發(fā)布時(shí)間:2013-12-27
近年來(lái),代謝性疾病如:肥胖、糖尿病、高血壓、動(dòng)脈粥樣硬化等發(fā)病率持續(xù)升高,這些代謝性疾病同時(shí)又可以進(jìn)一步誘發(fā)心臟病的產(chǎn)生和惡化,嚴(yán)重影響各國(guó)人民的健康生活。代謝性疾病已成為發(fā)展中國(guó)家和發(fā)達(dá)國(guó)家醫(yī)療衛(wèi)生系統(tǒng)中最沉重的負(fù)擔(dān)之一。因此,針對(duì)這類(lèi)疾病發(fā)現(xiàn)新的藥靶并開(kāi)發(fā)新型的治療性藥物具有重大的社會(huì)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
一、什么是糖尿病
糖尿病的病因和發(fā)病機(jī)制十分復(fù)雜,至今還未完全闡明。糖尿病的致病因素可能有很多,但概括來(lái)說(shuō),主要是以下幾個(gè)因素:種族與遺傳、肥胖、飲食、精神、自身免疫、妊娠等。目前一般認(rèn)為,在β細(xì)胞產(chǎn)生胰島素,血液循環(huán)系統(tǒng)運(yùn)送胰島素和靶細(xì)胞接收胰島素并發(fā)揮生理作用這三個(gè)步驟中任何一個(gè)發(fā)生了問(wèn)題,均可引起糖尿病。歸根到底,糖尿病是由胰島素絕對(duì)缺乏或胰島素抵抗引起的。胰島素的主要生理功能是促進(jìn)合成代謝,抑制分解代謝,它是體內(nèi)唯一促進(jìn)能源貯備和降低血糖的激素。一旦胰島素不足或缺乏,或組織對(duì)胰島素的生物反應(yīng)性減低,可引起碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)、水與電解質(zhì)等物質(zhì)代謝紊亂。
糖尿病按其對(duì)胰島素的依賴(lài)情況分為兩類(lèi):(1)Ⅰ型糖尿?。ㄒ葝u素依賴(lài)型糖尿病,IDDM)是由自身免疫性或特發(fā)性引起的胰島β細(xì)胞破壞或功能缺失,從而導(dǎo)致胰島素絕對(duì)缺乏引起的糖尿病。病人需要終身依賴(lài)外源性的胰島素才能得以有效的治療,口服降糖藥無(wú)效;(2)Ⅱ型糖尿?。ǚ且葝u素依賴(lài)型糖尿病,NIDDM)則是由體內(nèi)靶組織對(duì)胰島素敏感性較低而認(rèn)為胰島素相對(duì)不足而引起的。胰島素分泌障礙較輕,血漿中胰島素水平正?;蛏缘?,可服用促進(jìn)胰島素分泌或胰島素增敏劑的藥物治療。流行病學(xué)的調(diào)查發(fā)現(xiàn),全世界的糖尿病患者中,90%以上為Ⅱ型糖尿病。因此,切實(shí)有效地防治Ⅱ型糖尿病是糖尿病治療的重中之重。
二、抗糖尿病藥物現(xiàn)狀——全新作用機(jī)制的抗糖尿病藥物需求
治療Ⅱ型糖尿病的第一步主要是飲食控制和運(yùn)動(dòng)鍛煉。然而,這些措施不足以使血糖水平下降至接近正常的血糖范圍,接下來(lái)就進(jìn)入藥物治療。常用的抗糖尿病藥物有:胰島素促分泌劑,胰島素增敏劑和減少碳水化合物吸收的藥物等[4] 。各類(lèi)代表藥物簡(jiǎn)介見(jiàn)表1-1:
表 1-1 常用糖尿病藥物簡(jiǎn)介
分類(lèi) |
代表藥物 |
作用機(jī)制 |
優(yōu)缺點(diǎn) | |
胰島素促分泌劑(Secretagogues) |
磺酰脲類(lèi)(Sulfonylureas) |
第一代:氨磺丁脲(1)第二代:格列吡嗪(2)第三代:格列美脲(3) |
直接刺激胰島分泌胰島素 |
導(dǎo)致高胰島素血癥,有低血糖和體重增加的危險(xiǎn)。 |
苯丙胺酸衍生物 (Meglitinides)
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那格列奈(4) | |||
腸高血糖樣肽GLP-1類(lèi)似物 |
利拉魯肽(5) |
促進(jìn)胰島素的生物合成,刺激胰島素分泌;促進(jìn)胰島 細(xì)胞分化,并抑制其凋亡。 |
低血糖的風(fēng)險(xiǎn)小,但需注射用藥,持續(xù)時(shí)間短。 | |
DPPⅣ抑制劑 |
維格列汀(6) |
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頭痛,上呼吸道感染。 | |
胰島素增敏劑(Sensitizers) |
雙胍類(lèi)(Biguanides) |
二甲雙胍(7) |
抑制肝臟的糖異生,增加肝臟中胰島素的敏 感性。
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降低餐后胰島素水平,不影響胰島素的分泌,但有嚴(yán)重 的消化道副反應(yīng),甚有乳酸性酸中毒反應(yīng)。 |
