胰高血糖素樣肽-1與腎素-血管緊張素系統(tǒng)的交互作用

吳海洋 黃禎子 彭嘉欣 沈澤鋒 楊力

胰高血糖素樣肽-1專題

·綜述·

胰高血糖素樣肽-1與腎素-血管緊張素系統(tǒng)的交互作用

吳海洋 黃禎子 彭嘉欣 沈澤鋒 楊力

胰高血糖素樣肽-1(GLP-1)是由腸道L細(xì)胞分泌的一種腸促胰素。近年來研究發(fā)現(xiàn)，GLP-1能夠作用于cAMP/蛋白激酶A、細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶和c-Jun氨基末端激酶等多種信號通路，改善腎素-血管緊張素系統(tǒng)(RAS)激活對腎臟、肺臟、心血管等組織器官的損傷。同時抑制RAS也能上調(diào)GLP-1及其受體的表達(dá)，GLP-1與RAS拮抗劑之間也存在著協(xié)同作用。

胰高血糖素樣肽-1；腎素-血管緊張素系統(tǒng)；血管緊張素Ⅱ

腎素-血管緊張素系統(tǒng)(RAS)主要包括腎素、血管緊張素原(AGT)、血管緊張素Ⅰ(AngⅠ)和血管緊張素Ⅱ(AngⅡ)。AngⅡ是RAS中最主要的生物活性物質(zhì)，主要通過與其Ⅰ型受體(AT1)和Ⅱ型受體(AT2)結(jié)合發(fā)揮生物活性，同時血管緊張素轉(zhuǎn)換酶(ACE)2能夠分解AngⅡ產(chǎn)生Ang(1-7)。研究發(fā)現(xiàn)，RAS不僅在循環(huán)系統(tǒng)中起重要作用，而且在組織器官如腎臟、肺臟、心血管等均有表達(dá)，成為一個自我調(diào)控的獨立體系，稱為組織RAS[1]。組織RAS參與了腎臟炎性反應(yīng)、肺纖維化、動脈粥樣硬化、骨質(zhì)疏松等多種病理過程。

胰高血糖素樣肽-1(GLP-1)是由腸L細(xì)胞分泌的腸道激素，主要生物活性成分為GLP-1(7-36)NH2。蛋白水解酶——二肽基肽酶-4(DPP-4)特異性地切割GLP-1羧基端的第二位丙氨酸殘基，使其快速失活[2]。GLP-1受體是一種G蛋白耦聯(lián)受體蛋白，廣泛表達(dá)于多種組織細(xì)胞，GLP-1與其特異性受體結(jié)合后，下游信號通路cAMP/蛋白激酶A(PKA)和磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶C(PKC)等被激活，產(chǎn)生諸如調(diào)控胰島β細(xì)胞增殖與凋亡、改善內(nèi)皮細(xì)胞功能、促進(jìn)肺表面活性物質(zhì)分泌、抑制炎性反應(yīng)等生物學(xué)效應(yīng)[3]。同時既往研究發(fā)現(xiàn)，GLP-1與RAS存在交互作用，二者能通過多種信號通路相互作用，進(jìn)而對靶器官及靶細(xì)胞產(chǎn)生不同的影響，目前主要研究概括如下。

