2型糖尿病已成為嚴重的全球性健康問題，患病率急速增加，且80%患者來自中低收入國家。根據(jù)世界糖尿病聯(lián)盟（IDF）統(tǒng)計，2013年中國糖尿病患者達9840萬，位居全球第一。在我國患病人群中，以2型糖尿病為主，占90.0%以上，且多數(shù)患者控制不佳。因此，糖尿病的治療仍面臨巨大挑戰(zhàn)。腸道內環(huán)境的改變，尤其是腸道激素水平及作用的改變在糖尿病發(fā)病過程中發(fā)揮的作用，越來越受到專家的關注。2型糖尿病患者發(fā)病過程中腸促胰素（incretin）水平及功能的改變已成為當下糖尿病治療的熱點話題。因此，以腸促胰素為基礎的治療方案成為近年來糖尿病研究領域的熱點方向之一，其不同于傳統(tǒng)降糖藥的獨特機理和獲益為糖尿病治療開辟了新的途徑。

　　1.GLP-1的認識

　　1.1腸促胰素的發(fā)現(xiàn)

　　1932年，LaBarre首次提出“腸促胰素”這一概念，用于描述一種可降低血糖但不會引起胰腺外分泌的腸道上段黏膜提取物。1964~1967年，Elriek等至少3個各自獨立的研究小組發(fā)現(xiàn)，盡管靜脈注射葡萄糖可達到比口服葡萄糖更高的血糖水平，但口服葡萄糖刺激胰島素分泌反應的效應大于靜脈注射葡萄糖，這種額外效應被稱為“腸促胰素效應”。1971年，Brown從小腸黏膜中分離出第一種腸促胰素——葡萄糖依賴性促胰島素分泌多肽（glucose-dependentinsulinotropicpeptide，GIP）。1985年，胰高血糖素樣肽-1（glucagon-likepeptide-1，GLP-1）也從腸黏膜中被分離提取出來，成為被證實的第二種也是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最后一種腸促胰素。

　　1.2腸促胰素的結構與作用機制

　　腸促胰素導致的胰島素分泌至少占口服葡萄糖后引起的胰島素分泌總量的50%以上，在正常機體的血糖調節(jié)過程中起著重要作用。GIP是含有42個氨基酸序列的單肽，通過gip基因編碼的含153個氨基酸的前體修飾而成，由十二指腸和空腸上段的腸內分泌細胞K細胞分泌。GLP-1源于胰高血糖素原前體，通過激素原轉化酶（PC1/3）剪切而成，主要由遠段腸道如回腸和結腸中的L細胞分泌。循環(huán)中GLP-1有GLP-1（7-37）和GLP-1（7-36）兩種形式，它們僅有一個氨基酸不同，約80%循環(huán)活性GLP-1是GLP-1（7-36）酰胺。GIP和GLP-1作為兩種主要的腸促胰素，均以葡萄糖濃度依賴性方式促進胰島素分泌，參與機體血糖穩(wěn)態(tài)調節(jié)。

　　研究發(fā)現(xiàn)，2型糖尿病患者普遍存在腸促胰素效應減弱，原因包括腸促胰素分泌減少和受體/受體后信號轉導通路受損。在2型糖尿病患者中，血漿中GIP濃度保持正?；蛏?，但促胰島素分泌的效應缺失。雖然胰島β細胞對GIP反應減弱的具體機制尚未闡明，但近來研究顯示高血糖可能通過下調GIP受體（GIPR）的表達/活性，從而改變這種促胰島素分泌的生理反應。也正因如此，GIP/GIPR不能成為2型糖尿病治療的靶點。相反，2型糖尿病患者胰島細胞對GLP-1的反應性依然存在，輸注外源性GLP-1可提高患者體內的胰島素分泌水平，使血糖恢復正常水平。因此，增加GLP-1濃度是解決2型糖尿病患者腸促胰素效應減弱的一種合理策略。從病理生理學和治療學來說，GLP-1比GIP更有意義，因此成為2型糖尿病的重要治療靶點。

