Ghrelin對糖尿病及其并發(fā)癥的影響

郭任偉，王 穎

(1.揚州大學醫(yī)學院，江蘇 揚州 225000； 2.揚州大學附屬醫(yī)院內(nèi)分泌科，江蘇 揚州 225000)

中國是世界上糖尿病發(fā)病率最高的國家，糖尿病發(fā)病率持續(xù)上升。據(jù)報道，1980年中國糖尿病患病率為0.67%，2010年最新公布的全國估計數(shù)字為11.6%[1]。此外，越來越多的年輕人被診斷為糖尿病。在亞洲糖尿病聯(lián)合評估項目中，大約20%的糖尿病患者在40歲前即被診斷[1]。促攝食激素(Ghrelin)與糖尿病發(fā)病機制的關(guān)系仍是人們關(guān)注的熱點，尤其是Ghrelin與胰島α細胞分泌胰高血糖素之間的關(guān)系值得進一步探討，其研究結(jié)果有望為糖尿病的防治帶來新的成果。慢性并發(fā)癥是糖尿病導致的主要危害，這些并發(fā)癥大致分為微血管并發(fā)癥(包括神經(jīng)病變、腎病和視網(wǎng)膜病變)及大血管并發(fā)癥(包括心血管和外周血管疾病)。目前對糖尿病并發(fā)癥的治療方法仍然有限，迫切需要更好地闡明糖尿病并發(fā)癥的潛在疾病機制，以便為其制訂新的或改進的治療策略[2]。Ghrelin最初是作為一種促進食欲的肽類物質(zhì)被發(fā)現(xiàn)的，隨著研究的進展，其在糖尿病并發(fā)癥中的重要作用越發(fā)顯著，可成為治療糖尿病的新的研究方向[3]?，F(xiàn)就Ghrelin與糖尿病的發(fā)病機制及其在糖尿病并發(fā)癥中的相關(guān)作用予以綜述。

1 Ghrelin簡介

促攝食激素Ghrelin是含有28個氨基酸的小分子多肽，是1999年首次在大鼠胃中發(fā)現(xiàn)的一種生長激素促泌素受體(growth hormone secretin receptor,GHS-R)的內(nèi)源性配體[4]。1973年，Bowers等合成一類分泌生長激素的生長激素釋放肽(growth hormone releasing peptides,GHPs)，包括GHP-6和隨后的GHP-1，GHP-2′hexeralin[4]。1993年，Smith等基于GHP-6的三維結(jié)構(gòu)合成非肽類生長素，其中作用最強的是MK0677[4]。GHPs、生長素促泌物(growth hormone secretagogues，GHSs)能通過G蛋白偶聯(lián)受體刺激垂體生長激素釋放。許多合成肽和非肽類物質(zhì)在體內(nèi)外均能促進生長激素的分泌，這些合成物質(zhì)統(tǒng)稱為GHSs。1999年，Kojima等[4]建立了穩(wěn)定表達GHS-R的中國倉鼠卵巢細胞株，通過對大鼠胃、腸、心、肺、腦、腎等的提取物檢測，發(fā)現(xiàn)大鼠胃組織提取物中的活性最高，并從中分離純化出了含有28個氨基酸的?；?，證明它是GHS-R的內(nèi)源性配體，命名為Ghrelin。近年來，隨著科學研究的深入，人們對這一激素的認識也在不斷深入，遠遠超出了促進生長激素分泌的范疇。

除被幾種蛋白酶水解切割從由117個氨基酸構(gòu)成的前體preproGhrelin生成由28個氨基酸組成的Ghrelin外，Ghrelin還經(jīng)歷了獨特的翻譯后修飾，其中第3個絲氨酸殘基N-辛?；瞧浒l(fā)揮生物活性的重要條件。其辛?；母街怯蒅hrelin O-?；D(zhuǎn)移酶催化的。Ghrelin O-酰基轉(zhuǎn)移酶是目前唯一已知的催化?；揎椕福浜?1個跨膜螺旋和一個折返環(huán)，是多面體整合膜蛋白[5]。研究表明，Ghrelin O-?；D(zhuǎn)移酶可以預防饑餓性低血糖，且通過生長激素介導來維持血糖平衡[6]。另外，Ghrelin O-?；D(zhuǎn)移酶信使RNA除存在于胃、胰腺外，據(jù)報道，其在人體組織中廣泛表達[7],在血漿中也有表達[8]。

