糖尿病已經(jīng)成為威脅人類生命健康的最大危害之一，其中2型糖尿病（T2D）為典型。大家都知道，糖尿病最典型的特征就是血糖異常升高。胰島素（Insulin）這是人體內(nèi)的天然降血糖物質(zhì)，胰高血糖素（Glucagon）它是一種提高血糖的物質(zhì)，它們相互平衡，調(diào)節(jié)體內(nèi)血糖的平衡。當(dāng)這種平衡被打破時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)高血糖。當(dāng)然，事實(shí)遠(yuǎn)沒(méi)有那么簡(jiǎn)單。參與血糖調(diào)節(jié)的因素有上千種。今天，固拓小編將介紹胰高血糖素樣肽1（GLP-1)它的發(fā)現(xiàn)為糖尿病的治療開(kāi)辟了一條大道。

  發(fā)現(xiàn)GLP1

  上世紀(jì)中后期，人們發(fā)現(xiàn)腸道提取物可以降低血糖。此外，將葡萄糖注射到腸道中比靜脈注射更能刺激胰島素的產(chǎn)生。這些發(fā)現(xiàn)使人們開(kāi)始研究腸道胰島素激素。20世紀(jì)70年代，人們發(fā)現(xiàn)了第一種腸道胰島素激素，葡萄糖依賴胰島素多肽（GIP），接著發(fā)現(xiàn)了第二個(gè)，GLP-1。20世紀(jì)80年代，人們解開(kāi)了前胰高血糖素（Proglucagon）氨基酸和基因序列(圖1)。可以看出，胰高血糖素嵌入更大的基因，而不是單一的基因。當(dāng)大基因表達(dá)肽鏈(稱為激素前體)時(shí)，由特定的酶切割，翻譯后修改，最終獲得不同的生物活性片段。

  Proglucagon主要表現(xiàn)在腸道、胰腺和后腦。前蛋白轉(zhuǎn)化酶1(PC1)含在腸道和腦細(xì)胞中，Proglucagon可以切割成Glicentin，Oxyntomodulin，GLP-1，GLP-胰島細(xì)胞中含有前蛋白轉(zhuǎn)化酶2(PC2)，可將Proglucagon切割成Glucagon和MPGF(圖1)。所以，人體血液中的GLP-1主要是通過(guò)腸道分泌而來(lái)的。

圖1人源前胰高血糖素的基因序列及各器官所表達(dá)的片段

  GLP1的生理作用

  GLP-一是腸道L細(xì)胞分泌，當(dāng)腸道受到營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的刺激時(shí)，會(huì)分泌大量的GLP-1。GLP-其作用取決于受體的作用——GLP-1R。GLP-1R在身體的各個(gè)組織中廣泛分布，不僅限于胰腺組織(圖2)。在胰腺α細(xì)胞中，GLP-1可以減少胰高血糖素的分泌，胰高血糖素在胰腺中的分泌。β細(xì)胞中，GLP-1可以促進(jìn)胰島素分泌，共同降低血糖，使GLP-1R成為治療糖尿病的重要目標(biāo)之一。此外，GLP-1可促進(jìn)β細(xì)胞增殖，同時(shí)保護(hù)其免受內(nèi)質(zhì)網(wǎng)壓力造成的死亡。在腸道內(nèi)，GLP-1可以刺激隱窩細(xì)胞的分裂增殖，促進(jìn)腸道生長(zhǎng)。腸道上皮淋巴細(xì)胞在GLP-1的作用下，能減弱炎癥反應(yīng)，保護(hù)腸道組織。在大腦中，GLP-1可以減少食欲，減少對(duì)某些食物的成癮行為，所以可以用來(lái)治療肥胖。在心血管系統(tǒng)中，GLP-1R還有表達(dá)方式，GLP-1具有心臟保護(hù)功能，可提高心率，增加心輸出量。

圖表2GLP-1的生理作用

  GLP1R激動(dòng)劑的研究狀態(tài)    

  Exendine-4是世界上第一種GLP-1R激動(dòng)劑。它實(shí)際上是一種毒蜥蜴唾液中的激素。它在一次偶然的機(jī)會(huì)中被發(fā)現(xiàn)具有降血糖的作用，其穩(wěn)定性遠(yuǎn)高于GLP-1，因此被開(kāi)發(fā)成一種叫做艾塞那肽的藥物（Exenatide），2005年在美國(guó)上市。

目前，世界上已有8種單獨(dú)使用的GLP-1R激動(dòng)劑獲批上市(表1)，主要用于治療糖尿病和肥胖。其中兩個(gè)來(lái)自中國(guó)，一個(gè)來(lái)自豪森制藥公司的聚乙二醇洛塞那肽（PEG-Loxenatide），另一種是仁會(huì)生物貝那魯肽（Beinaglutide），2019年和2016年在中國(guó)上市。這些激動(dòng)劑大致可以分為兩類，一類是包括貝那魯肽在內(nèi)的GLP-1衍生物。（Beinaglutide）、利拉魯肽（Lilaglutide）、阿必魯肽（Albiglutide）、司美格魯肽（Semaglutide）和杜拉魯肽（Dulaglutide），另外一種是艾塞那肽衍生物，包括利司那肽衍生物（Lixisenatide）還有聚乙二醇洛塞那肽（PEG-Loxenatide）。

