甘丙肽拮抗2型糖尿病研究進展

方彭華 史明儀 郁 梅 馬銀屏 李 健 隋玉梅 (揚州大學(xué)醫(yī)學(xué)院生理教研室，江蘇 揚州 225001)

2型糖尿病(T2DM)是由胰島功能減退及胰島素抵抗(IR)而引發(fā)的代謝紊亂綜合征，以高血糖為主要特點，可出現(xiàn)多尿、多飲、多食、消瘦“三多一少”癥狀。目前，我國DM患者超過9 200萬，其中T2DM患者占了95%，患者總數(shù)和增長率均為世界第一。其傳統(tǒng)的治療模式是先采用促胰島素分泌的藥物，如磺脲類藥物。有些病人初始用磺脲類藥物時療效良好，但數(shù)月或數(shù)年后療效減弱或消失稱為繼發(fā)性失效，此時通常加用胰島素或者單用胰島素治療。這種傳統(tǒng)的治療模式在達到降低血糖目的同時，病人心血管疾病病死率并沒有下降且有增高趨勢〔1〕，所以對T2DM病人不但無益反而有害。甘丙肽(galanin，GAL)是一個具有廣泛生物學(xué)活性并與DM關(guān)系密切的神經(jīng)多肽，正在成為治療研究的新靶點。

1 甘丙肽的分布及功能

甘丙肽于1983年由Tatemoto在豬小腸中發(fā)現(xiàn)，由29個氨基酸殘基組成，其N和C端分別為甘氨酸和丙氨酸殘基，命名為甘丙肽，廣泛分布于中樞和外周神經(jīng)系統(tǒng)。人類和靈長類的中腦以及邊緣地區(qū)具有甘丙肽免疫反應(yīng)性，在外周甘丙肽主要分布于胃、十二指腸、回腸、結(jié)腸肌層和黏膜下神經(jīng)叢、心臟、呼吸道、胰腺、腎上腺髓質(zhì)和泌尿生殖系統(tǒng)等。

GAL具有多種生物學(xué)活性，可增加催乳素釋放，降低加壓素分泌〔2〕，促進攝食，抑制胃腸蠕動，抑制葡萄糖介導(dǎo)的胰島素釋放，提高骨骼肌細胞對胰島素的敏感性〔3〕等功能。

2 甘丙肽與T2DM

IR是T2DM的主要病因，主要由于脂肪細胞和骨骼肌細胞內(nèi)胰島素信號通路障礙致葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白(GLUT4)轉(zhuǎn)位障礙。無胰島素和無運動刺激時，GLUT4存在于細胞內(nèi)囊泡中。運動和胰島素刺激后，GLUT4轉(zhuǎn)位到細胞膜表面，促進葡萄糖進入細胞。如果GLUT4轉(zhuǎn)位數(shù)量不足或其基因變異則引起IR〔4〕，導(dǎo)致高血糖癥和T2DM。Legakis研究表明，甘丙肽的代謝紊亂容易導(dǎo)致 T2DM〔5〕。Ahren等〔6〕發(fā)現(xiàn)在 GAL 基因敲除小鼠，胰島素降低血糖的作用顯著下降。表明缺少GAL的作用，胰島素促進細胞攝取葡萄糖的功能下降。另外，肥胖小鼠給予甘丙肽能降低IR，提高對胰島素的敏感性〔7〕。內(nèi)源性甘丙肽能夠顯著促進骨骼肌GLUT4向外膜轉(zhuǎn)運，提高骨骼肌細胞對胰島素的敏感性〔3〕。

胰島細胞有較強的甘丙肽的免疫反應(yīng)性，DM大鼠胰島細胞的甘丙肽免疫反應(yīng)性顯著降低。甘丙肽對胰島素的分泌有顯著的抑制作用〔8〕。這些都提示GAL與DM關(guān)系密切，甘丙肽的激動劑能夠作為IR治療新藥物，為T2DM治療提供一個新靶點。

骨骼肌主要承擔了胰島素刺激引起的葡萄糖轉(zhuǎn)運，適當?shù)倪\動可促進骨骼肌細胞內(nèi)GLUT4向外膜上轉(zhuǎn)運〔9〕，從而增加骨骼肌對葡萄糖轉(zhuǎn)運。另外，運動能夠?qū)е聝?nèi)源性GAL濃度明顯升高〔10〕，GAL能夠提高胰島素敏感性。運動既可以增加骨骼肌胞膜上的胰島素敏感的GLUT4的數(shù)量又可使血漿GAL濃度明顯升高，因此，運動可以通過GAL這條途徑來增加骨骼肌細胞外膜上胰島素敏感的GLUT4數(shù)量，增加骨骼肌對葡萄糖的轉(zhuǎn)運，改善T2DM患者的IR。郭麗麗等通過建立T2DM大鼠模型研究表明〔11〕，運動對照組及運動加甘丙肽拮抗劑組正糖鉗的葡萄糖輸注速率有顯著增加，表明運動可以通過增加GLUT4表達和促進GLUT4向細胞膜轉(zhuǎn)運兩條途徑提高胰島素敏感性。而運動誘導(dǎo) GAL濃度增加，可能主要依靠增加GLUT4膜轉(zhuǎn)運量或提高GLUT4活性來提高胰島素敏感性，提示運動加甘丙肽激動劑對T2DM IR治療具有重要的意義。