如前所述，胃是分泌Ghrelin的主要部位。除胃外，Ghrelin在許多組織中表達，如十二指腸、空腸、回腸、結(jié)腸、肺、心臟、胰腺、腎、睪丸、垂體和下丘腦[9]。Ghrelin發(fā)揮其廣泛生理作用的前提是必須先與其受體GHS-R結(jié)合。GHS-R是一個G蛋白偶聯(lián)受體，廣泛分布于中樞神經(jīng)系統(tǒng)和外周組織，分為GHS-R1a型和GHS-R1b型，Ghrelin通過與GHS-R1a結(jié)合而發(fā)揮促進生長素分泌的作用[4]。

2 Ghrelin與糖尿病的關(guān)系

2.1Ghrelin與胰島素抵抗的關(guān)系 胰島素抵抗是糖尿病的發(fā)病機制之一。目前對Ghrelin在胰島素抵抗方面的研究結(jié)果還存在爭議。Ghrelin在體內(nèi)以?；疓hrelin(acylated Ghrelin，AG)和非?；疓hrelin(unacylated ghrelin，UAG)循環(huán)。目前研究證實，AG除可以升高血糖外，還可抑制胰島素分泌[10]。一項對GHS-R缺失小鼠進行的研究發(fā)現(xiàn)，其糖耐量明顯改善及分泌胰島素的能力得到明顯提高[11]。另外，GHS-R抑制劑的應用也可得到相似的結(jié)論[12]。

AG可以通過與GHS-R的結(jié)合發(fā)揮生物效應，而UAG缺乏生物學活性，且不能與GHS-R1a結(jié)合發(fā)揮作用。然而近年來有研究發(fā)現(xiàn)，UAG在體內(nèi)亦能發(fā)揮部分類似AG的生理作用，如抑制細胞凋亡、改善炎癥狀態(tài)、促進自噬作用等，但這種作用可能并不依賴GHS-R1a受體[13]。研究表明，UAG可以預防AG在健康志愿者和生長激素缺乏患者中的致糖尿病作用，主要是通過改善胰島素敏感性，且UAG能迅速增強2型糖尿病患者的胰島素敏感性[14]。顧丹陽[15]試驗研究結(jié)果再次證實了Ghrelin與2型糖尿病密切相關(guān)，且干預AG/UAG比例對改善胰島素抵抗有一定作用。同時發(fā)現(xiàn)總Ghrelin水平是胰島β細胞功能指數(shù)的獨立影響因素，而AG、UAG與胰島功能無相關(guān)性。另外，AG/UAG比值可能作為肥胖2型糖尿病患者的潛在治療手段之一。AG、UAG以及AG/UAG比值在體內(nèi)對于糖代謝的作用及其差異仍需要前瞻性研究及基礎(chǔ)研究進一步明確，其調(diào)控機制目前尚未完全闡明亦有待深入研究。

