胰高血糖素樣肽-1在心血管系統(tǒng)中作用的研究進(jìn)展

王 靜，張麗暉，熊乾鋒，牛 宇，秦俊楠

胰高血糖素樣肽-1(GLP-1)是進(jìn)食后由腸道內(nèi)分泌L細(xì)胞迅速分泌的一種腸促激素，以葡萄糖依賴方式刺激胰島素和抑制胰高血糖素分泌，通過(guò)結(jié)合并激活G蛋白偶聯(lián)受體GLP-1R發(fā)揮作用，可增加飽腹感，延緩胃腸道排空，減少食欲，從而維持血糖穩(wěn)態(tài)，主要用于2型糖尿病的治療。天然的GLP-1(7-36)是由30個(gè)氨基酸組成的肽段，半衰期較短(1～2 min)，分泌后可迅速被二肽基肽酶-4(DPP-4)降解為GLP-1(9-36)，失去生物活性，短暫的半衰期限制了其臨床應(yīng)用。因此，目前已開發(fā)出半衰期長(zhǎng)的GLP-1類似物，如艾塞那肽、利拉魯肽，DPP-4抑制劑，如西格列汀、阿格列汀等，可減少GLP-1降解，延長(zhǎng)作用時(shí)間。

GLP-1R屬于G蛋白偶聯(lián)受體家族，除分布于胰島細(xì)胞外，在身體其他部位也被發(fā)現(xiàn)，如大腦、肺、胃腸道、腎臟、肝臟和心臟。近年來(lái)，GLP-1在心血管系統(tǒng)中的積極作用逐漸受到關(guān)注，一些基礎(chǔ)及臨床研究已證實(shí)GLP-1通過(guò)多種機(jī)制發(fā)揮心血管的保護(hù)作用，且不依賴于血糖調(diào)節(jié)?，F(xiàn)對(duì)GLP-1發(fā)揮心血管保護(hù)作用及機(jī)制的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 降低血壓

高血壓是心血管疾病的主要危險(xiǎn)因素之一，高血壓是2型糖尿病病人的一種常見并發(fā)癥，兩者結(jié)合極大增加心血管并發(fā)癥的風(fēng)險(xiǎn)。有研究顯示，收縮壓降低5.6 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)，其主要心血管事件和死亡風(fēng)險(xiǎn)降低18%[1]?；A(chǔ)及臨床研究表明GLP-1及其類似物有改善血壓的作用。動(dòng)物研究發(fā)現(xiàn)，利拉魯肽在不依賴血糖情況下降低血管緊張素Ⅱ誘導(dǎo)的非糖尿病小鼠血壓，并改善血管內(nèi)皮功能及血管纖維化[2]。在血管緊張素Ⅱ誘導(dǎo)的高血壓大鼠模型中也發(fā)現(xiàn)了此作用[3]。一項(xiàng)雙盲隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)研究利拉魯肽對(duì)24 h動(dòng)態(tài)血壓的影響，結(jié)果顯示短期治療(5周)后24 h平均收縮壓降低5.73 mmHg，舒張壓無(wú)明顯變化，同時(shí)伴隨心率加快，這種降壓作用在白天較顯著，且對(duì)收縮壓的影響發(fā)生在體重變化前，說(shuō)明血壓變化與體重減輕無(wú)關(guān)[4]。一項(xiàng)薈萃分析納入60項(xiàng)隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)，對(duì)不同激動(dòng)劑進(jìn)行分析，結(jié)果顯示GLP-1可使收縮壓降低1.84～4.60 mmHg，艾塞那肽(10 μg，每日2次)治療后可使舒張壓降低1.08 mmHg[5]。另一項(xiàng)Meta分析對(duì)5 860例2型糖尿病病人進(jìn)行艾塞那肽和利拉魯肽及安慰劑和其他降糖藥物療效比較，與安慰劑及其他降糖藥物相比，艾塞那肽和利拉魯肽可使血壓降低1～5 mmHg；與安慰劑相比，艾塞那肽可使2型糖尿病病人收縮壓降低5.24 mmHg，舒張壓降低5.91 mmHg，1.2 mg、1.8 mg劑量的利拉魯肽分別使收縮壓降低5.6 mmHg、4.49 mmHg[6]。目前的研究對(duì)降低收縮壓的療效基本明確，但對(duì)舒張壓的影響存在爭(zhēng)議，導(dǎo)致這些結(jié)果的差異可能與樣本量有限及研究過(guò)程中使用的抗高血壓藥物和研究人群的基線血壓值未報(bào)道有關(guān)。關(guān)于GLP-1降壓作用的機(jī)制持有不同觀點(diǎn)，一方面可能是由于GLP-1治療后改善了血管內(nèi)皮功能[7]；另一方面可能是由于GLP-1可促進(jìn)尿及尿鈉排泄[8]。GLP-1對(duì)腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)(RAAS)的抑制可能是其降低血壓的原因之一[3]，具體的作用機(jī)制有待進(jìn)一步研究明確。