  GLP-1R激動(dòng)劑的難點(diǎn)及對(duì)策

  GLP-1R激動(dòng)劑最大的困難是過(guò)短的半衰期。從整體結(jié)構(gòu)來(lái)看，目前的激動(dòng)劑屬于GLP-1類似的物體。即使是艾塞那肽也有一半以上的同源性和GLP-1。它們的區(qū)別在于使用不同的方法來(lái)改善半衰期。

圖3不同藥物提高半衰期的策略

  (1)防止DPP-4降解。為了防止DPP-4降解，這是最常用的方法，它的策略是在第二個(gè)N端氨基酸位置(Ala8)進(jìn)行修飾。這種結(jié)構(gòu)修飾已經(jīng)用于艾塞那肽、利昔那肽、塞馬魯肽、杜拉魯肽和阿比魯肽。

  (2)與白蛋白結(jié)合。Albilutide(葛蘭素史克)由兩個(gè)GLP-1分子與人類白蛋白結(jié)合而成，增加了GLP-1的水解穩(wěn)定性，減緩了腎臟的清除，半衰期延長(zhǎng)至120h。新生兒Fc受體通過(guò)pH依賴與白蛋白結(jié)合（FcRn）結(jié)合在一起，避免降解。內(nèi)皮細(xì)胞吞下藥物后，白蛋白與FcRn結(jié)合，因?yàn)閮?nèi)吞體是弱酸性的，GLP-1跟隨白蛋白從溶酶體中分離出來(lái)，然后返回質(zhì)膜，再次進(jìn)入全身循環(huán)(圖4)。

圖4白蛋白和IgG通過(guò)FcRn逃避降解（GLP-1與白蛋白或IgG融合可以延長(zhǎng)半衰期

  (3)脂肪酸?；?/span>。通過(guò)脂肪酸?；囟ǖ陌被釟埢梢源龠M(jìn)分子自締合，從而延長(zhǎng)藥物從注射部位的擴(kuò)散時(shí)間。此外，脂肪酸可以使人血清白。（HSA）可逆非共價(jià)結(jié)合，減緩腎臟清除。利拉魯肽和塞馬魯肽在半衰期分別達(dá)到12h和160h，這一策略得到了應(yīng)用。

  (4)聚乙二醇化。聚乙二醇（PEG）它是一種水溶性惰性聚合物，可以降低藥物的腎臟清除率，延長(zhǎng)半衰期。此外，它還可以增強(qiáng)水溶性，防止蛋白質(zhì)水解。PEG和藥物分子之間的連接可以是穩(wěn)定的，也可以是降解的。后者通常用于前藥。最重要的是，它不影響蛋白質(zhì)的折疊穩(wěn)定性。豪森的洛塞那肽（PEG-Loxenatide）使用這一策略。

  (5)與Fc融合。前面已經(jīng)提到了GLP-1和白蛋白的融合，可以避免溶解酶的降解。同樣的方法，GLP-1和IgG的融合可以達(dá)到相同的效果(圖4)。這種策略已經(jīng)應(yīng)用于杜拉魯肽，即將兩個(gè)GLP-1分子融入IgG4的Fc片段，增加了半衰期，同時(shí)由于分子量的增加，腎臟的消除也減少了。

  (6)緩釋劑。Bydureon?(阿斯利康)是艾塞那肽的緩釋。（ER）制劑，每周只需一次。艾塞那肽（exendin-4)將直徑為0.06mm的可生物降解微球混合，實(shí)現(xiàn)緩釋，這個(gè)微球包含50。:50的聚（D，L-丙交酯-共-乙交酯)（PLG）聚合物和蔗糖。在人體內(nèi)，PLG聚合物通過(guò)酯鍵的非催化水緩慢降解為乳酸和乙醇酸，最終以二氧化碳和水的形式消除。

  (7)口服制劑。眾所周知，多肽類藥物一般不能口服，因?yàn)槲杆釙?huì)直接降解，但塞馬魯肽已經(jīng)取得了突破。在Rybelsus?（諾和諾德）中，Semalutide與N-[8-（2-羥基苯甲酰）氨基辛酸鈉（SNAC）形成非共價(jià)連接，SNAC保護(hù)多肽免受酶和酸的降解，并加速其在胃中的定點(diǎn)釋放和吸收（圖5）。

圖5SNAC協(xié)助Semaglutide穿過(guò)胃壁

  總結(jié)

  從發(fā)現(xiàn)GLP-1到現(xiàn)在，已經(jīng)過(guò)去了半個(gè)世紀(jì)，它的出現(xiàn)為人類對(duì)抗糖尿病提供了新的途徑。如今，仍有大量的GLP-1R激動(dòng)劑進(jìn)入臨床試驗(yàn)，未來(lái)將迎來(lái)一場(chǎng)大爆發(fā)。讓我們拭目以待。

  寫(xiě)到最后:

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