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1、肠促胰素作用的药理学、生理学及机制肠促胰素作用的药理学、生理学及机制 肠促胰素肠促胰素的的生物学作用生物学作用 胰腺胰腺 GLP-1 增加葡萄糖依赖的胰岛素分泌，并且抑制胰高血糖素分泌（Drucker，2006） 。此 外，GLP-1 增加胰岛素合成，增加葡萄糖抵抗的 细胞对葡萄糖的敏感性，促进 细胞增殖 和新生，抑制 细胞凋亡。GLP-1 抑制 细胞分泌胰高血糖素的机制具有争议性。尽管 细胞的小细胞亚群表达 GLP-1R 受体，但 GLP-1 很可能是通过一种或更多种 细胞产物来 抑制胰高血糖素分泌， 如胰岛素、 GABA 或锌。 然而， 在 C 肽阴性的 T1DM 受试者中， GLP-1R
2、 激动剂能明显地抑制胰高血糖素分泌（Dupre 等人，2004） ，说明 细胞并不是介导 GLP-1 产生胰高血糖素稳定作用的根本性因素。应用生长激素抑制素受体 2（SSRT2）拮抗剂以及 Ssrt2-/-小鼠进行的实验证明，GLP-1 对 细胞的抑制作用是间接的，由生长激素抑制素依赖 的机制介导（de Heer 等人，2008） 。 细胞中的GLP-1R信号传导通路 TCF7L2是一种由Wnt/-连环蛋白通路激活的转录因 子，在 细胞的生理学中发挥关键作用，Tcf7l2 基因变异是目前已知的导致 细胞功能异常 及引起 T2DM 的最大基因风险因素（Grant 等人，2006） 。Exendi
3、n-4（Ex-4；2nM）可刺激 INS-1 细胞和小鼠离体胰岛出现经典的 Wnt 信号传导，GLP-1R 拮抗剂 Ex-9 可阻滞该作用 （Liu 和 Habener，2008） 。刺激 GLP-1R 可增加 -连环蛋白磷酸化和稳定化，该作用通过对 AKT 和 ERK1/2 抑制敏感的 cAMP/PKA 通路实现，并且可增加 -连环蛋白/TCF7L2 介导的 细胞周期蛋白 D1 mRNA 转录，使 细胞增殖增加（图 4） ；在 INS-1 细胞中，GLP-1R 依赖 的 细胞增殖可被以 -连环蛋白为耙点的小片段干扰 RNA（siRNA）抵消，或在转染负显 性 TCF7L2 逆转录病毒后终止（
4、Liu 和 Habener，2008） 。值得注意的是，Ex-4 明显增加小鼠 胰岛和 INS-1 细胞的 Wnt-4 RNA 和蛋白水平，敲除 Wnt-4 减少 GLP-1R 依赖的细胞增殖 （Heller 等人，2011） 。相似地，免疫组化分析显示糖尿病患者胰腺表达的 TCF7L2 和肠促 胰素受体的基础水平下降。在灌流实验中，敲除 Tcf7l2 mRNA 转录可减少非糖尿病受试者 胰岛 Glp1r mRNA 的表达，降低 GLP-1R 蛋白免疫活性，抵消 GLP-1 依赖的胰岛素分泌的 增加（Shu 等人，2009） 。与以上结果一致的是，缺失胰腺特异性基因 Tcf712 的小鼠 细胞
5、 功能受损， 胰岛的Glp1r表达减少， 离体胰岛在GLP-1刺激下释放胰岛素的功能缺陷 （da Silva Xavier 等人，2012） 。小鼠的胰岛若缺失鸡卵清蛋白上游启动子转录因子 II（COUP-TFII） 表达，同样可导致 Glp1r 和 Pdx1 mRNA 的转录水平降低， 细胞数量减少，使 GLP-1R 依 赖性诱导的-连环蛋白及靶基因如细胞周期蛋白D1和轴蛋白2的过程 （Boutant等人， 2012） 出现障碍。因此， 细胞内的 TCF7L2/Wnt 通路是 GLP-1 在细胞中发挥作用的重要靶点。 Tcf712 基因（rs7903146 含有 TT 或 TC）出现单核苷酸