2 抑制炎癥反應(yīng)

炎癥是心血管疾病的重要誘因，內(nèi)皮炎癥是動(dòng)脈高壓及動(dòng)脈粥樣硬化的早期病理改變，炎癥細(xì)胞、炎性因子向血管壁浸潤(rùn)，導(dǎo)致血管氧化應(yīng)激和內(nèi)皮型一氧化氮合酶(eNOS)解偶聯(lián)，最終導(dǎo)致動(dòng)脈粥樣硬化。傳統(tǒng)的降糖藥物盡管能改善血糖，但長(zhǎng)期使用可能增加心血管事件風(fēng)險(xiǎn)，GLP-1具有抗炎作用，可減少心臟和血管炎癥。動(dòng)物研究發(fā)現(xiàn)，GLP-1R激動(dòng)劑可降低脂多糖誘導(dǎo)的血漿炎性因子腫瘤壞死因子-α(TNF-α)和干擾素-γ水平，減少免疫細(xì)胞募集，從而減小動(dòng)脈粥樣硬化斑塊，增強(qiáng)斑塊穩(wěn)定性，延緩動(dòng)脈硬化進(jìn)展，且不依賴血糖、體重及膽固醇變化[9]，也可通過(guò)調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞表型改善胰島素抵抗，同時(shí)增強(qiáng)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活蛋白(STAT)3表達(dá)，下調(diào)STAT1激活[10]。臨床試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了類似作用，選取10例應(yīng)用GLP-1治療的2型糖尿病病人，治療8周，結(jié)果顯示，炎性巨噬細(xì)胞活化分子sCD163、炎性因子TNF-α、白細(xì)胞介素-1β、白細(xì)胞介素-6水平下降，抗炎脂聯(lián)素表達(dá)增加，這種效應(yīng)不依賴對(duì)血糖或體重的影響[11]。Krasner等[12]體外研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)利拉魯肽除降低炎性因子外，還可增加細(xì)胞內(nèi)鈣離子和激活Ca+/鈣調(diào)蛋白依賴性蛋白激酶B(CaMKKb)，進(jìn)而激活腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)，降低血管細(xì)胞黏附分子-1(VCAM)-1和E-選擇素表達(dá)。

3 調(diào)節(jié)氧化應(yīng)激

氧化應(yīng)激是指在應(yīng)激(高血糖、高血壓、高脂血癥、缺血再灌注損傷等)狀態(tài)下體內(nèi)產(chǎn)生過(guò)多的活性氧(ROS)，引起細(xì)胞功能障礙、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)過(guò)氧化及DNA損傷，導(dǎo)致信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和基因表達(dá)改變，從而發(fā)生不可逆的細(xì)胞損傷和死亡，參與多種心血管疾病發(fā)生，尤其在心臟重塑和心力衰竭的病理生理中發(fā)揮著重要作用。GLP-1通過(guò)環(huán)磷酸腺苷(cAMP)依賴性蛋白激酶A(PKA)激活，抑制氧化應(yīng)激，延緩血管內(nèi)皮細(xì)胞衰老[13]。Chang等[14]研究發(fā)現(xiàn)，艾塞那肽對(duì)過(guò)氧化氫和心肌缺血再灌注引起的氧化應(yīng)激具有明顯的心臟保護(hù)作用，GLP-1作為一種潛在的抗氧化劑，可降低心肌損傷標(biāo)志物(乳酸脫氫酶和肌酸激酶同工酶)水平，縮小梗死面積，增強(qiáng)心功能，抑制細(xì)胞凋亡。這種保護(hù)作用不依賴于血糖調(diào)節(jié)，也可增加抗氧化酶錳依賴性超氧化物歧化酶(MnSOD)和過(guò)氧化氫酶，抑制ROS產(chǎn)生，減輕糖尿病小鼠心臟損傷，同時(shí)使心肌細(xì)胞P53蛋白表達(dá)降低，抑制細(xì)胞凋亡，改善心臟功能[15]。Zhang等[16]研究顯示，DPP-4抑制劑阿格列汀干預(yù)糖尿病兔后，可減少線粒體ROS產(chǎn)生，抑制心室重構(gòu)，改善舒張功能。因此，GLP-1R激動(dòng)劑及DPP-4抑制劑均通過(guò)抑制氧化應(yīng)激，減少心肌損傷，改善心肌重構(gòu)。