噻唑酮類(lèi)(TZDs) |
吡格列酮(8) |
增加肝臟、肌肉、脂肪組織對(duì)胰島素的敏感性,提高胰島素的使用效率 |
從根本上改善胰島素抵抗,有防止疾病進(jìn)展的潛在作用,但會(huì)伴有體重增加、水腫,部分藥物具有肝臟毒性、心血管風(fēng)險(xiǎn)。 | |
雙重PPAR調(diào)節(jié)劑 |
阿格列扎(9) |
可以減少Ⅱ型糖尿病患者高風(fēng)險(xiǎn)的心血管疾病患病率和死亡率 | ||
其它 |
a-糖苷酶抑制劑 |
阿卡波糖(10) |
減少腸道內(nèi)碳水化合物的分解和吸收 |
I,Ⅱ型糖尿病患者皆適用,產(chǎn)生腹脹、腹痛等胃腸道反應(yīng)。 |
胰淀粉樣多肽(Amylin)類(lèi)似物 |
普蘭林肽(11) |
延緩葡萄糖的吸收,抑制胰高血糖素的分泌 |
與胰島素聯(lián)用時(shí),可能引起嚴(yán)重低血糖的風(fēng)險(xiǎn) | |
鈉-葡萄糖協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白2 (SGLT2)抑制劑 |
Canagliflozin(12) |
作用于腎臟中的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白,抑制90%葡萄糖的重吸收 |
具有降低體重、降低低血糖風(fēng)險(xiǎn),但可能引起糖尿的副作用 | |
胰島素及其類(lèi)似物 |
速效胰島素,長(zhǎng)效胰島素 |
取代身體制造的胰島素 |
注射型荷爾蒙,體重增加,出現(xiàn)低血糖癥,并且使用不方便。 |
如上表所示(表 1-1),每種藥物具備不同的作用機(jī)制,能單獨(dú)幫助解決糖尿病病程中的一類(lèi)問(wèn)題。但患糖尿病時(shí),需要同時(shí)解決很多問(wèn)題,單一藥物肯定無(wú)法滿(mǎn)足需求。首先,肌肉不能吸收血液中的葡萄糖。其次,肝臟又生成了過(guò)多葡萄糖,導(dǎo)致血液里的葡萄糖水平進(jìn)一步升高。最后,胰腺分泌的胰島素不能與血液里高水平的葡萄糖持平。因此,與單獨(dú)用藥相比,“組合用藥”降低血糖水平的效果會(huì)更好。另外,每種藥物也有不同程度的毒副作用。傳統(tǒng)的降糖藥中,磺酰脲類(lèi)藥物可能導(dǎo)致高胰島素血癥,有低血糖和體重增加的危險(xiǎn),原發(fā)效應(yīng)較差,易繼發(fā)性失效等缺點(diǎn);雙胍類(lèi)藥物可能引起乳酸中毒、嘔吐、腹瀉等副作用。阿卡波糖等容易產(chǎn)生腹脹、腹瀉等胃腸道反應(yīng),降糖效果較弱且價(jià)格昂貴。隨著對(duì)糖尿病發(fā)病機(jī)制的深入研究以及藥理學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,抗糖尿病藥物的研發(fā)已經(jīng)從傳統(tǒng)的胰島素促分泌劑轉(zhuǎn)向胰島素增敏劑,新的針對(duì)確切靶點(diǎn)的抗糖尿病藥物不斷被研制出來(lái)。以PPARγ為靶點(diǎn)的列酮類(lèi)化合物和DPPⅣ酶抑制劑,這些新型口服藥的出現(xiàn),已經(jīng)改變了糖尿病治療的局面。但羅格列酮(文迪雅)發(fā)現(xiàn)其可能增加心血管疾病的危險(xiǎn),而限制使用。因此,不斷開(kāi)發(fā)新作用機(jī)制的抗糖尿病藥物具有重要意義。
三、雌激素相關(guān)受體α(ERRα)—開(kāi)發(fā)治療Ⅱ型糖尿病等代謝性疾病藥物的潛在新靶點(diǎn)
雌激素相關(guān)受體(Estrogen-Related Receptors, ERRs )屬于轉(zhuǎn)錄因子核受體超家族,包括ERRα,ERRβ和ERRγ三種亞型。研究表明, ERRb主要與生物體發(fā)育相關(guān),它的表達(dá)在出生后受到嚴(yán)格的控制,僅在肝、胃、骨骼肌、心臟和腎中有少量表達(dá)。ERRg的表達(dá)則集中在脊髓和中樞神經(jīng)系統(tǒng)。ERRa則主要分布在骨骼肌、心臟、腎、肝和脂肪組織等代謝活躍的組織器官中,主要通過(guò)與PGC-1(PGC-1是葡萄糖吸收、糖異生、線粒體的生物合成、脂肪細(xì)胞分化、適應(yīng)性發(fā)熱作用等能量代謝基因的重要調(diào)控因子)的相互作用調(diào)控氧化磷酸化(mitochondrial oxidative phosphorylation, OXPHOS)基因的轉(zhuǎn)錄,對(duì)葡萄糖、脂肪等物質(zhì)能量代謝進(jìn)行調(diào)節(jié)。
四、ERRα是如何介入人體內(nèi)脂肪酸和葡萄糖的代謝?