2.2Ghrelin與胰島素分泌的關(guān)系 胰島β細胞受損是糖尿病傳統(tǒng)發(fā)病機制之一。胰島β細胞分泌胰島素來發(fā)揮其降低血清葡萄糖的生理作用。Ghrelin主要由哺乳動物胃黏膜合成和釋放，研究發(fā)現(xiàn)Ghrelin和其受體GHS-R在胰島α、β和δ細胞細胞膜均可表達。故推斷Ghrelin可能對血糖的調(diào)節(jié)產(chǎn)生某種影響。此外，在胰靜脈中Ghrelin的濃度是胰動脈的8倍，提示Ghrelin在胰島細胞中合成和釋放，并可能通過自分泌和旁分泌作用于胰島細胞[16]。目前研究發(fā)現(xiàn)，在胰島β細胞中，Ghrelin通過兩種途徑抑制胰島素分泌：一種是抑制鈣離子通道、增加細胞的動作電位；另一種是通過抑制環(huán)磷酸腺苷信號轉(zhuǎn)導通路從而達到作用效果[17]。研究發(fā)現(xiàn)，Ghrelin通過幾個途徑來調(diào)節(jié)血糖水平，這不僅包括促進食物攝取和刺激生長激素分泌，還包括減少胰島素分泌和降低胰島素敏感性，促進循環(huán)糖皮質(zhì)激素、胰高血糖素釋放，增加糖異生和肝細胞自噬[18]。DiGruccio等[19]證實，GHS-R1在δ細胞上的存在對由β細胞介導的Ghrelin有間接作用。因此，GHS-R1a+δ細胞通過阻斷胰島素分泌的鈣離子級聯(lián)作用促進生長抑素等中間產(chǎn)物的分泌。人類研究顯示，大量急性靜脈注射?；鵊hrelin會增加健康及肥胖患者的血糖水平，且這種Ghrelin介導的增加可增強第Ⅱ期胰島素反應[20]。

文獻表明[21]，酰基Ghrelin在葡萄糖穩(wěn)態(tài)中產(chǎn)生有害作用，但去?；鵊hrelin在葡萄糖穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮有益的作用。在嚙齒動物和人類中，去?；鵊hrelin被證明能夠增強胰島素水平以減輕葡萄糖負荷，并且顯示出能夠抵消?；鵊hrelin的糖尿病效應[21]。研究重申了將脫?；王；鵊hrelin作為單獨的實體的重要性，并且可能為糖尿病的治療提供新線索。

2.3Ghrelin與胰高血糖素的關(guān)系 近年來胰島α細胞及其分泌的胰高血糖素在糖尿病發(fā)病機制和治療中的作用越來越引起重視。目前認為，除胰島β細胞功能缺陷和胰島素抵抗兩大糖尿病發(fā)病機制外，胰島α細胞合成和分泌的胰高血糖素的作用有重要研究價值[22]。研究表明α細胞可能同樣存在胰島素抵抗[23]。有研究認為Ghrelin直接刺激胰島α細胞分泌胰高血糖素，并引入Ghrelin-胰高血糖素軸作為在禁食條件下控制血糖的重要機制[24]。研究發(fā)現(xiàn)[25]，外源性胰高血糖素使健康理想體重個體Ghrelin水平下降，而2型糖尿病患者較健康理想體重個體減弱，可能與2型糖尿病患者胰島β細胞功能減退及早相胰島素分泌缺陷有關(guān)。推測胰島細胞中胰島素、胰高血糖素及Ghrelin可能相互作用影響糖調(diào)節(jié)。探究Ghrelin對胰高血糖素的影響及作用機制，可能為尋找糖尿病防治的關(guān)鍵信號分子靶標提供重要理論與實驗依據(jù)，同時也為尋求新的治療方法奠定實驗基礎(chǔ)。

Ghrelin與胰高血糖素樣肽1均屬于腸源性激素。胰高血糖素樣肽1是一種由前胰高血糖素蛋白通過激素轉(zhuǎn)化酶1/3加工而成的30個氨基酸的肽，在葡萄糖和能量代謝中起重要作用，包括葡萄糖刺激的胰島素分泌，抑制胰高血糖素分泌和腸道蠕動，降低食欲[26]。目前胰高血糖素樣肽1受體激動劑已被廣泛用作抗糖尿病藥物。Lindqvist等[27]研究表明，Ghrelin是胰高血糖素樣肽1分泌和轉(zhuǎn)錄的調(diào)節(jié)因子，干擾GHS-R1a信號轉(zhuǎn)導可能是增強2型糖尿病患者內(nèi)源性胰高血糖素樣肽1分泌的一種途徑。

