GLP-1对血糖稳态调控作用特点及其机制

GLP-1对血糖稳态调控作用特点及其机制

马虹宇1隋宇玢2(1黑龙江省医院检验科黑龙江哈尔滨150001;2哈尔滨医科大学附属第一医院心内科黑龙江哈尔滨150001)

【中图分类号】R458+.5【文献标识码】A【文章编号】1672-5085(2012)33-0157-02

胰高血糖素样肽-1(Glucagon-likepeptide,GLP-1)是30个氨基酸构成的多肽。GLP-1与胰高血糖素的氨基酸序列有50%同源性,故而得名。它是由含有160个氨基酸残基的胰高血糖素原,在胰岛α细胞内被酶解为29氨基酸的胰高血糖素,而在肠粘膜L细胞(它主要分布于回肠和结肠粘膜)内被酶解为30氨基酸的GLP-1。

GLP-1是参与血糖稳态调控的重要的消化道激素。对GLP-1生物学作用的基础研究与临床应用已取得突破性进展,对2型糖尿病的治疗开辟了崭新的途径。现仅就GLP-1对血糖调控作用的特点与机制,简要综述如下。

一.GLP-1对血糖调控作用的特点[1-6]

1.GLP-1降糖作用呈高度的葡萄糖浓度依赖性

GLP-1具有明显降糖作用,主要通过促进胰岛β细胞分泌胰岛素,和抑制α细胞分泌胰高血糖素。GLP-1的降低血糖作用严格依赖于血糖浓度,即在血糖水平升高的情况下,GLP-1才能发挥其降糖作用,血糖浓度越高,GLP-1的降糖作用越强,而血糖浓度降至正常或偏低,则基本上不再发挥作用。当血糖降至4mmol/L时,外源GLP-1已无降糖作用。GLP-1的这一特性,能保障将高血糖降至正常水平并保持相对稳定而不发生低血糖。

2.GLP-1的降糖作用在餐后最强

进餐引起GLP-1的大量分泌。在餐后30-60分钟,GLP-1分泌量最多,进而发挥有效的降糖作用。食物在肠内的消化产物中,葡萄糖是GLP-1分泌的最强刺激物。GLP-1的基础水平约为(0.4-1.4)x10-12mol/L,餐后GLP-1水平迅速上升,在30-60分钟,可达峰值,约为(10-12)×10-12mol/L。这一特点,GLP-1在维持餐后血糖稳定上起着重要作用;对以餐后高血糖为主的2型糖尿病的发生机制的探讨与临床治疗具有重要的价值。

3.GLP-1抑制β细胞凋亡,促进β细胞再生与增殖,增加细胞数量,增强合成胰岛素的能力。

研究显示,敲除GLP-1受体基因的糖尿病大鼠,其β细胞凋亡数比对照组高2.7倍,应用GLP-1受体激动剂,可减轻细胞和脂质诱导的β细胞凋亡。结果表明,激活GLP-1受体信号途径与β细胞凋亡有关。另有实验证明,GLP-1通过抑制β细胞DNA片段的断裂,提高抗凋亡蛋白Rel-2和Rel-xl的水平,从而减轻β细胞凋亡。

4.GLP-1降低血糖作用维持时间短

天然的GLP-1半衰期很短,约1-1.5分钟,在体内很容易被二肽基酶Ⅳ(DDP-Ⅳ)降解失活,因而限制了它的临床应用。

近年来,着重研制了在体内能抵抗DDP-Ⅳ分解,而使其作用时间延长,而又具有高效能的GLP-1类似物,用于临床治疗2型糖尿病。目前,这类药物已研制几种,如艾塞那肽(exenatide)和利拉鲁肽(liraglutide)。其主要特点是通过改造(替代)分子中的某一位的氨基酸,从而提高对DDP-Ⅳ的抵抗力,延长半衰期与作用时间;提高与GLP-1受体亲和力,增强降糖作用。

另外,近年又研制了DDP-Ⅳ抑制剂,如西格列丁,选择性作用DDP-Ⅳ,通过与DDP-Ⅳ活性基因结合并抑制其活性,从而提高体内GLP-1水平,延长其降糖作用时间。

5.GLP-1.抑制胃排空,增强饱食感,延缓与减少葡萄糖吸收。

实验证明,GLP-1可作用下丘脑,产生中枢性饱食感,从而减少食物摄入量,使体重减轻。另外,GLP-1还能抑制高血糖诱导的肝糖原分解,从而减少葡萄糖释放入血。

二.GLP-1促进胰岛素分泌作用[6,7]

有关GLP-1与促进β细胞胰岛素分泌作用的分子机制研究证明,GLP-1是通过与β细胞表面的特异性受体相互作用,再通过复杂的受体后信号机制,实现对胰岛素分泌的调控。

gLP-1受体是Ⅱ型G蛋白偶联受体。当GLP-1与β细胞表面受体结合(与GLP-1的C端有关)后,通过G蛋白激活腺苷酸环化酶(AC),生成cAMP,进而激活蛋白激酶A(PKA)和cAMP调节的鸟嘌呤核苷酸交换因子Ⅱ(cAMP-GEFⅡ).这两类蛋白通过一系列分子机制介导GLP-1促进胰岛素分泌,如激活K+通道,诱发内K+外流,膜去极化,产生膜电位变化,激活Ca2+通道,诱导Ca2+内流,细胞内Ca2+增加,最终促进胰岛素分泌。

在整个分子转导过程中,GLP-1都与葡萄糖呈协同作用,只有二者都达到一定的阈值时,才能影响膜电位和胞内Ca2+浓度,从而促进胰岛素的分泌。二者缺一不可,只有二者同时存在,才能激活β细胞分泌胰岛素。

综上,虽然早在1987年就发现GLP-1的生物学作用,但在近十年来,对GLP-1与2型糖尿病的关系,以及GLP-1类似物与DDP-Ⅳ抑制剂的研究,取得了重大进展,为2型糖尿病的治疗开创了一条新路。

参考文献

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[6]郭晓惠,等.GLP-1类似物研究进展与应用前景,中国医学论坛报,2012,C11.

[7]宁光.解析GLP-1葡萄糖浓度依赖性降糖,中国医学论坛报,2009,C18.

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