　　2.GLP-1的生理作用

　　GLP-1的主要生理分泌刺激物為食物，進食后腸腔內的營養(yǎng)物質能直接刺激遠端回腸和結腸粘膜上的L細胞釋放GLP-1。GLP-1通過與其特異性受體結合發(fā)揮生理效應。GLP-1受體廣泛分布于全身多個器官或組織，除胰腺外，還包括中樞神經(jīng)系統(tǒng)、胃腸道、心血管系統(tǒng)、肝臟、脂肪組織、肌肉等，具有多重生物學效應。

　　2.1胰島素

　　GLP-1除可呈葡萄糖濃度依賴性刺激胰島β細胞分泌胰島素，其具體的信號通路過程為：①GLP-1類似物與β細胞表面受體結合后，通過刺激G蛋白而激活腺苷酸環(huán)化酶（AC），導致環(huán)磷腺苷（cAMP）濃度升高，進而激活蛋白激酶A（PKA）和cAMP調節(jié)的鳥嘌呤核苷酸交換因子Ⅱ（cAMP-GEFⅡ，也稱作Epac2）；②葡萄糖通過GLUT1/2轉運蛋白進入β細胞并轉化為ATP；③ATP在AC作用下也可生成cAMP，進一步增加其濃度；④葡萄糖代謝導致ATP/ADP比值升高，ATP依賴的鉀通道（K+ATP）關閉，從而導致β細胞膜去極化；⑤GLP-1激活的PKA和Epac2進一步抑制K+ATP和Kv通道，防止細胞膜復極化；⑥β細胞膜去極化引起電壓依賴性鈣通道（VDCC）開放，鈣離子內流；⑦PKA和Epac2還可敏化內質網(wǎng)（ER）上的多亞基鈣通道，促進胞內儲備鈣的釋放；⑧細胞內游離鈣離子濃度增加，觸發(fā)含胰島素的囊泡通過胞吐作用釋放胰島素（圖1）。

　　在整個信號轉導過程中，雖然GLP-1與其受體結合是觸發(fā)G蛋白耦聯(lián)受體激活級聯(lián)反應的第一步，但如果缺乏葡萄糖協(xié)同作用，早在分泌胰島素之前就會有若干條信號通路被阻斷。其中最重要的是K+ATP通道，GLP激活PKA介導的SUR1亞基磷酸化是葡萄糖依賴性的，ADP濃度升高可抑制PKA介導的SUR1磷酸化過程，從而阻斷GLP-1的促胰島素分泌作用。此外，無論是GLP-1介導的VDCC鈣內流，還是GLP-1介導的鈣誘導的鈣釋放（CICR），都需要VDCC首先被激活，而后者需要葡萄糖刺激才能引起β細胞膜去極化。實際上，在由葡萄糖觸發(fā)的胰島素分泌過程中，GLP-1及其類似物只是起到一個促進和放大的作用，當葡萄糖濃度低于一定閾值時，自然就不能發(fā)揮其作用。

　　此外，GLP-1可補充β細胞胰島素儲存量，并通過增加胰島素mRNA穩(wěn)定性、基因轉錄與生物合成防止β細胞耗竭；促進β細胞增殖和再生，抑制其凋亡，在維持β細胞數(shù)量和功能上發(fā)揮重要作用。同時，GLP-1還可與胰島α細胞上的受體結合，通過直接作用或生長抑素的旁分泌作用，抑制胰高血糖素分泌，具有對胰島素和胰高血糖素的雙重調節(jié)作用。

　　2.2胰高血糖素

　　GLP-1抑制胰高血糖素從胰島α細胞釋放，重建更符合生理的胰島素/胰高血糖素比值，在正常人體中GLP-1使胰高血糖素下降的幅度小于糖尿病患者。GLP-1直接作用于胰島細胞或通過刺激胰島素和生長抑素的分泌間接抑制空腹及餐后胰高血糖素的分泌，以減少糖異生和糖原分解，使肝葡萄糖生成減少，血糖下降，這種作用部分是不依賴于胰島素的。Nauck等報道2型糖尿病患者注入GLP-1可明顯抑制胰高血糖素，使血糖正常，而且GLP-1抑制胰高血糖素分泌的作用在空腹血糖正常時消失，因此減少了低血糖的發(fā)生。