3 Ghrelin與糖尿病并發(fā)癥的關(guān)系

3.1Ghrelin與糖尿病動脈粥樣硬化的關(guān)系 動脈粥樣硬化被認為是導致心臟病、卒中和壞疽的主要原因。近年來人們發(fā)現(xiàn)炎癥可能是導致動脈粥樣硬化的一個重要因素，這可能對導致動脈粥樣硬化的機制提供新的認識[28]。研究表明Ghrelin可能是一種有效的抗炎癥介質(zhì)，也是治療炎癥性疾病或損傷的一種很有前途的治療途徑[29]。有研究顯示，Ghrelin可以抑制人臍靜脈內(nèi)皮細胞中氧化型低密度脂蛋白誘導的炎癥反應，因此有可能作為抗動脈粥樣硬化的藥物使用。其次，Ghrelin的治療導致細胞中解偶聯(lián)蛋白2的積聚，從而減少活性氧類的產(chǎn)生。此外，小干擾RNA介導的解偶聯(lián)蛋白2表達下降提示Ghrelin可以通過促進解偶聯(lián)蛋白2在細胞中的表達發(fā)揮抑制炎癥反應的作用[30]。總之，Ghrelin為動脈粥樣硬化的治療提供了新的研究方向。

單核細胞和單核細胞來源的細胞可以產(chǎn)生促進新生血管形成和內(nèi)皮細胞修復的促血管生成因子，在檢測和修復血管損傷中起重要作用。這些血管保護細胞以往曾被表示為髓樣內(nèi)皮祖細胞[31]，但目前更準確地應稱其為促血管生成細胞或循環(huán)血管生成細胞(circulating angiogenic cells，CAC)。CAC參與血管內(nèi)穩(wěn)態(tài)的恢復。糖尿病患者因體內(nèi)代謝條件的改變，單核細胞分化功能隨之不同，導致這些細胞參與血管維持和修復的能力下降[32]。?zcan等[33]實驗提示在2型糖尿病患者中，UAG治療導致CAC分化減少，這取決于UAG劑量和誘導方法。然而，經(jīng)UAG治療后的小鼠，骨髓祖細胞向CAC分化較前增加。結(jié)果證明，UAG對人體短期治療后可輕度抑制CAC的分化，但小鼠實驗則提示長期UAG治療可促進CAC的分化。UAG對動脈粥樣硬化的影響及后期治療作用有待進一步驗證。

3.2Ghrelin與糖尿病胃輕癱的關(guān)系 1925年，Boas首次發(fā)現(xiàn)了糖尿病患者胃排空延遲的現(xiàn)象[34]。1958年，Kassender首次用術(shù)語“糖尿病胃輕癱”來描述糖尿病患者的無癥狀胃潴留[34]。近年來，術(shù)語糖尿病胃輕癱已被用于描述糖尿病的嚴重并發(fā)癥，即胃排空延遲，并伴有上消化道癥狀，排除機械性梗阻。通常與胃輕癱相關(guān)的癥狀包括餐后飽脹、惡心、嘔吐、厭食和體重減輕，伴或不伴有腹痛[34]。該病目前藥物治療方法有限。目前唯一被美國食品藥品管理局批準的治療胃輕癱的方法是甲氧氯普胺。然而，甲氧氯普胺的使用受到美國食品藥品管理局的黑箱警告，美國食品藥品管理局建議使用不超過3個月。其他藥物(如多潘立酮)長期使用有潛在心臟不良反應，紅霉素長期使用可出現(xiàn)過敏反應[35]。

研究顯示，藥理劑量的Ghrelin可以促進包括人類在內(nèi)的不同哺乳動物的胃運動，這使其成為治療與胃動力受損相關(guān)的臨床疾病的潛在靶點[35]。Relamorelin(也稱RM-131)是Ghrelin的選擇性激動劑。Relamorelin在不同臨床試驗中均耐受性良好，具有相對安全性。另外它沒有任何與目前可用于胃輕癱的其他藥物相關(guān)的神經(jīng)或心血管不良反應[35]。有試驗表明在中重度患者的ⅡB期隨機試驗中，與安慰劑組相比，Relamorelin可顯著減少糖尿病胃輕癱的核心癥狀和總體綜合評分，加速胃排空，總體安全且耐受性好[36]。Relamorelin是治療糖尿病胃輕癱的希望，一旦經(jīng)過審核批準，其可能成為治療糖尿病胃輕癱的首選藥物[35]。對藥物治療效果不佳的患者往往需要外科手術(shù)治療，包括各種潛在的手術(shù)方式，不僅限于胃造口術(shù)、空腸造口術(shù)、幽門肌切開術(shù)、幽門成形術(shù)和胃切除術(shù)。另外，內(nèi)鏡治療策略的新發(fā)展可能從根本上改變難治性胃輕癱的治療困境[37]。