4 改善能量代謝

心臟耗能居全身所有器官之首，心臟通過(guò)能量代謝將儲(chǔ)存在脂肪酸和葡萄糖中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，為心臟的收縮和舒張等耗能過(guò)程提供能量。脂肪酸是健康成年人心肌細(xì)胞優(yōu)選的能量底物，為心肌細(xì)胞提供60%～90%的能量，葡萄糖提供10%～40%的能量。胰島素是心臟葡萄糖代謝，特別是葡萄糖氧化的有效刺激物，可增加葡萄糖氧化，而胰高血糖素則增加心臟脂肪酸氧化，GLP-1R激動(dòng)劑誘導(dǎo)的胰島素和胰高血糖素分泌的增加和減少可能改變2型糖尿病病人的心臟能量代謝，有助于改善心功能，這可能是GLP-1R激動(dòng)劑誘導(dǎo)2型糖尿病病人心臟保護(hù)的一個(gè)潛在機(jī)制[17]。Aravindhan等[18]觀察GLP-1對(duì)正常和缺血再灌注大鼠葡萄糖和脂肪酸代謝的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在非缺血區(qū)代謝底物以脂肪氧化為主轉(zhuǎn)變?yōu)橐云咸烟呛推渌妓衔餅橹?；缺血區(qū)主要以糖酵解方式提供能量，以克服氧合減少時(shí)能量不足，這些發(fā)現(xiàn)在成年大鼠心肌細(xì)胞(CMs)中得到了進(jìn)一步證實(shí)，可增加葡萄糖利用率，降低脂肪酸氧化率。Nguyen等[19]在壓力負(fù)荷誘導(dǎo)的射血分?jǐn)?shù)保留心力衰竭(HFpEF)大鼠模型中發(fā)現(xiàn)，GLP-1使心臟代謝向依賴葡萄糖氧化轉(zhuǎn)變，增加葡萄糖氧化/脂肪酸氧化(GO/FAO)，改善左室舒張功能，但收縮功能未見明顯改善。GLP-1的這種有利作用在射血分?jǐn)?shù)減少心力衰竭中未體現(xiàn)。有研究發(fā)現(xiàn)，GLP-1增加葡萄糖攝取不依賴于胰島素分泌，而是通過(guò)增加心肌一氧化氮生成，p38絲裂原活化蛋白激酶(p38 MAPK)活性和葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白1(GLUT-1)易位實(shí)現(xiàn)的[20-21]。GLP-1除了對(duì)代謝底物有影響外，還能改善線粒體功能，降低線粒體ROS產(chǎn)生率，阻止線粒體膜去極化，減輕線粒體腫脹，增加線粒體呼吸功能，也可通過(guò)過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體γ共激活因子1α(PGC-1α)/核呼吸因子1(NRF1)/線粒體轉(zhuǎn)錄因子A(Tfam)信號(hào)途徑促進(jìn)線粒體的生物合成[16]。

5 調(diào)節(jié)自噬反應(yīng)