6、多态（SNPs）的非糖尿病受试者 口服葡萄糖后，胰岛素分泌降低，而静脉注射葡萄糖则没有该应答，血液循环中的 GLP-1 水平、GIP 水平或胰岛素敏感性未发生变化，这与 TCF7L2 的减少可导致 细胞对肠促胰素 应答能力受损的理念一致（Villareal 等人，2010） 。糖尿病相关 Tcf7l2 变异等位基因的非糖 尿病携带者， 在高糖钳夹期间， 接受外源性 GLP-1 输注时， 细胞的应答功能正常 （Smushkin 等，2012） 。相反，rs7903146 或 rs12255372 非糖尿病携带者，在口服葡萄糖或与食用其他 混合食物后，胰岛素分泌降低，在高糖钳夹期间，接受外源性 G
7、LP-1 和 GIP 输注诱发的胰 岛素促泌作用受损（Pilgaard 等，2009；Schafer 等，2007） 。虽然 TCF/Wnt 信号传导参与控 制肠道胰高血糖素原的基因表达（Yi 等，2005） ，但在人类受试者中进行的研究显示，存在 Tcf7l2 变异的风险虽不影响 GLP-1 正常分泌，但使 GLP-1 的作用受损。 在 细胞中，-抑制蛋白 1 是 GLP-1R 信号传导的必需物质（图 4） 。-抑制蛋白-1 与暴 露于 GLP-1（100nM，3-10 分钟）的 INS-1 细胞表达 GLP-1R 受体有关（Sonoda 等，2008） 。 采用 siRNA 敲除 -抑制蛋
8、白 1 可导致 GLP-1（100nM）刺激的 cAMP 生成以及 IRS2 诱生减 少，降低 CREB 和 ERK1/2 磷酸化，重度弱化 GLP-1 在 INS-1 细胞中葡萄糖刺激性的胰岛 素促泌能力。虽然 -抑制蛋白 1 控制膜受体内化和脱敏，敲除 -抑制蛋白 1 对细胞表面的 GLP-1R 表达并没有影响（Sonoda 等，2008） 。-抑制蛋白 1 是 GLP-1 对 ERK1/2 磷酸化双 相调节中的第二次调节的必需物质（Quoyer 等，2010） 。GLP-1R 的激活可促进 -抑制蛋白 1与ERK1/2之间的联系， 引起细胞质中ERK1/2持续的磷酸化激活和转位 （Quo
9、yer等， 2010） 。 经 -抑制蛋白 1 siRNA 处理的 MIN-6 细胞或在 -抑制蛋白 1 缺失的小鼠胰岛中，GLP-1 不 能抵抗凋亡或刺激胰岛素分泌（Quoyer 等，2010） 。因此，-抑制蛋白 1 是 GLP-1R 依赖性 地增加胰岛素分泌以及 细胞发挥保护作用的必需物质。 类胰岛素生长因子 （IGF） 信号传导同样参与调节 细胞中 GLP-1 的生物效应的发挥 （图 4） 。在 MIN-6 细胞或小鼠胰岛中，GLP-1（100nM，18 小时）可增加 IGF-1R 蛋白的表达， 但不增加 IGF-1R mRNA 表达（Cornu 等，2010） ，其作用通过 cAMP
10、-和 PKA 依赖性的机制 介导。敲除 IGF-1R 可阻止 GLP-1 诱导的 Akt 和 BAD 磷酸化、弱化 GLP-1 对细胞因子处理 的 MIN-6 细胞、小鼠胰岛的抗凋亡作用。二氮嗪（200 uM）和尼莫地平（1 uM）可使 GLP-1 介导的 IGF-2 分泌降低、阻滞 Akt 磷酸化，认为 GLP-1 使 Akt 磷酸化的作用与葡萄糖刺激 的 IGF-2 释放相关联（Cornu 等，2009） 。此外，在 MIN-6 细胞和小鼠胰岛研究发现，采用 RNA 沉默或阻滞抗血清来降低 IGF-2 作用，会使 GLP-1 较不能敏感地减少细胞因子诱导的 凋亡（Cornu 等，2009）
11、 。GLP-1 刺激 IGF-1R/IGF-2 通道可增加 细胞增殖，但在 Igf1r-/-小 鼠胰岛以及经 IGF2 短发夹状 RNA 或抗血清处理的胰岛中，GLP-1（100nM，48 小时）不 能增加 细胞的增殖（Cornu 等，2010） 。因此 GLP-1R 信号传导促进细胞存活是通过增加 IGF-2 释放、刺激 IGF-1R/IGF-2 自分泌环实现的。 图图 4. 胰腺胰腺 细胞中细胞中 GLP-1 信号转导通路信号转导通路 图为最近研究报道的 -抑制蛋白-1、 连环蛋白、IGF-1R 信号在 GLP-1 对胰岛素分泌、 细胞生长及 抑制蛋白 胰岛素分泌 凋亡 胰岛素分泌 葡萄糖
