治疗2型糖尿病的新药——二肽基肽酶Ⅳ抑制剂
bufidesolubilityandpemmability『J』EurJ尸『}。mBiophnr.,.
2006.62(3):241246
『81 VANl)EIIMERWESM,VERHOEFJC,VERnEUI)ENJ H,et
a1.Irimethylatedchitosana8polyrnerieal,snq_1tionetthalleeffor
improvedporonddellveqofpeptidedrags[J]£w,m㈣Biop
^nrm.2004.58(2):225—235
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『81 VANl)EIIMERWESM,VERHOEFJC,VERnEUI)ENJ H,et
a1.Irimethylatedchitosana8polyrnerieal,snq_1tionetthalleeffor
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治疗2型糖尿病的新药
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(收稿日期:2006—12f16)
二肽基肽酶一Ⅳ抑制剂
张新毅,高乌恩‘(内蒙占医学院药学院药物化学教研室.呼和浩特010059)
摘要:目的介绍二肽基肽酶一Ⅳ(I)PP-IV)抑制荆作为一种新型治疗耱尿病的药物近年来的研究进展。方法参阅近年来用
国内外大量相关文献,从DPP一1V抑制荆的结构、治疗糖尿病的作用机制、临床研究等方面进行综述。结果谊类药物能以葡
萄糖依赖方式诱导胰岛素的分泌,几乎不引起低血糖的危险,并且耐受性好。结论DPP—lV抑制剂作用于新的靶点,具有其
他药物没有的优点,将是一类优良的抗2型糖尿病新药。
关键词:二肽基肽酶一Ⅳ抑制弃4;2型糖尿病;胰高血糖素样肽-l;B细胞
中图分类号:R914.5 文献标识码:A 文章编号:1001—2494(2007)16—1204—04
糖尿病目前是一种世界流行性疾病,其特点是胰岛索
分泌或作用失调及B·纠胞功能障碍,致使脂肪、碳水化台物
以及蛋白质代谢紊乱,造成慢性血糖过高,最终导致各种微
血管,大血管及各种脏器并发症出现:预计到2025年全世
界糖尿病患者将超过3亿人“1,其中2型糖尿病占糖尿痫
患者的90%之多。尽管糖尿病患者数量如此之多,但较低
基金项目:内蒙古自治K自然科学基金项目(200408020922)
作者简介:张新教,男,硕士研究生 +通讯作者:高乌恩,女。教授,颁士生导师Tel:(0471)6636286E—mail:gaowuen@163.cont
12(J4
67dnPharmJ,2007Aogust,VoL42No16 莉砸殍蒙忑丽丽西丽蔼再面两
万方数据万方数据
的诊断率,疾病的慢性病稀,对联合治疗的需要,缺少有效
的治疗糖尿病的口服药物,与注射治疗相关联的较差的患
者依从性,均意味着目前在该领域中仍有许多需求未得到
满足,这就说明糖尿病治疗领域对新型抗糖尿病药物仍存
在j’泛的需求。
在不断寻找新方法过程中发现内分泌激素在2型糖尿
病的病理生理学方面起着重要作用⋯。二肽基肽酶一Ⅳ
(dipeptid’【peptidaseⅣ,DPP一1V)是与糖尿病有关的一种重
要的酶,抑制其作用是治疗2型糖尿病非常有酶景的新方
法。DPP一Ⅳ抑制剂能问接刺激胰岛素的分泌,它的作用是通
过抑制I)PP一Ⅳ来稳定肠促胰岛素(incretinhormoims)、胰高
血糖素样肽一1(glucagons—like-peptide一1,GLP-1)和葡萄糖依
赖性促胰岛素释放肽(glucose—dependentinsulim)tropicpep—
tide,GIP)等内分泌激素而产生的==
G1。P一1是进食后由胰高糖素原基因表达,主要在肠道黏