　　2.3中樞神經(jīng)系統(tǒng)

　　GLP-1可與下丘腦弓狀核和其他負責調節(jié)食物攝取區(qū)域的受體結合，發(fā)揮抑制食欲、增加飽腹感等作用，從而減少攝食。在中樞，來自胃腸道的感覺信號經(jīng)由迷走神經(jīng)傳入纖維輸送至下丘腦弓狀核和室旁核，弓狀核中有對瘦素敏感的兩種不同的神經(jīng)元：使食欲減退的POMC/CART神經(jīng)元和使食欲增強的NPY/AGRP神經(jīng)元。血循環(huán)中的瘦素通過刺激POMC/CART神經(jīng)元和抑制NPY/AGRP神經(jīng)元而使食欲迅速減退。由于POMC/CART神經(jīng)元受損后，GLP-1的厭食作用消失，因而GLP-1受體可能位于POMC神經(jīng)元，神經(jīng)解剖學的發(fā)現(xiàn)也支持這種可能性。而GLP-1受體激動劑周圍給藥的研究提示，引起食欲減退的GLP受體也可能在弓狀核以外，最有可能位于血腦屏障以外，因為GLP-1不易滲透進入腦內。在外周組織，回腸和結腸的大部分GLP-1結合位點存在于來自結狀神經(jīng)節(jié)的迷走神經(jīng)纖維，但是，經(jīng)迷走神經(jīng)傳入并非GLP-1信號進入中樞神經(jīng)系統(tǒng)的唯一途徑，因為所有無血腦屏障的區(qū)域均有高密度的GLP-1受體。因此，GLP-1周圍給藥可能通過迷走神經(jīng)及對最后區(qū)和正中隆起的直接作用來激活調節(jié)食欲的中樞通路；給藥后，最后區(qū)、亞最后區(qū)及孤束核的背內側部分均受到激活。此外，GLP-1對中樞神經(jīng)系統(tǒng)具有直接保護作用，可促進神經(jīng)細胞的軸突生長和存活，抵御興奮性細胞死亡和氧化應激，降低腦內β淀粉樣多肽（Aβ）水平，改善膽堿能神經(jīng)傳遞，維持神經(jīng)細胞內鈣穩(wěn)態(tài)。

　　2.4胃腸道

　　GLP-1可延緩胃排空和腸道蠕動，并抑制胃酸和五肽胃泌素分泌，從而減少餐后血糖漂移和減輕體重。其延緩胃排空的機制現(xiàn)主要認為是通過迷走神經(jīng)介導的中樞機制：研究發(fā)現(xiàn)，去除迷走傳入神經(jīng)后，GLP-1對胃排空的抑制作用消失。GLP-1抑制胃酸分泌的機制可能通過迷走神經(jīng)介導，或直接作用于胃壁細胞上的GLP-1受體，也有學者認為多肽YY激素（PYY）也參與了這種作用，因為PYY和GLP-1是由L細胞平行分泌的。

　　2.5心血管系統(tǒng)

　　人類心肌細胞和血管中存在GLP-1受體，研究發(fā)現(xiàn)GLP-1可能具有廣泛的心血管作用。對心臟和血管的作用包括改善血管內皮功能、保護缺血心肌及其再灌注損傷、改善心肌能量代謝以及增加心肌收縮力等；對血壓的影響則表現(xiàn)為降低收縮壓，且不影響心率。