12、 凋亡 细胞增殖 细胞分化 凋亡 细胞增殖 细胞分化 -连环蛋白 -连环蛋白 功能作用中的影响。 GLP-1肠道-脑轴的确定 GLP-1 通过胰腺及胰腺外机制刺激胰岛素分泌以及调节葡萄 糖浓度（图 3） 。与体循环相比，肝门静脉区域有更高浓度具有活性的 GLP-1。肝门静脉葡 萄糖感受器的激活可增加啮齿类动物的葡萄糖利用。 胃内输注未达到增加系统性浓度的葡萄 糖，可不同程度调节神经元亚群的 c-Fos 表达，增加肌肉糖原合成；中枢输注 Ex-9 后，可 减弱以上胃内输注葡萄糖的作用，在 Glp1r-/-小鼠中未见以上作用。此外，在高脂饮食的胰 岛素抵抗小鼠中， 胃内输注葡萄糖呈 GLP-1R
13、依赖性地激活中枢神经系统表达 Fos 的能力明 显削弱（Knauf 等，2008b） 。 已明确大鼠结状神经节（迷走神经）有 Glpr mRNA 转录，采用免疫印迹和免疫组化的 方法在门静脉检测到有免疫反应的 GLP-1R 蛋白（Vahl 等，2007） 。肝门内输注低剂量的 GLP-1R 拮抗剂des-His(1),Glu(9)exendin-4 可使糖耐量受损，而颈静脉全身性输注则不 会发生这种情况，说明肝门内 GLP-1R 存在的重要性。与股静脉内输注等量葡萄糖相比，小 鼠肝门内输注葡萄糖可清除更多葡萄糖，采用 Ex-9（0.5pmol/kg/min）减弱肝门内 GLP-1R 信号传导可
14、阻止肝门内葡萄糖感受器的激活（Burcelin 等，2001） 。相似地，在 Glp1r-/-小鼠 中，肝门内输注葡萄糖不能优先地激活葡萄糖清除。选择性地抑制肠道而非全身的 DPP-4 来增强肠促胰素在肠道的局部作用，足以改善糖耐量，这种作用不依赖血浆 GIP、GLP-1 或 胰岛素的改变，但与迷走神经传导的增强有关（Waget 等，2011） 。因此，肠内营养物质可 通过激活门静脉中 GLP-1R，迷走神经反射途径调控机体的糖代谢，这种作用是独立于胰岛 素促泌的作用机制。这种机制对人肠道糖的利用是否同样重要，目前难以明确。 有研究提出中枢神经系统的 GLP-1R 信号传导在控制葡萄糖体内平衡
15、中发挥作用。 在高 糖钳夹期间，野生型小鼠脑室内（i.c.v.）注射 Ex-4（0.5pmol/kg/min）可增加血浆胰岛素水 平，但未在 Glp1r-/-小鼠中发现此作用，而 i.c.v 注射 Ex-9 可非胰岛素依赖性地增加肌肉的 葡萄糖利用，但是要通过需要完整迷走神经支配参与（Knauf 等，2005）的作用机制介导。 相似地，Glp1r-/-小鼠在胰岛素钳夹期间，葡萄糖清除增加，肌肉的葡萄糖处理增加，肌肉 糖原水平增加，但在急性应激期间不能适当地调节葡萄糖（Ayala 等，2009） 。然而，Glp1r-/- 小鼠在应激期间出现高血糖症的原因是肝脏抑制葡萄糖生成的能力受损， 而不是肌
16、肉吸收葡 萄糖的功能出现障碍。 清醒、 移动自由的小鼠在高胰岛素-高糖钳夹期间， 经大脑输注 Ex-4 3 小时后，可降低全身葡萄糖利用，该作用与外周血流量减少有关（Cabou 等，2008） 。联合 注射 Ex-9 可阻滞中枢神经系统的 GLP-1R 信号传导引起的作用， 而这些作用在 Glp1r-/-小鼠 中消失。此外，给高脂饮食的小鼠缓慢 i.c.v 注射 Ex-9，可防止高胰岛素血症和胰岛素抵抗 的发生，而不依赖于食物摄入或体重，该结果与大脑中 GLP-1R 信号传导减少后能量消耗增 加相符（Knauf 等，2008a） 。以上结果与抵抗高脂饮食 Glp1r-/-小鼠饮食诱导肥胖、活动增 加、能量消耗增加的显型相一致（Hansotia 等，2007） 。中枢 GLP-1R 依赖性的股骨血流减 少与下丘脑活性氧 （ROS） 减少以及迷走神经活跃度增加有关； 补充 ROS 可逆转大脑 GLP-1 信号传导对外周血