膜£·细胞分泌的 种产物,它能刺激胰岛B细胞分泌胰岛
素”‘,对稳定血糖水平有重要作用。实验证明“,GI.P—l有
以下生理作用:以葡萄糖依赖方式作用于胰岛8细胞,促进
胰岛素基因的转录,增加胰岛素的生物合成和分泌;刺激B
细胞的增殖和分化,抑制B细胞搁亡从而增加胰岛B细胞数
量;抑制胰高血糖素的分泌;抑制食欲及摄食;延缓胃
物
排空等,这些功能都有利于降低餐后血糖并使血糖维持在恒
定水平。此外,其不会引起严重低血糖的危险。GLP一1通过
多种机制良好控制2型糖尿病动物模型及患者的血糖。然
而,GI。P一1在体内町迅速被DPP—IV降解而失去生物活性,其
芈衰期不足2min,必须持续静脉滴注或持续皮下注射,这大
大限制了GLP-1的临床应用。因此,近年来人们致力于作用
持久的长效GLP一1受体激动剂和DPP—lV抑制剂的研发”J。
在研究中发现,I)PP一Ⅳ抑制剂能完全保护内源性甚至外源性
的GLP·1不被I)PP-IV灭捂,提高活性GLP·1水平,减少GLP一
1代谢物的拮抗作用”1。此外,DPP-IV抑制剂还能刺激胰岛
B细胞再生,改善糖耐量及胰岛素敏感性,从而延迟糖屎病
的发生。
1 DPP-Iv的结构及作用机制
DPP一Ⅳ是一种存在于人体多种组织和器官的跨膜丝氨
酸蛋白酶”。。人类DPP一Ⅳ(hDPP-Ⅳ)的单链由766个氨基
酸组成,分为5个结构区域:胞质区(1~6)、跨膜区(7~28)、
高度糖基化区(29~323)、半胱氨酸富集区(324~551)和催
化厌(552~766),不同物种问这些区域的长度稍有差异。可
溶性DPP—IV足一种大约为210—290k的同型二聚体,也能
聚合成高达900k的复合物。DPP一Ⅳ通过氨基端的一个南
高度糖基化区和半胱氨酸富集医形成的疏水性螺旋与膜结
合,羧基端的丝氨酸蛋白酶区域与∥8水解酶同源。二聚体
形式是其产生括性的前提。底物特异性研究表明”J,DPP—IV
可以迅速而且特异性的裂解肽链M末端第二位的脯氨酸或
丙氨酸残基。而GLP-1及其相关的胰高血糖素家族成员在
滚位置含有丙氨酸,因而很容易被DPP—IV所降勰而丧失生
理活性。
中园药学杂志2007年8月第42卷第16期
2 DPP-1V抑制剂的临床前研究
Galdwell等”合成了一系列4-氨基环己基H‘氨酰吡咯
烷衍生物类DPP—IV抑制剂(I,图1),对该类化台物进行生
物活|生和药动学性质方面研究,从中筛选出化合物(II,图
1)具有很好的牛物’活性,其I岛为48nmol·L~,而且它对
DPP一Ⅳ具有很高的选择性,是对QPP(quiescentccllpraline
dipeptidase)选择性的250倍。在大鼠和狗的药动学试验中,
该化合物【_j服生物利用度分别是53%和75%。同时发现狗
血浆清除率较为合适,为9、1mL·min~·kg~,半衰期是
5.9h。Id服葡萄糖耐受试验中,小鼠给药剂量为3mg·
kg。1时与对照组相比血糖降低42%。该化合物具有很好的
临床应用前景。,
冀≮柑n蔗i“℃措口r
1 u
图1化台物I一Ⅱ的化学结构
1—4-氮基环已基甘氨酰衍生物的结构;11—2{4-124-二氟苯磺酰基)氨
基1环已基1甘氨酰-3,氟(s).吡咯烷酰胺
Fig1 ChemicalsffuetureofcompoundI and11
i日h∽t⋯of4 8Ininocyelohexylgiyeinederivates;Ⅱ2一⋯4-]2.4-difluop
hen—esulfony[)amino]c'=yelc&exyl;gtycvl一3-(勒-fluopyal。lidide
xu””1研究组发现了具有生物活胜及选择性的苯丙氨酸
类衍生物DPP—IV抑制剂(Ⅲ,图2)。他们对所合成的59种
化合物进行研究,发现在苯环4位引人亲脂性基团能够改善
对DPP-IV的抑制作用。为了进一步增加恬性及选择性,他
们对联苯的第2个苯环进行r取代,并取得了预期效果。从
这一系列化合物中发现了两个优秀的化合物(Ⅳ,V,图2)。
