性及其机制探讨

杨光、类延娜综述，成宪武审校

二肽基肽酶-4抑制剂（DPP4-I）是一类新型口服降糖药，通过抑制二肽基肽酶-4（DPP-4）活性，提高血液内胰高血糖素样肽-1（GLP-1）以及其他多种内源性肠促胰岛素，发挥降糖作用。近年，DPP4-I的非降糖作用依赖的多面效应备受关注。已经证实DPP4-I抑制DPP-4，调节对多种炎症因子、趋化因子、生长肽和神经肽降解或修饰作用，发挥抗炎、降血脂、降血压以及心血管保护作用。本文结合基础和临床的最新研究结果，将关于DPP4-I非GLP-1依赖多效性及其机制做一综述。

综述；二肽基肽酶-4抑制剂；心血管疾病

二肽基肽酶-4（dipeptidyl peptidase-4 inhibitor，DPP-4）是一种由766个氨基酸组成的跨膜丝氨酸蛋白酶，具有切割多肽N末端Xproline二肽的催化活性，降解各种炎症趋化因子及肽类激素而发挥生物学效应。DPP-4的主要底物包括数种含丙氨酸及脯氨酸的多肽，如胰高血糖素样肽-1（glucagon-like peptide 1，GLP-1）、生长素、血管活性多肽及神经肽。DPP-4抑制剂（DPP4 inhibitor，DPP4-I）竞争性抑制DPP-4复合体，使其底物的全身或局部浓度升高。DPP-4生物学效应可分为GLP-1依赖性和非依赖性作用，而后者是其潜在的非降糖作用依赖的多效性的分子基础。近几年的基础及临床研究证实了DPP4-I具有降低炎症反应、改善血管内皮功能障碍，动员多种组织干细胞等功能，从而发挥抗动脉粥样硬化以及心血管保护作用，并日益备受关注[1-4]。故本文将DPP4-I的非GLP-1依赖性心血管多面效应及其分子机制的研究进展作为焦点进行综述。

1 DPP4-I对炎症的影响

动脉硬化形成是错综复杂的病理过程，多种炎症细胞和炎症介质参与其中，T淋巴细胞介导的免疫反应在动脉硬化的形成、发展中具有重要的作用[5]。DPP-4表达于淋巴细胞、单核、巨噬细胞等细胞膜上，是T细胞分化和激活的标志性物质，也是炎症和免疫反应调节的作用基础。故而推断DPP4-I可能会对动脉粥样硬化的形成进行调节。

动物研究[6]显示，DPP4-I-阿格列汀可通过抑制单核细胞的激活、趋化以及降低动脉粥样硬化斑块中的炎症反应，缩小动脉粥样硬化斑块面积。在体外培养的巨噬细胞试验中，与单独应用GLP-1相比，氟西他列汀增加内皮型一氧化氮合酶 （eNOS）磷酸化，减少衰老和凋亡。该研究的体内外试验结果显示，DPP4-I和GLP-1可能直接通过蛋白激酶A（cAMP/ PKA）信号传导通路降低炎症反应，最终延缓动脉粥样硬化进程[7]。Satoh-Asahara等[8]临床研究结果显示，西他列汀治疗降低糖尿病患者血中C反应蛋白（CRP）、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）的血浆表达水平，改善了外周血单核细胞M1/M2比例及白细胞介素（IL）-10的表达水平。总之，上述动物实验及临床试验均说明DPP-4在炎症和免疫反应过程中扮演着重要的角色，DPP4-I通过调节多种炎症因子和炎症介质分解代谢及其相关的炎症和免疫反应，从而影响动脉硬化的发生发展。