大量飽和脂肪酸的攝入不僅能夠引起肥胖，而且也是誘發(fā)T2DM的重要因素〔12〕。不同體重的婦女血漿甘丙肽濃度不同〔13〕。甘丙肽能夠調(diào)節(jié)脂肪代謝。甘丙肽基因敲除小鼠的能量消耗和體重均顯著降低。通過對甘丙肽基因敲除小鼠側(cè)腦室慢性給予甘丙肽，前者能夠顯著增加脂肪攝入〔12〕。慢性給予甘丙肽能夠增加小鼠體重，提高內(nèi)臟脂肪、血清總膽固醇以及甘油三酯，降低葡萄糖耐受，降低產(chǎn)熱量和代謝率〔7〕。在使用甘丙肽激動劑降低IR治療T2DM時，要兼顧考慮甘丙肽引起肥胖的副作用。

3 甘丙肽亞型受體對DM的影響

甘丙肽(GAL)有 3 種亞型受體：GALR1，GALR2，GALR3。3種受體都具有7個跨膜片段，糖基化N端位于細胞膜外，C端位于細胞膜內(nèi)〔14〕。非特異性的甘丙肽受體的激動劑和拮抗劑已開發(fā)出多種，如拮抗劑 M15、M32、M35、M242、Galantide〔14，15〕和激動劑M40〔14〕。隨著研究水平的不斷提高，一些特異性的配體研制成功，如GALR2特異性激動劑M1145〔16〕，GALR2特異性拮抗劑 M871〔16〕，M617是 GALR1和 GALR3的激動劑〔17〕。GALR3 特異性拮抗劑 SNAP37889 和 SNAP398299〔18〕。

GALR1受體的弱激動劑M40可以抑制由葡萄糖誘導(dǎo)的胰島素分泌，推測GALR1受體抑制胰島素的分泌，另外，甘丙肽受體1敲除的小鼠中研究發(fā)現(xiàn)，葡萄糖的清除率發(fā)生顯著降低〔19〕，表明GALR1可以作為很好的治療DM藥物靶點，其特異性激動劑有望成為新型藥物。藥理學(xué)研究表明，GALR3受體的功能耦聯(lián)與GALR1受體類似，所以推測GALR1/GALR3受體共同參與對胰島素釋放和糖平衡的調(diào)節(jié)〔14〕。Takács等〔20〕發(fā)現(xiàn)，即GAL激動劑Galanin(1-16)直接抑制胰島分泌。通過對大鼠模型研究〔21〕，甘丙肽受體競爭性拮抗劑Galantide用藥后比用藥前血清胰島素顯著增加，Galantide促進胰島素分泌，即內(nèi)源性GAL能夠抑制胰島素分泌。用藥組IR指數(shù)實驗后顯著增加，用藥組葡萄糖輸注速率比對照組有極顯著下降，提示內(nèi)源性Gal是保持胰島素敏感性重要因素。大鼠腹腔給予甘丙肽拮抗劑M35(25 mg/kg)能夠顯著減少葡萄糖輸注速率，用藥后比用藥前血清胰島素極顯著增加，GLUT4光密度顯著降低，胰島素敏感性顯著下降〔3〕，提示甘丙肽及其受體激動劑能成為提高胰島素敏感性新型靶點和藥物。目前我們就GAL亞型受體的激動劑及拮抗劑對DM大鼠模型胰島素分泌、葡萄糖輸注速率及骨骼肌和脂肪的GLUT4轉(zhuǎn)位正在做進一步研究，證實GAL究竟通過何種亞型受體發(fā)揮作用。

綜上，GAL對無論是對DM大鼠還是DM患者都有一定的調(diào)節(jié)作用。GAL能抑制胰島素的分泌，增加葡萄糖的攝入，提高骨骼肌細胞對胰島素的敏感性，缺少GAL時胰島素降低血糖的作用明顯下降。另外，通過運動導(dǎo)致內(nèi)源性GAL釋放增多，同樣促進骨骼肌細胞GLUT4膜轉(zhuǎn)位，提高胰島素的敏感性。甘丙肽及受體激動劑將是一個新型的DM治療藥物和靶點，為臨床上降低IR提供新的思路，具有重要的理論和臨床的意義。

1 Fisman EZ，Tenenbaum A，Boyko V，et al.Oral antidiabetic treatment inpatient with coronary disease：time related increased mortality on combined glyburid/metforming therapy over a 7.7-year follow up〔J〕.Clin Cardiol，2001;24(2)：151-8.