1 GLP-1對RAS的調(diào)控作用

多項體內(nèi)、外實驗證實，GLP-1可在多個組織器官水平抑制RAS活性，改善AngⅡ介導(dǎo)的損傷作用，目前研究主要集中于腎臟和肺臟兩方面。

1.1 GLP-1對腎RAS的調(diào)控作用 研究證實，嚙齒類動物和人腎臟內(nèi)均有GLP-1受體表達(dá)[4-5]。糖尿病腎病中RAS可以通過刺激PKC的活化、晚期糖基化終末產(chǎn)物的生成和沉積、活性氧簇的產(chǎn)生等多種途徑，促進(jìn)細(xì)胞外基質(zhì)的積聚和腎小球基底膜的增厚，GLP-1可以通過多種途徑作用于RAS，減輕上述病理生理過程。在注射GLP-1后的健康男性中，可以觀察到血清AngⅡ濃度的快速下降，提示GLP-1可以影響血液循環(huán)中RAS的組分[6]。Ishibashi等[7]發(fā)現(xiàn)0.03 nmol/L GLP-1能夠完全阻斷100 nmol/L Ang Ⅱ誘導(dǎo)的系膜細(xì)胞內(nèi)活性氧簇的產(chǎn)生，而選擇性PKA抑制劑(H-89)能夠阻斷GLP-1對Ang Ⅱ的抗氧化作用。Mima等[8]也發(fā)現(xiàn),GLP-1類似物exendin-4能夠有效增加Ser259磷酸化并顯著抑制AngⅡ誘導(dǎo)的Ser338磷酸化、細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)蛋白激酶(ERK)1/2磷酸化和纖溶酶原激活物抑制因子-1的表達(dá)，選擇性PKA抑制劑和cAMP抑制劑(MDL12330A)能夠顯著減少exendin-4的上述4種效應(yīng)，證明GLP-1可以通過cAMP/PKA途徑阻斷AngⅡ?qū)δI小球內(nèi)皮細(xì)胞的氧化應(yīng)激損傷，同時也能通過ERK1/2途徑調(diào)節(jié)下游Ser259和Ser338信號分子對纖溶酶原激活物抑制因子-1基因的表達(dá)，改善AngⅡ?qū)δI小球內(nèi)皮細(xì)胞的炎性損傷。另有實驗發(fā)現(xiàn)，在非糖尿病小鼠體內(nèi)通過微量泵注入AngⅡ能夠明顯誘導(dǎo)其血壓升高，exendin-4能夠明顯改善AngⅡ誘導(dǎo)的升壓效應(yīng)，進(jìn)一步細(xì)胞實驗發(fā)現(xiàn)，exendin-4能夠明顯抑制AngⅡ誘導(dǎo)的小鼠腎小管上皮細(xì)胞ERK1/2的磷酸化，抑制強(qiáng)度與exendin-4劑量有關(guān)且呈雙向倍增趨勢，表明GLP-1可以通過ERK1/2途徑抑制腎局部AngⅡ活性改善小鼠血壓[9]。此外Skov等[6]發(fā)現(xiàn)，GLP-1可以通過抑制腎近曲小管細(xì)胞Na+/H+交換泵同型3，降低RAS的活性。以上均說明GLP-1可通過cAMP/PKA、ERK1/2和離子交換多種途徑抑制RAS活性，進(jìn)而改善腎臟生理功能。

1.2 GLP-1對肺RAS的調(diào)控作用 高血糖可引起局部RAS的激活，其中AngⅡ水平的上調(diào)在糖尿病相關(guān)的肺損傷過程中起重要作用。局部AngⅡ的上調(diào)能引起肺血管床收縮增強(qiáng)，血流阻力增加，成纖維細(xì)胞增殖，胞外膠原纖維沉積，肺泡上皮細(xì)胞凋亡，進(jìn)而誘發(fā)肺組織纖維化和肺功能損害。趙偉等[10]利用利拉魯肽干預(yù)2型糖尿病大鼠模型后顯示，肺組織局部RAS活性被明顯抑制，AT1、AngⅡ、轉(zhuǎn)化生長因子-β1、Ⅲ型膠原蛋白表達(dá)下調(diào)，提示利拉魯肽可能通過抑制高糖過度激活的局部RAS，進(jìn)而抑制轉(zhuǎn)化生長因子-β1、Ⅲ型膠原蛋白的表達(dá)，改善糖尿病大鼠肺組織纖維化的病理變化。Romaní-Pérez等[11]研究表明，高血糖狀態(tài)下AngⅡ升高可能與ACE和ACE2表達(dá)失調(diào)有關(guān)。利拉魯肽能夠增加2型糖尿病大鼠肺組織內(nèi)ACE和ACE2表達(dá)，協(xié)調(diào)二者比例關(guān)系，進(jìn)而降低AngⅡ、升高Ang(1-7)水平，即利拉魯肽能夠恢復(fù)肺局部RAS平衡，改善糖尿病大鼠肺血管床的舒縮功能，修復(fù)AngⅡ介導(dǎo)的肺損傷。以上研究均說明，GLP-1可通過抑制RAS活性來改善肺臟生理功能。