2 DPP4-I对心血管危险因素的影响

2.1 DPP4-I对血脂的影响

血脂异常损害动脉的内皮功能，因此及早发现，早期干预治疗是防治动脉硬化、减少心脑血管事件发生的重要过程。关于DPP-4活性与血脂异常关系的研究已经很透彻。

在一项双盲cross-over的研究[9]中给予2型糖尿病患者100 mg/d的西格列汀可以降低餐后血载脂蛋白（Apo）B48甘油三酯和极低密度脂蛋白胆固醇的水平。一项临床试验[10]的荟萃分析显示，不同种类的DPP4-I（维格列汀、沙格列汀、阿格列汀、利格列汀、度格列汀），即使是一个小剂量（6 mg/ kg），也可以降低总胆固醇水平。

DPP4-I作用于血脂代谢过程是通过改善胰岛功能，增加胰岛素分泌，抑制胰高血糖素的分泌而作用于肝脏，调节血脂。另一方面，DPP4-I使循环血中GLP-1水平升高，抑制肠道局部乳糜微粒的分泌[11]。总之，DPP4-I通过GLP-1依赖和非依赖性调控血脂水平。

2.2 DPP4-I对血压的影响

我国超过半数的心血管病发病率与高血压有关[12]，良好的血压控制可以减少心血管事件的发生。尽管DPP4-I的降压作用较为温和，但有充分证据表明DPP4-I具有独立于体重的降压作用。

动物实验[13]显示西他列汀在年轻自发性高血压大鼠中可以降低血压、增加钠盐排泄，但在成年高血压大鼠中没有发现此作用。Shah等[14]一项研究发现，DPP4-I-阿格列汀在培养的内皮细胞中，通过激活丝氨酸苏氨酸激酶（Akt）途径，增加eNOS的合成和增加一氧化氮（NO）释放。NO使外周血管舒张并且降低外周血管阻力，在微循环中降低血管紧张度。这种作用会使血压得到更好的控制。研究者提出DPP4-I通过非GLP-1依赖性途径促进尿钠排泄，血管扩张，改善内皮功能，更好的控制血压[15]。

2.3 DPP4-I对体重、肥胖的影响

减轻体重、有利于控制血糖，提高胰岛素敏感性并能降低心血管疾病的风险。临床研究[16]表明，单用胰岛素的糖尿病患者24周内体重增加1.2 kg，而维格列汀与胰岛素联合时，没有发生显著的体重变化。动物实验[17]显示DPP-4基因敲除（DPP4-/-）老鼠与野生型老鼠相比轻度体重下降，而且空腹血糖及糖耐量异常也得已改善。另外，DPP4-I通过依赖GLP-1途径，延缓胃排空，抑制下丘脑摄食中枢亢进，减少热量摄入，达到降低体质量的目的。

3 DPP4-I对心脏的影响

3.1 DPP4-I在心功能衰竭和心肌病中的作用

心力衰竭（心衰）是各种心脏病发展的严重阶段，对射血分数下降的心衰仍未获得有充分证据的有效治疗药物[18]。随着对DPP4-I多效性研究的深入，在心功能衰竭及心肌病也表现出一定的益处。Shigeta等[1]对糖尿病心肌病和高血压性心肌病，研究显示DPP4-I-维格列汀通过降低心肌间质纤维化可以逆转左心室舒张功能障碍。Miyoshi等[19]利用异丙肾上腺素制造左心室肥厚、舒张功能障碍模型，用DPP4-I-维格列汀来观察其逆转情况，结果显示：维格列汀降低左心室肥厚程度及左心室舒张末期压力，但是其他反应左心室舒张功能的指标未见明显改善，比如左心室内压上升速率（dp/ dt）。组织学分析显示维格列汀还抑制心肌细胞肥大和血管周围纤维化。定量聚合酶链式反应显示，维格列汀可以使炎症因子如TNF-α、IL-6、胰岛素样生长因子的水平下降，也可以导致4型葡萄糖转运蛋白mRNA表达的下降。该研究表明，维格列汀具有预防左心室肥厚，这种作用独立于血压降低。

