DPP-4抑制剂:基础与临床进展
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第三章 DPP-4抑制剂的作用机制

一、2型糖尿病的发病机制——一种双激素缺陷的疾病

人体的血糖稳态是胰岛素和胰高血糖素两种激素共同作用的结果。在进食状态下,血糖有上升趋势,此时胰岛素占有主导地位,促进葡萄糖氧化和糖、蛋白质和脂肪三大营养素的合成代谢,以降低血糖水平。在空腹状态下,胰高血糖素占主导地位,促进糖原分解及糖异生,将空腹血糖控制在机体的承受范围,避免低血糖的发生。正是胰岛α细胞分泌的胰高血糖素和β细胞分泌的胰岛素两种激素的协同和对立作用,将人体血糖维持在正常范围以内。2型糖尿病是α和β细胞激素分泌缺陷的结果。早在1975年,两位学者Unger和Orci提出了“双激素假说”以解释高血糖的原因,认为除了相对或绝对胰岛素不足外,高胰高血糖素血症也在2型糖尿病发病机制中起重要作用。

(一) β细胞功能缺陷

β细胞胰岛素分泌的绝对或相对不足作为2型糖尿病发病的重要机制已被糖尿病学界广为接受。英国前瞻性糖尿病研究(UKPDS)显示,在2型糖尿病被诊断时,患者就已经丧失了约50%的β细胞功能,而且β细胞的功能随着糖尿病病程延长而不断减退。这一发现得到了大量研究的证实,来自患者胰腺活检或器官捐赠者的胰腺组织病理学研究显示,在空腹血糖受损者即发现β细胞量的异常;在2型糖尿病患者可见β细胞量减少达40%~60%。β细胞量的减少主要源于细胞凋亡的增加。由于凋亡增加,β细胞数量减少,功能失调,导致胰岛素分泌减少。胰岛素原作为胰岛素的一种前激素,主要是通过C肽来形成和维持胰岛素分子的稳定性和完整性的,在糖耐量正常情况下,胰岛素原仅占空腹总胰岛素免疫反应物的7%~10%,而在糖尿病人群可占28%甚至更多。幸运的是,β细胞功能的恶化并非完全不可逆,受损的β细胞功能仍具有逆转的可能性,特别是在疾病的早期。Defronzo在2009年提出糖尿病的治疗策略是在疾病早期针对β细胞进行保护,药物治疗结合饮食、运动控制来遏制甚至逆转β细胞衰竭,并基于已知的病因进行包括降糖在内的多种治疗。但值得一提的是,早期通过正确的治疗干预,β细胞的衰亡是部分可逆的。随着胰岛β细胞衰亡的不断加剧,残余有功能的β细胞会代偿性的分泌更多的胰岛素,但这种代偿机制在2型糖尿病进展的过程中也会逐渐丧失。

(二) α细胞功能缺陷

一直以来,大量的研究聚焦于β细胞功能障碍所致胰岛素分泌模式或水平的下降在糖尿病发生中的重要作用,关于α细胞功能紊乱在糖尿病发生中的作用并未引起足够的重视。而早在20世纪70年代,Liljenquist等的研究已经发现胰高血糖素在肝糖产生的调解中发挥着重要的作用,使用生长抑素抑制胰高血糖素的浓度至50%以下,而同时维持循环中恒定的胰岛素浓度,则肝糖产生下降接近75%,而内源性葡萄糖产生增加是导致2型糖尿病患者空腹及餐后高血糖的重要原因。Ward等进一步证实α细胞功能障碍在2型糖尿病发生中发挥着重要的作用。其研究发现,与正常人群相比,2型糖尿病患者中α细胞对葡萄糖调控作用的敏感性下降,高血糖抑制胰高血糖素分泌的作用减弱,导致胰高血糖素持续分泌增加,导致高胰高血糖素血症。除此之外,在糖耐量受损阶段,体内已经存在α细胞功能障碍。在一项前瞻性研究中显示,基线时标准的静脉精氨酸刺激后胰高血糖素不适当分泌是3年后发生IGT的预测因素之一。另一项长达12年的前瞻性研究更是证实了在发生IGT之前较长时间内存在β细胞功能障碍的同时存在α细胞功能障碍。鉴于α细胞功能紊乱在2型糖尿病发生中同样发挥重要作用,寻找新的可同时纠正α及β细胞功能紊乱的药物将在糖尿病的治疗中具有里程碑的作用。