噻唑烷二酮類藥物對(duì)2型糖尿病血管內(nèi)皮功能影響的研究進(jìn)展

陳 麗 ，黃起壬

（南昌大學(xué)a.撫州醫(yī)學(xué)分院內(nèi)科教研室，江西 撫州 344000；b.藥學(xué)院藥理教研室，南昌 330006）

2 型糖尿?。╰ype 2 diabetes mellitus，T2DM）是目前臨床發(fā)病概率非常高的一種疾病，是胰島素抵抗伴胰島素分泌相對(duì)或絕對(duì)不足引起的一種慢性炎癥反應(yīng)。早期而快速發(fā)展的血管病變是導(dǎo)致糖尿病具有高致殘率和病死率的主要原因，而血管內(nèi)皮功能損傷是導(dǎo)致血管病變的啟動(dòng)環(huán)節(jié)，也是糖尿病血管病變的病理生理基礎(chǔ)。本文就噻唑烷二酮類（thiazolidinediones，TZDs）藥物對(duì) 2 型糖尿病血管內(nèi)皮功能影響研究作一綜述。

1 TZDs及其作用靶點(diǎn)

TZDs為一類具有2.4—二酮噻唑烷結(jié)構(gòu)的化合物,包括羅格列酮、曲格列酮、吡格列酮等，臨床上主要用于2型糖尿病的治療。TZDs能顯著改善胰島素抵抗（IR）及相關(guān)代謝紊亂,是一類新型的胰島素增敏劑，TZDs通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)性地與PPARγ結(jié)合，調(diào)控參與脂肪前體細(xì)胞分化的多個(gè)基因的轉(zhuǎn)錄以及胰島素介導(dǎo)的外周組織葡萄糖的攝取，增強(qiáng)機(jī)體對(duì)胰島素的敏感性并起到有效的降血糖效果，除此之外還可直接作用于血管內(nèi)的過(guò)氧化物酶體增殖物活化受體γ（PPARγ）發(fā)揮其血管保護(hù)作用。這些作用包括糾正血管重塑和內(nèi)皮功能紊亂，抑制血管細(xì)胞的增殖和遷移，抑制炎癥因子的產(chǎn)生和損傷及增強(qiáng)粥樣硬化斑塊穩(wěn)定性等。

2 過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體（PPARs）分布及功能

PPARs是一類配體激活核轉(zhuǎn)錄因子，屬于核受體超家族成員。目前發(fā)現(xiàn)PPARs有3種亞型:PPARα（NR1C1）、PPARβ/δ（NR1C2）和 PPARγ（NR1C3）［1］。PPARγ被發(fā)現(xiàn)在人類有4種亞型PPARγ1、PPARγ2、PPARγ3、PPARγ4。 PPARγ 基因位于染色體3p25，上述4種亞型的基因基本相同。PPARγ1表達(dá)很廣泛，在脂肪組織、脾臟、外周血淋巴細(xì)胞、肝臟及骨骼肌均有表達(dá)，PPARγ2主要表達(dá)于脂肪細(xì)胞［2］，PPARγ3僅表達(dá)于巨噬細(xì)胞和大腸。各亞型組織分布的不同，在體內(nèi)發(fā)揮的作用也不相同。PPARγ配體包括內(nèi)源性和外源性配體，外源性配體如TZDs、吲哚美辛、血管緊張素Ⅱ受體阻斷劑（sartans）和WY-14643、ETYA等。PPARγ的激動(dòng)劑TZDs臨床上用于2型糖尿病和IR的治療［3］。內(nèi)源性配體有花生四烯酸、LTB4、15d-PGJ2、前列腺素 A1、前列腺素D2等。

PPARγ可通過(guò)轉(zhuǎn)錄激活作用增加靶基因（胰島素信號(hào)通路中各信號(hào)分子基因、調(diào)節(jié)脂質(zhì)和糖類代謝有關(guān)基因）的表達(dá)或激活來(lái)發(fā)揮作用。在靜息狀態(tài)時(shí)，PPARγ與視黃醇類X受體α（retinoid X receptor α，RXR）形成的異二聚體（PPAR/RXR）與輔阻遏蛋白結(jié)合，抑制靶基因表達(dá)。當(dāng)受到PPARγ配體和（或）RXR配體激活后，PPAR/RXR構(gòu)象發(fā)生改變并與輔激活蛋白結(jié)合，共同結(jié)合到靶基因的PPARγ反應(yīng)元件（PPREs），從而調(diào)控靶基因的表達(dá)。另外PPARγ也能在配體依賴方式下通過(guò)抑制其他轉(zhuǎn)錄因子如NF-κB及活化劑蛋白-1（AP-1）家族從而直接地抑制促炎癥基因的表達(dá)［4-5］。PPARγ介導(dǎo)的效應(yīng)主要包括糖類代謝，脂類代謝，免疫反應(yīng)，炎癥反應(yīng)，與細(xì)胞分化、生長(zhǎng)和凋亡的關(guān)系，脂蛋白代謝，凝血異常和內(nèi)皮損傷等。因此，臨床上一些疾病包括動(dòng)脈粥樣硬化、糖尿病、高血壓、高脂血癥、腫瘤以及炎癥性疾病等的發(fā)生發(fā)展與PPARγ均是密不可分。