胰岛素抵抗是一个慢性非特异性炎症持续过程[20]，也是导致慢性心衰的一种发病机制[21]。在糖尿病合并心衰患者中其安全性问题有待于进一步评估。 Moon 等[2]报道了DPP4-I西格列汀治疗后虽然心衰的住院率有所增加，但是并没有增加或降低缺血性心血管事件的发生率。但部分临床研究[22]显示在2型糖尿病合并心血管疾病的患者中，在常规治疗的基础上加用西格列汀，并没有表现出增加心血管事件的风险如心衰再住院或其他的不良事件。Filion 等[23]研究结果得出同样结论，糖尿病合并心衰患者应用DPP4-I（沙格列汀、阿格列汀、西格列汀）或GLP-1治疗，这两组与对照组（常规心衰治疗组）相比并不增加心衰的再住院率和心血管事件的风险。这些结果提示，DPP4-I可以改善糖尿病合并心衰患者的血糖水平，从而发挥一定的心脏保护作用，但仍需要用其他方法来降低心血管并发症风险系数[24]。

综上所述，现有DPP4-I心血管安全性有很多争议。因此， 2008年始西格列汀、沙格列汀、阿格列汀、利格列汀等DPP4-I，相继开展了心血管终点研究。结果显示，与安慰剂相比，DPP4-I不增加2型糖尿病患者的主要不良心血管事件（即心血管死亡、非致死性心肌梗死及卒中的复合终点）的中性结果。综合分析SAVOR-TIMI[24]、阿格列汀[25]与西格列汀[22]三项关于DPP4-I的随机化临床试验，可以认为此类药物的整体心血管安全性良好。但美中不足的是，前两项研究中活性药物治疗组患者因心衰住院的风险呈现出不同程度的增高，只有西格列汀研究未出现此现象，提示同类药物的不同品种之间的临床作用存在着一定差异。西格列汀研究进一步完善了安全降糖的糖尿病管理理念，也为伴有心血管疾病的2型糖尿病患者选择降糖药物提供了重要依据。基于此研究结果，西格列汀不仅可以用于2型糖尿病患者，更可以首选用于确诊心血管病（包括心衰）的患者，为其广泛临床应用奠定了坚实的基础，也为DPP4-I类药物展示了良好前景。利格列汀研究[26]评估伴有心血管高危因素的2型糖尿病患者接受利格列汀或格列美脲治疗的心血管安全性，是一项多国多中心、随机、平行对照、双盲试验。将阐明利格列汀和磺脲类药物对心血管预后的确切影响。这项研究预计于2018年完成。希望即将揭晓的大型临床研究能够为我们提供更多的肠促胰素类药物的心血管安全性及保护的依据。

3.2 DPP4-I改善心肌缺血再灌注损伤

基质细胞衍生因子-1α（SDF-1α）是DPP-4的一种底物，DPP-4保护梗死后心功能的机制可能是通过调节SDF-1α的信号途径实现的。并通过激活具有心肌保护作用的磷脂酰肌醇3/蛋白激酶（PI3K/Akt）信号通路来减少梗死灶面积。

Chua等[27]用结扎正常大鼠及DPP-4缺陷大鼠的左冠状动脉40 min制造缺血模型，再灌注72 h后，评估反应心脏功能、梗死程度、炎症细胞及血管再生相关因子的变化，发现缺血再灌注损伤后，应用DPP4-I-西格列汀组和DPP-4缺陷组的各项指标均较对照组（正常大鼠缺血再灌注损伤组）相比均明显降低。同样在缺血再灌注72 h后，应用DPP4-I组与DPP-4缺陷组和缺血再灌注损伤对照组比较，反应左心室功能的指标改善。这项研究证明，抑制DPP-4的活性可以保护心肌缺血再灌注损伤，改善心室重构及缺血再灌注损伤的心脏功能，这些作用与GLP-1-降糖作用无关。加上DPP4-I一方面提高干细胞的动员和归巢，另一方面可能与DPP4-I减少心肌纤维化程度更有利于心肌再生有关。

