發(fā)布時間:2013-12-27
近年來,代謝性疾病如:肥胖、糖尿病、高血壓、動脈粥樣硬化等發(fā)病率持續(xù)升高,這些代謝性疾病同時又可以進一步誘發(fā)心臟病的產(chǎn)生和惡化,嚴重影響各國人民的健康生活。代謝性疾病已成為發(fā)展中國家和發(fā)達國家醫(yī)療衛(wèi)生系統(tǒng)中最沉重的負擔之一。因此,針對這類疾病發(fā)現(xiàn)新的藥靶并開發(fā)新型的治療性藥物具有重大的社會價值和經(jīng)濟價值。
一、什么是糖尿病
糖尿病的病因和發(fā)病機制十分復雜,至今還未完全闡明。糖尿病的致病因素可能有很多,但概括來說,主要是以下幾個因素:種族與遺傳、肥胖、飲食、精神、自身免疫、妊娠等。目前一般認為,在β細胞產(chǎn)生胰島素,血液循環(huán)系統(tǒng)運送胰島素和靶細胞接收胰島素并發(fā)揮生理作用這三個步驟中任何一個發(fā)生了問題,均可引起糖尿病。歸根到底,糖尿病是由胰島素絕對缺乏或胰島素抵抗引起的。胰島素的主要生理功能是促進合成代謝,抑制分解代謝,它是體內(nèi)唯一促進能源貯備和降低血糖的激素。一旦胰島素不足或缺乏,或組織對胰島素的生物反應性減低,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。
糖尿病按其對胰島素的依賴情況分為兩類:(1)Ⅰ型糖尿?。ㄒ葝u素依賴型糖尿病,IDDM)是由自身免疫性或特發(fā)性引起的胰島β細胞破壞或功能缺失,從而導致胰島素絕對缺乏引起的糖尿病。病人需要終身依賴外源性的胰島素才能得以有效的治療,口服降糖藥無效;(2)Ⅱ型糖尿?。ǚ且葝u素依賴型糖尿病,NIDDM)則是由體內(nèi)靶組織對胰島素敏感性較低而認為胰島素相對不足而引起的。胰島素分泌障礙較輕,血漿中胰島素水平正常或稍低,可服用促進胰島素分泌或胰島素增敏劑的藥物治療。流行病學的調(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動鍛煉。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,接下來就進入藥物治療。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] 。各類代表藥物簡介見表1-1:
表 1-1 常用糖尿病藥物簡介
分類 |
代表藥物 |
作用機制 |
優(yōu)缺點 | |
胰島素促分泌劑(Secretagogues) |
磺酰脲類(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 |
導致高胰島素血癥,有低血糖和體重增加的危險。 |
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類似物 |
利拉魯肽(5) |
促進胰島素的生物合成,刺激胰島素分泌;促進胰島 細胞分化,并抑制其凋亡。 |
低血糖的風險小,但需注射用藥,持續(xù)時間短。 | |
DPPⅣ抑制劑 |
維格列?。?span>6) |
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頭痛,上呼吸道感染。 | |
胰島素增敏劑(Sensitizers) |
雙胍類(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,但有嚴重 的消化道副反應,甚有乳酸性酸中毒反應。 |
噻唑酮類(TZDs) |
吡格列酮(8) |
增加肝臟、肌肉、脂肪組織對胰島素的敏感性,提高胰島素的使用效率 |
從根本上改善胰島素抵抗,有防止疾病進展的潛在作用,但會伴有體重增加、水腫,部分藥物具有肝臟毒性、心血管風險。 | |
雙重PPAR調(diào)節(jié)劑 |
阿格列扎(9) |
可以減少Ⅱ型糖尿病患者高風險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。 |
胰淀粉樣多肽(Amylin)類似物 |
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,可能引起嚴重低血糖的風險 | |
鈉-葡萄糖協(xié)同轉(zhuǎn)運蛋白2 (SGLT2)抑制劑 |
Canagliflozin(12) |
作用于腎臟中的轉(zhuǎn)運蛋白,抑制90%葡萄糖的重吸收 |
具有降低體重、降低低血糖風險,但可能引起糖尿的副作用 | |
胰島素及其類似物 |
速效胰島素,長效胰島素 |
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制,能單獨幫助解決糖尿病病程中的一類問題。但患糖尿病時,需要同時解決很多問題,單一藥物肯定無法滿足需求。首先,肌肉不能吸收血液中的葡萄糖。其次,肝臟又生成了過多葡萄糖,導致血液里的葡萄糖水平進一步升高。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,與單獨用藥相比,“組合用藥”降低血糖水平的效果會更好。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,磺酰脲類藥物可能導致高胰島素血癥,有低血糖和體重增加的危險,原發(fā)效應較差,易繼發(fā)性失效等缺點;雙胍類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,降糖效果較弱且價格昂貴。隨著對糖尿病發(fā)病機制的深入研究以及藥理學技術的不斷發(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,新的針對確切靶點的抗糖尿病藥物不斷被研制出來。以PPARγ為靶點的列酮類化合物和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,而限制使用。因此,不斷開發(fā)新作用機制的抗糖尿病藥物具有重要意義。
三、雌激素相關受體α(ERRα)—開發(fā)治療Ⅱ型糖尿病等代謝性疾病藥物的潛在新靶點
雌激素相關受體(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,它的表達在出生后受到嚴格的控制,僅在肝、胃、骨骼肌、心臟和腎中有少量表達。ERRg的表達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、脂肪細胞分化、適應性發(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,對葡萄糖、脂肪等物質(zhì)能量代謝進行調(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能量過程中最為關鍵的步驟。PGC-1是OXPHOS的一個重要調(diào)節(jié)因子,對骨骼肌和棕色脂肪等組織中熱量生成、肌肉細胞中線粒體生物合成和呼吸作用以及骨骼肌纖維類型轉(zhuǎn)變等過程起著重要的調(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。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PGC-1α的調(diào)控通路。PGC-1a主要通過與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)錄來對OXPHOS過程進行調(diào)節(jié),從而促進脂肪酸和葡萄糖的代謝利用。
五、ERRα小分子激動劑有望成為治療Ⅱ型糖尿病的新型藥物
因此通過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小分子激動劑,有效地提高線粒體氧化磷酸化基因(OXPHOS)的功能,促進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)蛋白水平過高,動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小分子激動劑可以有效的提高PGC-1a基因的表達,增強細胞對胰島素的敏感性,因此,它們也可以與其它胰島素增敏劑或胰島素分泌促進劑類藥物聯(lián)合給藥,提高臨床效果。
廣泛的基因功能學和生物化學研究表明,雌激素相關受體α(Estrogen-Related Receptor α, ERRα)在葡萄糖和脂肪代謝過程中起著重要的調(diào)節(jié)作用,是開發(fā)治療Ⅱ型糖尿病等代謝性疾病藥物的潛在新靶點。藥物研發(fā)專家們正在研究開發(fā)ERRα的小分子激動劑,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,進一步提高患者的生活質(zhì)量。
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