1.3 其他方面 GLP-1對RAS的調(diào)控作用在血管平滑肌細(xì)胞和心臟方面也有相關(guān)研究。Nagayama等[12]研究發(fā)現(xiàn)，GLP-1受體激動劑exendin-4可以抑制AngⅡ誘導(dǎo)的ERK1/2和c-Jun氨基末端激酶(JNK)的磷酸化過程，而ERK1/2激酶抑制劑U0126和JNK抑制劑SP600125可以抑制由AngⅡ誘導(dǎo)的大鼠主動脈平滑肌細(xì)胞增殖和遷移的過程，表明exendin-4可以通過ERK1/2和JNK信號通路抑制AngⅡ，進(jìn)而改善血管平滑肌細(xì)胞的增殖和遷移。此外，研究發(fā)現(xiàn)exendin-4能夠通過cAMP/PKA途徑，減少AngⅡ誘導(dǎo)的血管平滑肌細(xì)胞活性氧簇的產(chǎn)生，改善血管平滑肌細(xì)胞衰老[13]。因此GLP-1可通過ERK1/2、JNK和cAMP/PKA信號通路等多種途徑抑制RAS活性，改善血管平滑肌細(xì)胞功能。此外在心臟方面研究發(fā)現(xiàn)，利拉魯肽能夠下調(diào)AT1蛋白并上調(diào)AT2蛋白水平，增加ACE2活性，改善AngⅡ誘導(dǎo)的心臟纖維化[14]。

2 RAS對GLP-1及其受體的作用

關(guān)于RAS對GLP-1及其受體的作用研究報道較少，主要概括如下。Rodriguez等[15]研究發(fā)現(xiàn)，2型糖尿病模型大鼠體內(nèi)胰腺AT1蛋白表達(dá)增加，GLP-1濃度水平受到抑制，AT1受體阻斷劑(ARB)作用于OLEFE大鼠后，胰腺AT1蛋白表達(dá)減少了20%～27%，GLP-1受體增加了41%～88%，血漿GLP-1濃度增加了2～5倍。表明ARB能夠增加GLP-1受體表達(dá)并通過減少AT1蛋白改善胰腺功能紊亂，同時進(jìn)一步證實，AT1活化可減少GLP-1及其受體表達(dá)并導(dǎo)致胰腺功能紊亂和胰島素抵抗。此外，Shen等[16]隨機(jī)給予糖尿病模型小鼠AT1受體抑制劑、DPP-4抑制劑，結(jié)果二者均能增加GLP-1表達(dá)，減少糖尿病小鼠主動脈內(nèi)皮細(xì)胞凋亡和血管內(nèi)皮氧化應(yīng)激作用以及炎性反應(yīng)，且二者合用效果優(yōu)于單獨使用。目前關(guān)于抑制RAS增強(qiáng)GLP-1表達(dá)的具體機(jī)制尚不清楚，Mima等[8]等發(fā)現(xiàn)，野生型小鼠與過量表達(dá)PKCβ2的小鼠相比，GLP-1受體表達(dá)明顯降低，糖尿病腎病中RAS可以通過刺激PKC的活化，促進(jìn)細(xì)胞外基質(zhì)的積聚和腎小球基底膜的增厚等病理過程，可以推測在糖尿病狀態(tài)下，AngⅡ能夠通過激活PKCβ2途徑降低GLP-1受體表達(dá)水平。另有研究發(fā)現(xiàn)，AngⅡ能夠上調(diào)鈉-葡萄糖協(xié)同轉(zhuǎn)運蛋白-2(SGLT-2)的表達(dá)，餐后使用SGLT-2抑制劑能夠提高GLP-1表達(dá)水平，可以推測AngⅡ能夠通過上調(diào)SGLT-2的方式抑制GLP-1水平，這可能是RAS抑制GLP-1表達(dá)的一種作用方式[17]。然而，F(xiàn)ujiwara等[18]對13例原發(fā)性高血壓患者給于24周ARB類藥物治療，結(jié)果顯示并不能提高患者血漿中GLP-1水平。因此，對二者信號通路之間存在的相互作用有待進(jìn)一步研究。