4 DPP4-I对血管的保护作用

动脉内皮功能障碍是动脉硬化形成的起始阶段。研究表明，氟西他列汀改善高脂饮食诱导的ApoE基因缺陷小鼠大动脉内皮功能障碍及增加病变组织的eNOS磷酸化[28]。同样，Matsubara 等[7]研究发现氟西他列汀可以改善内皮功能，并减少动脉粥样硬化的斑块形成。

DPP4-I通过非依赖GLP-1途径，即通过酪氨酸蛋白激酶-蛋白激酶B-内皮一氧化氮合酶（Scr-Akt-eNOS）通路引起NO释放，缓解脂多糖诱导的内皮功能异常，直接舒张血管[14]。临床研究[29]中发现，利拉列汀能减少血管、心脏、血液中活性氧簇的产生，抑制主动脉内皮细胞中血管细胞黏附分子-1（CAM-1）、环氧化酶-1（COX-1）以及eNOS等基因表达，减少主动脉内膜炎性反应细胞的黏附及浸润，改善内皮细胞功能。Read 等[30]的研究表明，DPP4-I促进内皮细胞释放NO，降低血管的氧化应激反应，升高eNOS活性，改善胰岛素抵抗。这些作用与空腹血糖和降糖作用无关，提示DPP4-I非 GLP-1依赖性抗动脉粥样硬化的作用。

很多基础及临床研究证实了DPP4-I通过直接调节血液内和组织的GLP-1水平和活性，发挥抗动脉硬化作用和血管保护作用。较多的综述详述了这方面的作用。在这里不再赘述。

5 展望

DPP4-I是一类新型口服降糖药，目前除了熟知其升高血及组织中GLP-1水平依赖性心血管保护作用外，还发现其具有非GLP-1水平依赖性心血管保护作用，并日益受到重视。近几年的研究证实了DPP4-I调节多种炎症因子、趋化因子、血管生长肽及神经肽，从而抑制炎症和过强的免疫反应，促进骨髓血管—心肌干细胞动员，改善血管再生、心肌再生以及心肌纤维化，发挥其对心血管的直接保护作用。最新研究还指出其对血脂及血压等心血管事件发生的风险因素也有一定的影响。自2013年以来，4项基于肠促胰岛素药物相关前瞻性研究陆续揭晓[23，24，31，32]。这些大规模的临床试验结果显示，除了因心衰而住院率增高以外，与对照组相比，DPP4-I没有显著增加包括心血管事件在内的负性效果，但其结果不够满意，并有一些争议。值得说明的是今年美国糖尿病治疗杂志报道了来自日本的两篇关于DPP4-I对颈动脉动脉硬化性斑块的影响的文章[33，34]。虽然这些研究规摸不大（300左右病例），但明确地证实DPP4-I抗动脉硬化的作用。总之，DPP4-I的生物学特性及其心血管保护作用（包括病变血管、人群、地区及药物间差异等） 有待于明确定论。

[1] Shigeta T, Aoyama M, Bando YK, et al. Dipeptidyl peptidase-4 modulates left ventricular dysfunction in chronic heart failure via angiogenesis-dependent and -independent actions. Circulation, 2012, 126: 1838-1851.

[2] Moon JY, Woo JS, Seo JW, et al. The Dose-Dependent Organ-Specific Effects of a Dipeptidyl Peptidase-4 Inhibitor on Cardiovascular Complications in a Model of Type 2 Diabetes. PLoS One, 2016, 11: e0150745.

[3] Ha SJ, Kim W, Woo JS, et al. Preventive effects of exenatide on endothelial dysfunction induced by ischemia-reperfusion injury via KATP channels. Arterioscler Thromb Vasc Biol, 2012, 32: 474-480.

[4] Cheng XW, Murohara T, Kuzuya M, et al. GLP-1R agonists for the prevention of cardiac injury in STEMI patients undergoing PCI: Something new and promising, or not?. IJC Metabolic Endocrine, 2013, 1: 1-3.