3.3Ghrelin與糖尿病腎病的關(guān)系 糖尿病腎病是終末期腎病的最常見原因，也是糖尿病患者發(fā)病和死亡的主要原因。目前糖尿病腎病的標準治療包括強化治療高血糖和嚴格控制血壓，主要通過阻斷腎素-血管緊張素系統(tǒng)。Mak等[38]發(fā)現(xiàn)Ghrelin對終末期腎病可產(chǎn)生重要影響，其主要作用原理為通過參與蛋白質(zhì)能量代謝、炎癥等途徑發(fā)揮作用。Ghrelin水平的研究對維持性血液透析患者很重要，因為Ghrelin可能與食欲失調(diào)、炎癥和營養(yǎng)不良有關(guān)，這些因素相互關(guān)聯(lián)，并且在此類患者中經(jīng)常可以觀察到[39]。同時有研究提示，Ghrelin是維持性血液透析患者惡病質(zhì)營養(yǎng)不良-炎癥復合體的一種有前景的生物標志物。而為了證實Ghrelin的上述作用，需要在更大的樣本中進行研究[39]。另有研究表明，血液透析患者血漿Ghrelin水平明顯升高，餐后Ghrelin分泌抑制延長可能是血液透析患者，特別是糖尿病腎病血液透析患者胃輕癱的原因[40]。

3.4Ghrelin與糖尿病腦病的關(guān)系 糖尿病腦病是糖尿病患者的嚴重并發(fā)癥之一。糖尿病腦病表現(xiàn)為認知障礙和神經(jīng)炎癥，神經(jīng)營養(yǎng)支持不足以及神經(jīng)元和突觸的喪失。2型糖尿病患者腦病的病死率和發(fā)病率增加與高血糖、高胰島素血癥、高膽固醇血癥和高血壓密切相關(guān)[41]。目前認為Ghrelin與神經(jīng)調(diào)節(jié)和認知改善有關(guān)，被認為是幾種神經(jīng)退行性疾病的潛在保護劑。研究發(fā)現(xiàn)，Ghrelin通過Toll樣受體4/核因子κB信號通路，減少高糖環(huán)境下PC12細胞的凋亡，從而達到改善認知能力的目的[42]。另有研究表明，Ghrelin通過調(diào)節(jié)基質(zhì)金屬蛋白酶水平以及抑制神經(jīng)炎癥預防糖尿病大腦中神經(jīng)生長因子代謝障礙和突觸變性，從而改善糖尿病相關(guān)的神經(jīng)變性[43]。目前關(guān)于Ghrelin與糖尿病腦病的研究較少，且大多局限于基礎(chǔ)實驗，尚需要大量臨床試驗以及相關(guān)流行病學的研究。

4 小 結(jié)

Ghrelin及其受體GHS-R廣泛表達于中樞和外周組織，可以發(fā)揮其促進攝食、生長激素釋放、胃動力和調(diào)節(jié)心血管動力和能量代謝等一系列作用。Ghrelin對糖尿病發(fā)病機制的具體作用途徑尚未完全闡明，尤其是對胰島α細胞分泌胰高血糖素的影響值得引起重視，目前國內(nèi)外對這方面的研究較少，對其作用及作用機制的研究可能為糖尿病的治療提供新突破點。另外，UAG在糖尿病相關(guān)代謝性疾病中的作用成為新的關(guān)注點，這無疑打破了以往UAG無生物活性的觀點，值得進一步探討。Ghrelin對糖尿病的諸多并發(fā)癥均有潛在保護作用，研究以Ghrelin為靶點的糖尿病治療的新方案具有巨大的價值空間。但目前Ghrelin對糖尿病并發(fā)癥的影響機制亟待明確及完善，相信以Ghrelin為基礎(chǔ)的相關(guān)研究成果會給糖尿病的藥物治療提供理論依據(jù)。