自噬是維持細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)的主要調(diào)節(jié)因子，可促進(jìn)不必要或功能失調(diào)的細(xì)胞成分，錯(cuò)誤折疊或聚集的蛋白質(zhì)及受損的細(xì)胞器(即線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng))溶酶體降解。自噬活性增強(qiáng)，可促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)循環(huán)和能量產(chǎn)生以維持細(xì)胞活力，但自噬增加或減少可能引起過(guò)度失調(diào)，導(dǎo)致功能障礙[22]。自噬是維持血管周圍脂肪組織(PVAT)生物功能所必需的，在肥胖病人中受到抑制，導(dǎo)致PVAT功能障礙，表現(xiàn)出炎癥特征，降低局部脂聯(lián)素和一氧化氮生物利用度，進(jìn)一步導(dǎo)致內(nèi)皮功能障礙。有研究顯示，阿格列丁通過(guò)GLP-1依賴性機(jī)制促進(jìn)PVAT的自噬作用，改善血管內(nèi)皮依賴性舒張功能，而不影響內(nèi)皮非依賴性舒張功能[23]。Cai等[24]首次證實(shí)GLP-1減弱過(guò)氧化氫(H2O2)誘導(dǎo)的自噬，H2O2通過(guò)激活ROS依賴的絲氨酸/蘇氨酸激酶(Akt)和細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶1/2(ERK1/2)信號(hào)通路促進(jìn)人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞(HUVECs)自噬，而GLP-1通過(guò)減少自噬體形成，預(yù)防氧化應(yīng)激誘導(dǎo)的內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙和自噬，GLP-1在早期對(duì)內(nèi)皮細(xì)胞的抗自噬作用可預(yù)防動(dòng)脈硬化。導(dǎo)致這種結(jié)果的差異，可能是由于氧化應(yīng)激造成自噬過(guò)度激活，自噬通量異常升高，引起功能障礙，GLP-1通過(guò)協(xié)調(diào)自噬平衡維持細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)。除影響內(nèi)皮功能外，Yu等[25]在心肌細(xì)胞中加入艾塞那肽和利拉魯肽，結(jié)果顯示其能促進(jìn)自噬，減輕高糖誘導(dǎo)的心肌損傷，且依賴于哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白/Unc-51樣激酶1(mTOR/ULK1)信號(hào)途徑，因此GLP-1通過(guò)影響自噬對(duì)抗高糖誘導(dǎo)的心肌損傷可能是通過(guò)調(diào)節(jié)mTOR實(shí)現(xiàn)的，而給予自噬抑制劑氯喹(CQ)或加入AMPK抑制劑化合物C(Comp C)后可逆轉(zhuǎn)利拉魯肽對(duì)糖尿病大鼠心功能的改善，說(shuō)明利拉魯肽通過(guò)AMPK途徑促進(jìn)自噬[26]。

6 抑制細(xì)胞凋亡

細(xì)胞凋亡是由于多種信號(hào)級(jí)聯(lián)被激活而發(fā)生的程序性死亡過(guò)程，是心血管疾病發(fā)生和發(fā)展的關(guān)鍵因素。生理?xiàng)l件下，細(xì)胞凋亡是破壞非必要細(xì)胞的一種防御機(jī)制；然而，過(guò)度的細(xì)胞凋亡導(dǎo)致病理性改變。因此，對(duì)凋亡途徑的藥物干預(yù)可能是治療心血管疾病的潛在治療策略，GLP-1可通過(guò)多種信號(hào)機(jī)制發(fā)揮抗凋亡作用，提高心肌細(xì)胞存活率。有研究顯示，DPP-4抑制劑西格列汀通過(guò)抑制肝激酶B1(LKB-1)/AMPK/蛋白激酶B(Akt)通路及激活糖原合成酶3β(GSK3-β)和p38α/MAPK預(yù)防糖尿病誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡和心肌病[27]。艾塞那肽通過(guò)血紅素加氧酶-1/核因子相關(guān)因子2(HO-1/Nrf-2)系統(tǒng)和磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)/Akt凋亡相關(guān)信號(hào)通路減輕高糖誘導(dǎo)的心肌細(xì)胞凋亡，提高細(xì)胞活力，表現(xiàn)為細(xì)胞凋亡率及促凋亡蛋白Bax和Caspase-3表達(dá)降低，抗凋亡蛋白Bcl-2表達(dá)升高[28]。GLP-1通過(guò)抑制JNK途徑阻止人心臟前體細(xì)胞凋亡。除了影響高糖誘導(dǎo)的凋亡外，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激可激發(fā)凋亡發(fā)生[29]，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡是心肌缺血再灌注損傷的主要原因。GLP-1通過(guò)抑制心肌細(xì)胞凋亡，減小心肌梗死面積[30-31]，減輕內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激誘導(dǎo)的缺氧/復(fù)氧損傷引起的細(xì)胞凋亡，發(fā)揮心臟保護(hù)作用，且這些作用可能與GLP-1R/PI3K/Akt信號(hào)通路激活有關(guān)[32]。

7 小 結(jié)

GLP-1作為一種新型的降糖藥，除發(fā)揮穩(wěn)定的降糖作用且不易引起低血糖癥狀外，大量研究表明GLP-1對(duì)心血管疾病的積極作用，但具體機(jī)制尚未明確，仍需大量的臨床和實(shí)驗(yàn)研究證實(shí)GLP-1對(duì)心血管疾病的保護(hù)效應(yīng)及其作用機(jī)制，為臨床治療提供更多的理論依據(jù)。