化合物Ⅳ的活性最高,作为DPP—IV抑制剂其Ic,。为3nmol·
L~,而且x,ibH关的脯氨酸肽酶有很好的选择性及离子通道
活性,然而它在小鼠试验中缺乏较好的口服生物利用度。化
合物V在小鼠试验中,冠示出良好的I__『服生物利用度,遗憾
的是它对QPP的选择性不高,而且缺乏足够好的离子通道活
性。这些初步结果说明,这类I)PP一Ⅳ抑制剂在亲电性、选择
性和口服生物活性之问存在一种平衡,对其进行深人研究有
望发现具有临床应用价值的药物。
Edmodson等”1在xull“的基础上,对口一取代的苯丙氨
酸类DPP—IV抑制剂(Ⅵ,图3)做了研究。他们的研究实验
中,共台成r42种口一取代的璀丙氨酸类衍生物,首先从中筛
选出具有良好药动学性质的6种化合物,进一步研究发现化
台物(Ⅶ,图3)具有{醍好的研究前景。在狗和猴子试验中,
显示出良好的L]服生物利剧度,适宜的半衰期及血浆清除
率。该化合物在小鼠广『服葡萄精耐受试验中,明显改善了小
鼠的葡葡糖耐受量,给药剂量为Img·kg。1时,血浆中DPP一
Ⅳ的活性有75%被抑制,显著升高了活性GLP一1的if『L浆浓
度,降血糖作用明显,是一种新型治疗糖尿病的药物。
Ahrdn等”J,在正常大鼠、小鼠及糖尿病模型动物试验
中,用小分子DPP一Ⅳ抑制剂使受试动物血浆GLP-1水平升
ChinPh彻nJ.2007AugJzst.Vol42No16
1205
万方数据万方数据
。谚、静一◇§。
菸Qj
霹
图2化合物Ⅲ一Ⅳ的伸学结构
Ⅲ苯阿氨酸类衍生物的结构;Ⅳ一口-甲基一14(4一氟苯基)苯内氨酰-3氟一
t5)一吡咯烷酰胺一一氟乙酸盐;V口,甲基一。43-(5-氧化一1.2,4-皤_二唑基)苯
基]1苯丙氨酰0一氟(s)毗咯烷酰胺三氟乙酸盐
Fig2 Chemicalstruetm'eofcompoundsⅢ一Ⅳ
Ⅲ一s咖cm僻ofphenviNaninedefivatcs;Ⅳ口一meaql一[4一(4-fluomphenyl)』
phenylal∞ine-3-lS)一flunmpynnlididetriflu㈣acetate;V一.e-methy{4f3-(5—
1,2,4-oxadl越de)phenylJ phen)lalanne-3一(s)_Ⅱu咖py”dlf】l拈dm⋯ePt枷
Vl Ⅶ
图3化合物Ⅵ一忸的化学结构
Ⅵp取代的苯丙氨酸类的结十句;Ⅶ口州.N一二甲氨基酰基u[4-(4氟苯基)]
苯丙氯酰0一氟一(s)一吡咯烷酰胺=氟已酸盐
Fig3 Chemicalstmetm'e新eampoundsⅥandⅦ
VI—s∞Pt—ofB—snbslilutivephenylalaaimdefivat8;Ⅶ一口-dimethylar|fide—14一
(4一fluomphenyl)]phenylalaninc一3(S)fluompyrrolididetrifluo删cetate
高,从而降低葡萄糖浓度。长期使用DPP—IV抑制剂可能改
善或恢复胰小岛的功能。用DPP728(Ⅷ,图4)治疗从DIO
小鼠体中分离出来的离体胰小岛细胞,培养基中胰岛素对葡
萄糖的反应增加,而并没有显示出最大量葡萄糖刺激胰岛素
分泌增加”1,同时伴随一种B细胞葡萄糖载体——GLuT_2
的量增加。DPP728对受试动物体重影响不大,胰小岛大小
也正常。
图4 DPP728的结构(Ⅷ)
Fig4 StruetureofDPP728(Ⅷ)
Pospisilic等”41先给Westar火鼠注射一种损越:胰B细胞
的毒素STZ,在注射前一周(早期治疗组)度后一周(晚期治
疗组)分别用DPP—IV抑制剂异亮氨酰噻唑烷酰胺(IX.阿5)
给予长期治疗。试验前期,早期治疗组大鼠的餐后葡萄糖浓
度明显低于晚期治疗组和STZ对照组大鼠,1fl】且该组太鼠血
浆胰岛素水平较后两组大鼠高。在灌注胰脏研究中,早期治
疗组大鼠葡萄糖刺激的胰岛素分泌增多,B细胞的数量增