3 高血糖誘導(dǎo)血管內(nèi)皮損傷機(jī)制

血管內(nèi)皮細(xì)胞除作為血液和組織間物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)的屏障外，最主要的生物學(xué)功能是使循環(huán)血液保持流動(dòng)狀態(tài)，維持血管內(nèi)皮完整和內(nèi)皮細(xì)胞正常功能。血管內(nèi)皮可分泌血管活性物質(zhì)，如:一氧化氮（NO）、前列環(huán)素（PGI2）、組織型纖溶酶原激活物（t-PA）、血管緊張素Ⅱ（AnglI）、內(nèi)皮素-1（ET-1）、血栓素 A（TXA2）和纖維酶原激活物抑制物（PAI）。NO 可松弛血管平滑肌、抑制內(nèi)皮細(xì)胞增殖，而ET-1主要由血管內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生收縮血管、促進(jìn)內(nèi)皮增殖。在正常生理情況下，這些物質(zhì)產(chǎn)生的作用達(dá)到互相平衡,保持血管壁平滑、血流通暢。

關(guān)于高血糖誘導(dǎo)血管內(nèi)皮損傷或IR的研究［6－8］認(rèn)為其機(jī)制可能與氧化應(yīng)激、高級(jí)糖基化終末產(chǎn)物（AGEs）、炎癥和己糖胺旁路途徑有關(guān)，這些途徑呈網(wǎng)絡(luò)狀調(diào)控血管內(nèi)皮功能。陰離子交換蛋白（AE2）作為內(nèi)皮細(xì)胞中一個(gè)葡萄糖應(yīng)激敏感的跨膜蛋白，它可以通過(guò)mPTP-ROS-Caspase-3依賴途徑介導(dǎo)高糖誘導(dǎo)的血管內(nèi)皮細(xì)胞凋亡［9］。

3.1 氧化應(yīng)激

高血糖癥可使活性氧產(chǎn)物（ROS）生成增加，ROS可降低血液中NO水平并增加二硫酸鹽的生成,后者可降低NO的生物利用度并影響血管的擴(kuò)張功能。此外，ROS 可激活 PKC-α、PKC-β 和 PKC-δ，導(dǎo)致ET-1、血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（VEGF）、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子（TGF-β）和纖維蛋白溶酶原激活物抑制劑（PAI-1）基因的表達(dá)增加,并激活NF-κB,進(jìn)一步增加炎性基因的表達(dá),進(jìn)而導(dǎo)致血管內(nèi)皮功能障礙。

3.2 高級(jí)糖基化終產(chǎn)物（AGE）

AGE主要產(chǎn)生于血漿、血管壁及其他與糖尿病并發(fā)癥相關(guān)的部位。AGE與其受體結(jié)合以后會(huì)上調(diào)受體的表達(dá),啟動(dòng)一個(gè)正反饋環(huán)，從而使細(xì)胞持續(xù)處于激活狀態(tài),最終導(dǎo)致組織損傷。高血糖癥和氧化應(yīng)激均可使AGE產(chǎn)生增加。后者可以通過(guò)抑制IRS-1和IRS-2酪氨酸的磷酸化、減少PI3-K和Akt的激活、降低糖原合酶的活性。高級(jí)糖基化終產(chǎn)物受體（RAGE）可表達(dá)于內(nèi)皮細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞、單核細(xì)胞和神經(jīng)細(xì)胞等。大量的體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)證明阻斷RAGE可抑制并部分逆轉(zhuǎn)糖尿病大鼠早期血管通透性增高，研究發(fā)現(xiàn)體外高糖培養(yǎng)可增加血管內(nèi)皮細(xì)胞通透性,從而升高基底膜成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子-2的水平［10］。而纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子-2可促進(jìn)腫瘤壞死因子（TNF-α）誘導(dǎo)的動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞的凋亡［11］。 高糖環(huán)境尚可通過(guò)凋亡信號(hào)調(diào)節(jié)激酶1（ASK1）信號(hào)通路的激活促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞凋亡，同時(shí)增加組織型纖溶酶原擬制物（PAI-1）的表達(dá)［12］。