2 Izdebska K，Ciosek J.Galanin influences on vasopressin and oxytocin release：in vitro studies〔J〕.Neuropeptides，2010;44(4)：341-8.

3 Jiang L，Shi MY，Guo LL.Effect of M35，a neuropeptide galanin antagonist on glucose uptake translated by glucose transporter 4 in trained rat skeletal muscle〔J〕.Neurosci Lett，2009;467(2)：178-81.

4 Stuart CA，Wen G，Williamson ME，et al.Altered GLUT1 and GLUT3 gene expression and subcellular redistribution of GLUT4：protein in muscle from patients with acanthosis nigricans and severe insulin resistance〔J〕.Metabolism，2001;50(7)：771-7.

5 Legakis IN.The role of galanin in metabolic disorders leading to type 2 diabetes mellitus〔J〕.Drug News Perspect，2005;18(3)：173-7.

6 Ahren B，Pacini G，Wynick P，et al.Loss of!function mutation of the galanin gene is associated with perturbed islet function in mice〔J〕.Endocrinology，2004;145(7)：3190-6.

7 Poritsanos NJ，Mizuno TM，Lautatzis ME，et al.Chronic increase of circulating galanin levels induces obesity and marked alterations in lipid metabolism similar to metabolic syndrome〔J〕.Int J Obes(Lond)，2009;33(12)：1381-9.

8 Adeghate E，Ponery AS.Large reduction in the number of galanin immuno reactive cells in pancreatic islets of diabetic rats〔J〕.J Neuroendocrinol，2001;13(8)：706-10.

9 Reynolds TH，Brozinick JT Jr，Larkin LM，et al.Transient enhancement of GLUT4 levels in rat epitrochlearis muscle after exercise training〔J〕.J Appl Physiol，2000;88(6)：2240-5.

10 O'Neal HA，Van-H JD，Holmes PV，et al.Preprogalanin messenger RNA levels are increased in rat locus coeruleus after treadmill exercise training〔J〕.Neurosci Lett，2001;299(16)：69-72.

11 郭麗麗，任彩玲，史明儀.運動誘導(dǎo)甘丙肽對2型糖尿病大鼠胰島素敏感性的影響〔J〕.中國康復(fù)醫(yī)學(xué)雜志，2009;24(12)：1121-3.

12 Adams AC，Clapham JC，Wynick D，et al.Feeding behaviour in galanin knockout mice supports a role of galanin in fat intake and preference〔J〕.J Neuroendocrinol，2008;20(2)：199-206.

13 El-Salhy M，Spangeus A.Gastric emptying in animal models of human diabetes：correlation to blood glucose level and gut neuroendocrine peptide content〔J〕.Ups J Med Sci，2002;107(2)：89-99.

14 Branchek TA，Smith KE，Gerald C，et al.Galanin receptor subtypes〔J〕.Trends Pharmacol Sci，2000;21(3)：109-17.

15 Saar K，Mahlapuu R，Laidm?e E，et al.Characterisation of a new chimeric ligand for galanin receptors：galanin(1-13)-〔D-Trp(32)〕-neuropeptide Y(25-36)amide〔J〕.Regul Pept，2001;102(1)：15-9.

16 Runesson J，Saar I，Lundstr?m L，et al.A novel GalR2-specific peptide agonist〔J〕.Neuropeptides，2009;43(3)：187-92.

17 Sollenberg UE，Runesson J，Sillard R，et al.Binding of chimeric peptides M617 and M871 to galanin receptor type 3 reveals characteristics of galanin receptor-ligand interaction〔J〕.Int J Pept Res Ther，2010;16(1)：17-22.

18 Swanson CJ，Blackburn TP，Zhang X，et al.Anxiolytic-and antidepressant-like profiles of the galanin-3 receptor(Gal3)antagonists SNAP 37889 and SNAP 398299〔J〕.Proc Natl Acad Sci USA，2005;102(48)：17489-94.

19 Lindskog S，Dunning BE，Martensson H，et al.Galanin of the homologous species inhibits insulin secretion in the rat and in the pig〔J〕.Acta Physiol Scand，1990;139(4)：591-6.

20 Takács T，Hegyi P，Czakó L，et al.Effects of galanin(1-16)on pancreatic secretion in anesthetized and conscious rats〔J〕.Res Exp Med，2000;199(5)：275-83.

21 江 雷，史明儀，郭麗麗，等.運動后甘丙肽分泌對大鼠胰島素敏感性的影響〔J〕.中國老年學(xué)雜志，2008;24(28)：2419-21.