線粒體氧化磷酸化(mitochondrial oxidative phosphorylation, OXPHOS)是葡萄糖、脂肪等物質(zhì)代謝產(chǎn)生ATP能量過(guò)程中最為關(guān)鍵的步驟。PGC-1是OXPHOS的一個(gè)重要調(diào)節(jié)因子,對(duì)骨骼肌和棕色脂肪等組織中熱量生成、肌肉細(xì)胞中線粒體生物合成和呼吸作用以及骨骼肌纖維類(lèi)型轉(zhuǎn)變等過(guò)程起著重要的調(diào)節(jié)作用。此外,PGC-1?還控制可以編碼多種糖異生酶的基因的表達(dá)。研究表明,PGC-1?水平的降低可以影響葡萄糖和脂肪等能量物質(zhì)的代謝利用,引起骨骼肌中的脂質(zhì)蓄積和血糖過(guò)剩,最終誘發(fā)胰島素抵抗和Ⅱ型糖尿病。而ERRa不僅是PGC-1a的直接下游靶基因而且介導(dǎo)PGC-1α的調(diào)控通路。PGC-1a主要通過(guò)與ERRa的直接相互作用,有效調(diào)控線粒體氧化磷酸化(OXPHOS)和脂肪酸氧化酶等基因的轉(zhuǎn)錄來(lái)對(duì)OXPHOS過(guò)程進(jìn)行調(diào)節(jié),從而促進(jìn)脂肪酸和葡萄糖的代謝利用。
五、ERRα小分子激動(dòng)劑有望成為治療Ⅱ型糖尿病的新型藥物
因此通過(guò)小分子化合物選擇性地調(diào)節(jié)ERRa和 PGC-1a的功能,特別是利用ERRa小分子激動(dòng)劑,有效地提高線粒體氧化磷酸化基因(OXPHOS)的功能,促進(jìn)脂肪酸的氧化或家少葡萄糖的利用,可作為治療糖尿病及相關(guān)的肥胖癥,高血糖癥, 低血糖耐受,胰島素抵抗,肥胖癥,脂質(zhì)紊亂, 血脂失調(diào),高血脂, 高甘油三酯, 高膽固醇血癥,高密質(zhì)蛋白水平低下,低密質(zhì)蛋白水平過(guò)高,動(dòng)脈粥樣硬化及其繼發(fā)癥,血管狹窄,腹部肥胖,代謝綜合癥,脂肪肝以等代謝性疾病的有效策略。此外,由于ERRa小分子激動(dòng)劑可以有效的提高PGC-1a基因的表達(dá),增強(qiáng)細(xì)胞對(duì)胰島素的敏感性,因此,它們也可以與其它胰島素增敏劑或胰島素分泌促進(jìn)劑類(lèi)藥物聯(lián)合給藥,提高臨床效果。
廣泛的基因功能學(xué)和生物化學(xué)研究表明,雌激素相關(guān)受體α(Estrogen-Related Receptor α, ERRα)在葡萄糖和脂肪代謝過(guò)程中起著重要的調(diào)節(jié)作用,是開(kāi)發(fā)治療Ⅱ型糖尿病等代謝性疾病藥物的潛在新靶點(diǎn)。藥物研發(fā)專(zhuān)家們正在研究開(kāi)發(fā)ERRα的小分子激動(dòng)劑,提供高效低毒,副作用小的治療Ⅱ型糖尿病的新型藥物,幫助糖尿病患者能更好地控制血糖,阻止糖尿病并發(fā)癥的發(fā)生、發(fā)展,進(jìn)一步提高患者的生活質(zhì)量。
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