3.3 炎癥反應(yīng)

現(xiàn)在普遍認(rèn)為IR也是一種慢性炎癥過(guò)程。炎癥導(dǎo)致IR的分子機(jī)制是近幾年研究的熱點(diǎn)之一［13］。研究發(fā)現(xiàn)NF-κB及其上游激動(dòng)子IκB激酶（IKKβ）極有可能在胰島素信號(hào)傳導(dǎo)通路活性下降中發(fā)揮了重要的作用［14］。研究顯示炎癥會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞黏附分子異常、炎性因子與各自的受體結(jié)合激活JNK和IKKβ，進(jìn)而激活A(yù)P-1和NF-κB，降低胰島素刺激的eNOS的激活和表達(dá)；NF-κB也可上調(diào) ICAM、VCAM和E-選擇素等黏附分子的表達(dá),參與血管病變的發(fā)生［15］。

3.4 氨基己糖生物合成途徑（HSP）

谷氨酸鹽果糖-6磷酸氨基轉(zhuǎn)移酶（GFAT）是此途徑的限速酶，過(guò)度表達(dá)的GFAT可使轉(zhuǎn)基因鼠發(fā)生IR。高血糖狀態(tài)下可增加內(nèi)皮細(xì)胞的HSP的流量,增加TGF-β和PAI-1的表達(dá),從而導(dǎo)致血管并發(fā)癥的發(fā)生。

4 TZDs對(duì)血管功能的調(diào)節(jié)作用及機(jī)制

4.1 調(diào)節(jié)糖脂代謝改善胰島素抵抗

研究發(fā)現(xiàn)血管內(nèi)皮細(xì)胞（VEC）和血管平滑肌細(xì)胞（VSMC）也是胰島素敏感細(xì)胞,生理濃度的胰島素可以起到維持血管內(nèi)皮的完整性和調(diào)節(jié)血管張力的作用。這一作用是通過(guò)IRS-1/PI3K/Akt/NO和IRS-1/RAS/MAPK/ET-1 間平衡協(xié)調(diào)來(lái)完成的［16-17］。 因此可以認(rèn)為血管內(nèi)皮功能的改善與其顯著的胰島素抵抗改善作用有關(guān)。吡格列酮可選擇性作用于胰島素信號(hào)途徑，在脈管系統(tǒng)通過(guò)抑制MAPK和增強(qiáng)PI3K途徑來(lái)修復(fù)二者平衡，在代謝方面僅通過(guò)PI3K途徑起作用，改善IR狀態(tài)，增加胰島素敏感性［18］。TZDs能通過(guò)激活PPARγ來(lái)減少FFA和TNF-α的釋放及增加脂聯(lián)素的分泌達(dá)到調(diào)節(jié)脂肪組織的發(fā)育及代謝的作用。大量臨床研究證實(shí)吡格列酮可在細(xì)胞水平提高肌肉、肝臟和脂肪組織的胰島素敏感性,增加外周組織對(duì)葡萄糖的利用和減少肝糖輸出，從而降低T2DM患者血糖水平，減少發(fā)生視網(wǎng)膜病變和腎臟病變風(fēng)險(xiǎn)［19］。而在肌肉組織中，葡萄糖和脂肪酸在作為能量供給時(shí)相互競(jìng)爭(zhēng)，吡格列酮活化PPARγ后，增強(qiáng)葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)子1和4基因表達(dá)，使其向細(xì)胞表面移動(dòng)活性增加，導(dǎo)致葡萄糖攝取與轉(zhuǎn)運(yùn)增加［20］，PPARγ還能選擇性地誘導(dǎo)脂蛋白脂酶和乙酰輔酶A在脂肪組織中的表達(dá)，促進(jìn)了脂肪組織中FFA的清除，從而導(dǎo)致脂肪酸滯留于脂肪組織，使全身可利用的脂肪酸減少，從而改善胰島素的敏感性。