[5] Galkina E, Ley K. Immune and inflammatory mechanisms of atherosclerosis (*). Annu Rev Immunol, 2009, 27: 165-197.

[6] Shah Z, Kampfrath T, Deiuliis JA, et al. Long-term dipeptidylpeptidase 4 inhibition reduces atherosclerosis and inflammation via effects on monocyte recruitment and chemotaxis. Circulation, 2011, 124: 2338-2349.

[7] Matsubara J, Sugiyama S, Sugamura K, et al. dipeptidyl peptidase-4 inhibitor, des-fluoro-sitagliptin, improves endothelial function and reduces atherosclerotic lesion formation in apolipoprotein E-deficient mice. J Am Coll Cardiol, 2012, 59: 265-276.

[8] Satoh-Asahara N, Sasaki Y, Wada H, et al. A dipeptidyl peptidase-4inhibitor, sitagliptin, exerts anti-inflammatory effects in type 2 diabetic patients. Metabolism, 2013, 62: 347-351.

[9] Mitra S, Deshmukh A, Sachdeva R, et al. Oxidized low-density lipoprotein and atherosclerosis implications in antioxidant therapy. Am J Med Sci, 2011, 342: 135-142.

[10] Monami M, Lamanna C, Desideri CM, et al. DPP-4 inhibitors and lipids: systematic review and meta-analysis. Adv Ther, 2012, 29: 14-25.

[11] Tremblay AJ, Lamarche B, Deacon CF, et al. Effect of sitagliptin therapy on postprandial lipoprotein levels in patients with type 2 diabetes. Diabetes Obes Metab, 2011, 13: 366-373.

[12] 党爱民, 吕纳强. 高血压合并糖尿病患者血压管理策略. 中国循环杂志, 2015, 30: 721-722.

[13] Pacheco BP, Crajoinas RO, Couto GK, et al. Dipeptidyl peptidase IV inhibition attenuates blood pressure rising in young spontaneously hypertensive rats. J Hypertens, 2011, 29: 520-528.

[14] Shah Z, Pineda C, Kampfrath T, et al. Acute DPP-4 inhibition modulates vascular tone through GLP-1 independent pathways. Vascul Pharmacol, 2011, 55: 2-9.

[15] Anagnostis P, Athyros VG, Adamidou F, et al. Glucagon-like peptide-1-based therapies and cardiovascular disease: looking beyond glycaemic control. Diabetes Obes Metab, 2011, 13: 302-312.

[16] Fonseca-Garcia C, Leon-Ramirez CG, Ruiz-Herrera J. The regulation of different metabolic pathways through the Pal/Rim pathway in Ustilago maydis. FEMS Yeast Res, 2012, 12: 547-556.

[17] Marguet D, Baggio L, Kobayashi T, et al. Enhanced insulin secretion and improved glucose tolerance in mice lacking CD26. Proc Natl Acad Sci USA, 2000, 97: 6874-6879.

[18] 张健, 王运红. 心力衰竭药物治疗的新进展. 中国循环杂志, 2016, 31: 518-520.

[19] Miyoshi T, Nakamura K, Yoshida M, et al. Effect of vildagliptin, a dipeptidyl peptidase 4 inhibitor, on cardiac hypertrophy induced by chronic beta-adrenergic stimulation in rats. Cardiovasc Diabetol, 2014, 13: 43.

[20] Calle MC, Fernandez ML. Inflammation and type 2 diabetes. Diabetes Metab, 2012, 38: 183-191.

[21] Kobayashi M, Nakamura K, Kusano KF, et al. Expression of monocyte chemoattractant protein-1 in idiopathic dilated cardiomyopathy. Int J Cardiol, 2008, 126: 427-429.