　　GLP-1對心血管系統(tǒng)的保護作用可分為直接和間接兩種機制。直接作用包括：①改善內皮細胞功能，可通過部分激活AMP活化蛋白激酶來增加NO的產(chǎn)生，抑制NF-κB的活化和產(chǎn)生，對血管內皮細胞產(chǎn)生抗炎保護作用，或通過抑制脂質過氧化有效減少內皮細胞凋亡，或通過抑制血小板源性生長因子誘導的平滑肌細胞增殖來減少血管損傷后的內皮增厚，也可能通過增加血管內皮生長因子自分泌來促進內皮祖細胞的增殖和分化；②抑制動脈粥樣硬化進展，可通過cAMP/PKA途徑抑制脂多糖誘導的TNF-α和MCP-1的mRNA表達，抑制NF-κB中組成部分p65的核轉位，從而抑制巨噬細胞對炎癥的反應，減少單核巨噬細胞向動脈內皮細胞的黏附、聚集，減緩動脈粥樣硬化損傷；③保護心肌細胞和改善心功能，具有增強心肌收縮力、改善心肌葡萄糖代謝、改善缺血后再灌注損傷等多種效應，其機制可能與cAMP-PKA途徑及再灌注損傷激酶信號相關的促生存激酶途徑有關，包括PI3K、Akt、MAPK、過氧化物酶體增殖物激活受體β/δ（PPARβ-δ）、核因子E2相關因子-2（Nrf-2）、血紅素加氧酶-1（HO-1）等；④降低血壓，機制可能是由于其抗炎、抗氧化作用改善了內皮細胞功能，增強了血管的彈性，也可能是因為GLP-1及其代謝產(chǎn)物具有直接舒張血管的作用，此外GLP-1抑制鈉離子重吸收，促進尿鈉排泄在血壓調控方面可能也發(fā)揮著一定的作用。間接作用則通過降低血糖、調節(jié)血脂、減輕體重和改善胰島素抵抗等來改善心血管危險因素。

　　2.6肝臟

　　GLP-1與肝臟細胞上的受體結合，可能通過刺激cAMP生成來抑制肝臟葡萄糖生成。此外，GLP-1的肝臟保護作用可能包括通過調節(jié)胰島素信號通路直接降低肝臟脂肪變性、或通過激活AMP活化蛋白激酶從而減少肝臟脂肪生成，還可能具有減少炎癥和降低促纖維化細胞因子的作用。

　　GLP還可調節(jié)脂肪代謝和脂肪能量攝取，降低甘油三酯水平；刺激肌肉葡萄糖攝取；通過誘導鈉尿排泄和利尿作用起到腎臟保護作用等。

　　3.以GLP-1為基礎的藥物研發(fā)策略

　　天然GLP-1的半衰期很短，僅為1~2min，釋放后被二肽基肽酶-4（DPP-4）快速分解而失去促胰島素分泌活性，不能達到2型糖尿病治療濃度水平。為了適合臨床長期應用，可通過兩種途徑來增加其血漿水平和效能：第一，對GLP-1進行結構修飾，使其不易被DPP-4快速降解；第二，抑制DPP-4活性，從而延緩內源性GLP-1的降解。目前臨床上基于這兩種研發(fā)策略的藥物包括兩類，一類為DPP-4抑制劑，一類為GLP-1受體激動劑。兩類藥物均已在我國上市，且開展了一定的臨床研究。

　　4.進食或降糖藥物對GLP-1分泌的影響

　　4.1食物中的不同成分對GLP-1的刺激作用不同

　　碳水化合物尤其是葡萄糖，是最強有力的刺激GLP-1分泌的食物成分。其他碳水化合物也可刺激GLP-1分泌，但程度不及葡萄糖。人類研究發(fā)現(xiàn)，以糙米或大麥形式提供的復合碳水化合物形式對GLP-1的刺激作用不如單純葡萄糖；其他單糖例如果糖等對GLP-1的刺激作用也較弱。我國學者在初診2型糖尿病患者中研究等熱量不同成分食物的影響，結果也支持碳水化合物較其他類型食物（脂肪和蛋白質）更能優(yōu)先促進腸道分泌GLP-1。

　　脂肪也是GLP-1分泌的主要刺激物，且刺激程度與脂肪的熱含量成正比。此外，脂肪酸飽和程度也會影響GLP-1的分泌。體外研究發(fā)現(xiàn)長鏈單不飽和脂肪酸比飽和脂肪酸更易刺激GLP-1分泌，人體研究也發(fā)現(xiàn)橄欖油比黃油的促GLP-1分泌作用更強。

　　目前關于蛋白質對GLP-1分泌的刺激作用存在爭議。雖然有研究發(fā)現(xiàn)在正常體重和肥胖者中，谷氨酸能促進GLP-1分泌，但也有很多研究得出了陰性結果。