4.2 改善血管內(nèi)皮功能

TZDs還可以通過(guò)激活內(nèi)皮細(xì)胞上的PPARγ,增強(qiáng)胰島素的敏感性以增加EC產(chǎn)生和釋放NO起到舒張血管的作用。同時(shí)，TZDs通過(guò)抑制氧化型低密度脂蛋白（OX-LDL）誘導(dǎo)的蛋白激酶 c（PKc）活性,在轉(zhuǎn)錄水平抑制內(nèi)皮細(xì)胞ET-1的分泌。V.Subramanian等［21］研究發(fā)現(xiàn),TZDs藥物誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞釋放一種新的內(nèi)皮源性血管舒張肽——C型利鈉肽（CNP），同時(shí)抑制ET-1的釋放，從而使血管擴(kuò)張。CNP是利尿鈉肽家族成員,由內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生，是一種新的內(nèi)皮源舒張肽。由腺病毒介導(dǎo)，CNP基因轉(zhuǎn)染入增生的血管病變處可明顯抑制血管平滑肌細(xì)胞增生,在人冠狀動(dòng)脈動(dòng)脈粥樣硬化形成的過(guò)程中內(nèi)皮細(xì)胞CNP的表達(dá)逐漸減少。曲格列酮和吡格列酮可以刺激內(nèi)皮細(xì)胞分泌CNP。羅格列酮可逆轉(zhuǎn)高糖喂養(yǎng)的SD大鼠受損的大主動(dòng)脈血管［22］。也可通過(guò)抑制活化蛋白-1（AP-1）介導(dǎo)的信號(hào)通路,抑制人血管內(nèi)皮細(xì)胞凝血酶誘導(dǎo)的ET-1的生物合成。TZDs藥物還對(duì)血管局部產(chǎn)生直接作用,改善內(nèi)皮細(xì)胞功能,保持縮血管因子和舒血管因子的平衡,維持內(nèi)皮功能。TZDs能明顯抑制血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子誘導(dǎo)的Akt磷酸化,從而抑制內(nèi)皮細(xì)胞遷移。羅格列酮治療可使促凋亡信號(hào)iNOS的表達(dá)和過(guò)氧化亞硝酸鹽的形成減少，減少內(nèi)皮細(xì)胞凋亡。同時(shí)內(nèi)皮細(xì)胞還具有抗血栓形成特性,從而能保持血液流動(dòng)。與此同時(shí)它還有許多促凝因素,使血管在損傷時(shí),通過(guò)凝血和血栓形成以維護(hù)血管壁的完整性。TZDs可增加p27ki合成并減少其降解,間接抑制周期蛋白依賴性激酶（CDK）的活性,使VSMcs停滯于G期從而抑制其增殖,同時(shí)能抑制血小板源性生長(zhǎng)因子（PDGF）生成從而抑制細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶-絲裂原活化蛋白激酶（ERK-MAPK）通路的核效應(yīng)，使轉(zhuǎn)錄因子Ets-1合成減少，從而使受Ets-1調(diào)節(jié)的基質(zhì)金屬蛋白酶（MMPs）合成減少，阻止VSMCs向內(nèi)膜遷移。研究發(fā)現(xiàn)吡格列酮能夠抑制野生型小鼠的動(dòng)脈粥樣硬化，卻不能抑制平滑肌細(xì)胞特異性PPARγ受體缺乏的小鼠，提示平滑肌細(xì)胞中的PPARγ受體可能是吡格列酮抗動(dòng)脈硬化作用的靶點(diǎn)［23］。

4.3 減輕血管炎癥反應(yīng)

研究顯示PPARγ激動(dòng)劑匹格列酮和羅格列酮能夠降低DM患者外周血CRP、TNF-α、WBC水平,而且其抗炎作用不依賴于降糖效果帶來(lái)的間接效應(yīng)。PPARγ能抑制血管細(xì)胞黏附分子1（VCAM-1）的表達(dá)，并通過(guò)對(duì)CDI lb／CDl8及其配體L-選擇素表達(dá)的影響，減少白細(xì)胞的黏附及聚積，限制慢性炎癥，從而起到抗炎作用。在激活的巨噬細(xì)胞中，PPARγ激動(dòng)劑可負(fù)性調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞活化和對(duì)抗轉(zhuǎn)錄因子激活物蛋白1，信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白和轉(zhuǎn)錄活化物，NF-κB 的活化，抑制炎性因子產(chǎn)生，如 CRP、IL-1β、IL-2、IL-6、IL-8、TNF-α 等；另外，也可以誘導(dǎo)單核細(xì)胞抗炎因子產(chǎn)生，如IL-1受體對(duì)抗劑［24］。

5 小結(jié)

綜上所述TZDs作為臨床常用的一種治療糖尿病的藥物，不僅對(duì)降低血糖有顯著作用，對(duì)減輕血管內(nèi)皮功能損傷也非常重要，因此了解其作用機(jī)制對(duì)臨床治療，改善血管功能，降低疾病的死亡及提高糖尿病患者的生活質(zhì)量有重要的意義。

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