[22] Green JB, Bethel MA, Armstrong PW, et al. Effect of Sitagliptin on Cardiovascular Outcomes in Type 2 Diabetes. N Engl J Med, 2015, 373: 232-242.

[23] Filion KB, Azoulay L, Platt RW, et al. A Multicenter Observational Study of Incretin-based Drugs and Heart Failure. N Engl J Med, 2016, 374: 1145-1154.

[24] Scirica BM, Bhatt DL, Braunwald E, et al. Saxagliptin and cardiovascular outcomes in patients with type 2 diabetes mellitus. N Engl J Med, 2013, 369: 1317-1326.

[25] Zannad F, Cannon CP, Cushman WC, et al. Heart failure and mortality outcomes in patients with type 2 diabetes taking alogliptin versus placebo in EXAMINE: a multicentre, randomised, double-blind trial. Lancet, 2015, 385: 2067-2076.

[26] Rosenstock J, Marx N, Kahn SE, et al. Cardiovascular outcome trials in type 2 diabetes and the sulphonylurea controversy: rationale for the active-comparator CAROLINA trial. Diab Vasc Dis Res, 2013, 10: 289-301.

[27] Chua S, Lee FY, Tsai TH, et al. Inhibition of dipeptidyl peptidase-IV enzyme activity protects against myocardial ischemia-reperfusion injury in rats. J Transl Med, 2014, 12: 357.

[28] Moncada S, Palmer RM, Higgs EA. Nitric oxide: physiology, pathophysiology, and pharmacology. Pharmacol Rev, 1991, 43: 109-142.

[29] Kroller-Schon S, Knorr M, Hausding M, et al. Glucose-independent improvement of vascular dysfunction in experimental sepsis by dipeptidyl-peptidase 4 inhibition. Cardiovasc Res, 2012, 96: 140-149.

[30] Read PA, Khan FZ, Heck PM, et al. DPP-4 inhibition by sitagliptin improves the myocardial response to dobutamine stress and mitigates stunning in a pilot study of patients with coronary artery disease. Circ Cardiovasc Imaging, 2010, 3: 195-201.

[31] White WB, Cannon CP, Heller SR, et al. Alogliptin after acute coronary syndrome in patients with type 2 diabetes. N Engl J Med, 2013, 369: 1327-1335.

[32] Green JB, Bethel MA, Armstrong PW, et al. Effect of Sitagliptin on Cardiovascular Outcomes in Type 2 Diabetes. N Engl J Med, 2015, 373: 232-242.

[33] Mita T, Katakami N, Shimomura I, et al. Response to Comment on Mita et al. Sitagliptin Attenuates the Progression of Carotid Intima-Media Thickening in Insulin-Treated Patients With Type 2 Diabetes: The Sitagliptin Preventive Study of Intima-Media Thickness Evaluation (SPIKE): A Randomized Controlled Trial. Diabetes Care, 2016, 39: 455-464.

[34] Mita T, Katakami N, Yoshii H, et al. Alogliptin, a Dipeptidyl Peptidase 4 Inhibitor, Prevents the Progression of Carotid Atherosclerosis in Patients With Type 2 Diabetes: The Study of Preventive Effects of Alogliptin on Diabetic Atherosclerosis (SPEAD-A). Diabetes Care,2016,39: 139-148.

2016-06-13）

（编辑：漆利萍）

国家自然科学基金（81260068，81560240）；韩国科技部火炬计划（生物R&D:2010-0019913）；吉林省教育厅＂十二五＂科学技术研究项目（吉教科合字2015第5号）；延边大学科技发展计划项目(延大科合字2014第33号)

133000 吉林省延吉市，延边大学附属医院 心血管内科（杨光），重症监护病房（类延娜）

杨光 博士 硕士研究生导师 主要研究方向：心血管病临床与基础研究 Email：minyouli0728@163.com 通讯作者：成宪武Email：chengxw0908@163.com

R54

A

1000-3614（2017）03-0297-04

10.3969/j.issn.1000-3614.2017.03.022