3 GLP-1與RAS拮抗劑的協(xié)同作用

臨床上糖尿病患者合并高血壓的情況多見，讓GLP-1受體激動劑和ARB、ACE抑制劑類藥物的聯(lián)用成為可能，這也為科研提供了新的思路。多項研究表明，GLP-1與RAS拮抗劑在多系統(tǒng)存在協(xié)同作用。Miyagawa等[19]以高脂飲食喂養(yǎng)小鼠和糖尿病模型小鼠為對象，聯(lián)合DDP-4抑制劑維格列汀和ARB類纈沙坦用藥，聯(lián)用組較單一用藥組顯示出最大程度的血糖降低，胰島素敏感性升高，血清炎性細(xì)胞因子降低。類似的聯(lián)用同樣可以促進(jìn)胰島祖細(xì)胞向人胰島樣細(xì)胞群分化[20]。在GLP-1和RAS拮抗劑協(xié)同信號通路方面，有實驗報道，GLP-1受體激活后，通過活化PKA，進(jìn)而減少糖尿病β細(xì)胞內(nèi)解耦聯(lián)蛋白2(UCP2)的過度表達(dá)，而AT1拮抗劑可以通過降低NADPH氧化酶活性進(jìn)而抑制UCP2的表達(dá)[21]。因此，UCP2可能作為GLP-1和ARB類藥物的共同作用靶點，發(fā)揮其增加胰島β細(xì)胞數(shù)量和促進(jìn)胰島素分泌的功能。另外Wang等[22]研究表明，人源性GLP-1(7-36)NH2和坎地沙坦聯(lián)合應(yīng)用，對糖脂毒性介導(dǎo)的胰島β細(xì)胞凋亡有明顯的抑制作用，并提示該抑制作用可能通過抑制胰島素受體底物-2/磷脂酰肌醇3激酶/PKB/FoxO1信號通路完成。

GLP-1與RAS拮抗劑的協(xié)同作用在心血管系統(tǒng)也有表現(xiàn)。Artinian等[23]研究發(fā)現(xiàn)，1型糖尿病大鼠GLP-1與冠狀動脈內(nèi)皮細(xì)胞上的GLP-1受體親和力降低，與心肌細(xì)胞上的GLP-1受體親和力升高，而GLP-1類似物exendin-4和腎素抑制劑阿利吉侖的聯(lián)合用藥可以最大化地使GLP-1與兩者的親和力正?；?。另外DPP-4在ARB類藥物的基礎(chǔ)上使用，能夠通過上調(diào)cAMP的產(chǎn)生，減少對早期糖尿病腎病腎小管的氧化應(yīng)激損傷[24]。Alter等[25]也發(fā)現(xiàn)，DPP-4與ARB聯(lián)合應(yīng)用，能夠有效減少糖尿病模型小鼠尿白蛋白和氧化應(yīng)激，說明GLP-1與ARB在改善糖尿病腎病中具有協(xié)同作用。

4 總結(jié)

GLP-1與RAS在多個系統(tǒng)疾病的發(fā)生、發(fā)展中起重要作用。目前GLP-1以及DDP-4的多種生物學(xué)功能賦予了其在2型糖尿病治療中的廣闊應(yīng)用前景。闡明GLP-1及其相關(guān)信號通路與RAS作用通路的關(guān)系，將為多種代謝性疾病如糖尿病腎病、糖尿病心血管疾病等的治療提供新的理論依據(jù)和更多有效靶點。

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Interactionbetweenglucagon-likepeptide-1andreninangiotensinsystem

WuHaiyang,HuangZhen-zi,PengJiaxin,ShenZefeng,YangLi.

TheSecondClinicalMedicalCollege,SouthernMedicalUniversity,Guangzhou510282,China

Correspondingauthor:YangLi,Email:yangli19762009@163.com

Glucagon like peptide-1(GLP-1) is a kind of incretin which is secreted from the intestinal L cells. Recently, researchers have found that GLP-1 promotes the injuries induced by renin angiotensin system (RAS) stimulation to the tissues and organs including kidneys, lungs, heart, vasculature and so on, though a variety of pathways such as cyclic adenosine monophosphate(cAMP)/protein kinase A(PKA), extracellular-signal regulated kinase (ERK), c-Jun N-terminal kinase(JNK), etc. RAS inhibitors can also enhance the expression of GLP-1 and its receptors and there is a synergy between GLP-1 and RAS inhibitors.

Glucagon-like peptide-1; Renin angiotensin system; Angiotensin Ⅱ

國家自然科學(xué)基金資助項目(81270966，81500679)；廣東省自然科學(xué)基金資助項目(2014A030310036，2014A030310472)；南方醫(yī)科大學(xué)2015國家級大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計劃項目(201512121038)

10.3760/cma.j.issn.1673-4157.2016.05.07

510282 廣州，南方醫(yī)科大學(xué)第二臨床醫(yī)學(xué)院

楊力，Email：yangli19762009@163.com

FundprogramNational Natural Science Foundation of China (81270966,81500679); Natural Science Foundation of Guangdong Province, China (2014A030310036,2014A030310472); National College Student′s Innorative Training Program of Southern Medical University in 2015(201512121038)

2015-11-02)