　　4.2降糖藥物對GLP-1分泌的影響

　　4.2.1阿卡波糖

　　我國糖尿病患者的最主要表型特點就是餐后高血糖比例高，在新診斷的糖尿病患者中，單純餐后血糖升高者占近50%，這可能與中國人飲食結構以碳水化合物為主有關。傳統(tǒng)觀念認為α-葡萄糖苷酶抑制劑通過競爭性抑制小腸的α-葡萄糖苷酶，減緩腸道碳水化合物的吸收，從而降低餐后高血糖。然而，隨著對GLP-1的研究的進一步深入，α-葡萄糖苷酶抑制劑這種延緩食物吸收的作用是否會促進小腸下段L細胞分泌GLP-1引起了研究者的關注。

　　目前多項研究發(fā)現(xiàn)阿卡波糖能促進GLP-1的分泌。2014年由楊文英教授牽頭最新發(fā)表的MARCH研究發(fā)現(xiàn)，阿卡波糖在有效控制血糖的同時，還能顯著增加血漿中GLP-1的濃度（P<0.01），且將峰濃度延遲至餐后2h以上。Seifarth等發(fā)現(xiàn)，2型糖尿病患者在口服蔗糖100g后15~30min，血漿GLP-1（7-36）水平達到峰值，1h后濃度開始下降，但同時服用阿卡波糖100mg可顯著延遲GLP-1（7-36）水平下降，直至整個研究結束的360min里GLP-1（7-36）水平均顯著高于基線，而同時服用安慰劑的患者GLP-1（7-36）水平升高僅維持至210min（P=0.03）。該研究提示，2型糖尿病患者應用阿卡波糖可增加并延長GLP-1的分泌。En?等在健康志愿者中的研究也發(fā)現(xiàn)，阿卡波糖100mg可延緩固體膳食的胃排空，通過延緩或抑制碳水化合物的吸收來增加膽囊收縮素（CCK）、GLP-1和PYY的釋放。阿卡波糖刺激的GLP-1分泌增加在抑制混合食物的胃排空中起著重要作用，CCK和PYY則起輔助作用。

　　阿卡波糖作為第一個α-葡萄糖苷酶抑制劑已在臨床上應用多年，以上關于GLP-1的新證據(jù)為其作用機制提供了新的可能解釋，除延緩腸道碳水化合物吸收而直接發(fā)揮降低餐后血糖的作用外，滯留在腸道的食物也可通過刺激GLP-1的分泌來發(fā)揮更多作用，這也為阿卡波糖業(yè)已證實的體重獲益、心血管獲益等多重效應提供了合理的解釋。

　　4.2.2雙胍類藥物

　　二甲雙胍對腸促胰素的影響可能是其降糖效應的機制之一。Thondam等研究發(fā)現(xiàn)，二甲雙胍治療肥胖2型糖尿病患者3個月，伴隨著餐后GLP-1水平的顯著升高。另外，在MARCH研究中同樣證實二甲雙胍可增加糖尿病患者GLP-1的分泌。但與阿卡波糖不同的是，其促進分泌的GLP-1在餐后2h開始回落，而阿卡波糖組促進的GLP-1在餐后2h仍處于上升趨勢。二甲雙胍促進GLP-1分泌的具體機制尚未闡明，有研究者認為，二甲雙胍可能是通過抑制DDP-4而增加GLP-1水平的，但也有研究提示二甲雙胍可直接增強GLP-1的合成。

　　5.總結

　　腸促胰素的發(fā)現(xiàn)為糖尿病發(fā)病機制和治療研究提供了新的靶點和思路，也讓我們可以從全新的角度重新審視傳統(tǒng)降糖藥的作用機制。目前臨床基于GLP-1的研發(fā)藥物包括GLP-1受體激動劑及DPP-4抑制劑，二者的臨床療效已在臨床得到證實。另外，研究發(fā)現(xiàn)食物及某些降糖藥物，如阿卡波糖及二甲雙胍也可促進生理性GLP-1的分泌。這也部分解釋了這些藥物在某些臨床獲益，如降糖、體重降低及心血管獲益等。然而，這些只是機制方面的推測，具體的相關性還需進一步深入研究。另外，隨著GLP-1類藥物的臨床使用，其安全性有待進一步驗證。