加.说明DPP一1V抑制剂具有细胞保护作用。治疗6周后,晚
期治疗组大鼠也显示出血糖降低,胰岛素分泌增加。经过长
期治疗,早期治疗组和晚期治疗组大鼠胰小岛的大小都与
206
ChinPbztrm』.2007Augu.)|t.Vol42舳16
STZ对照绢比较有一定的增大,几下接近正常范围,说明
DPP—IV抑制剂具有使B细胞再生及小岛新生的作用。
I】【
圈5异亮氧基酰噻唑煽酰胺(仪)
Fig5 Structureofisoleucylthiazolidide(1)()
从多种临J术前研究资料表明,在糖尿病早期用DPP一1V
抑制剂治疗有很好的效果,丽LL能减缓糖尿病的进行性发
展,DPP一Ⅳ抑制剂对口细胞的保护和再生作用,说明在糖尿
病晚期治疗中这类药物也有很好的治疗潜能。
3临床研究
美国默克公司开发的新药DPP—IV抑制剂sitagliptin(商
晶名Januvia)已于2006年10月获得FDA批准用于治疗2型
糖尿病。Asehner等”采用双旨对照法,对741名(HbA.,基
线为8.O%)2型糖昧病患者随机分为3组,分别1d1狄给
药为:sitagliptln100mg-d,sitaglipfin200mg·d,安慰
剂.进行连续24周对比研究,结果表明,给药组宅腹血糖与
安慰剂组比较分别显著较低;在膳食耐量试验巾.餐后血糖
给药纰与安慰剂组比较明显降低;而给药组之问各种关键参
数没有显著性差异,低血糖症几乎没有出现,全部胃肠道剐
反应给药纰略高。结果显爪连续24同,每天1次单剂量给
药siLagliplin能改善2型糖尿病患者宅腹和餐后血糖水平,
歧进口细胞功能、并Ⅱ耐受性良好。Scott等”“对743名2
型糖联病患者连续12周单剂量给予sitagliptin治疗,也得到
相似的结论,并说明浚药的最有救剂量是50mg每日2次。
Raz等”“报道了连续18周对27~76岁的521名2型糖尿病
病人用sitaglip/in单剂量治疗,取得了显著的效果。每天用
药100或200mg,与安慰剂相比HbAlc显著降低,病人胰岛
口细胞功能显著改善,胰岛素分泌量明显提高,餐后IIⅡ浆葡萄
糖浓度明显降低。与安慰剂组对照,低血糖和胃肠道副反应
无硅著性差别。
诺华制药公司开发的DPP—IV抑制剂类药物、|ildagliptin
(LAF237)也已进入Ⅲ期临床研究,并在争取早日上市。
Ahr6n等o”在52周中完成了所有进人试验的57例受试者
中发现,vildagliptin治疗纽的患者HbAlc降低,安慰剂组则
升高;治疗组空腹m糖水平也显著降低;vild瑚iptin组胰岛素
分泌增加,安慰剂组降低;前组胰岛素敏感性也增高,安慰剂
组无改变。此外,vildagliptin组适应指数(根据口细胞使胰岛
素分泌适庇1I封围胰岛素敏感性的能力)增高,安慰剂绢降低。
此研究还证明,对2型糖尿病患芹用DPP—VI抑制剂vildaglip—
dn和二甲双胍列时治疗,能明显改善口细胞功能,同时改进
餐后胰岛素敏感性。存2型糖尿病的治疗中有显著的优势。
Prafley等”9用vihtagliptin争剂量给药治疗70名2型糖壤病
患者进行安慰剂对照治疗,研究结果显示,vild珥it)tin受试者
血糖水平降低并有很好的耐受性,并观察到胰岛启细胞功能
有所改善。BosiⅢo研究组对544名2型糖昧病患者进行24
周连续治疗也得到以上相似结论,他们总结说,由于其有救
中倒药学杂志2007年8月第42卷第16期
V。肛
於
。6。J~q
万方数据万方数据
性和良好的耐受性,vildagliptin可能被用于2型糖屎病患者i6,HANGwC Reseamhdevelopmento¨inhibilorofdipepeidyl
治疗的补充。 学pep.t1嚣娶¥淼?:勰涨j芝≯⋯拙“酗怄
4可能的副作用 。7. GUw.NIEAII.uSResearchdevelopmcntonDPP.Ⅳ,staT.
由于DPP.Ⅳ足种多效的酶,I)PP—IV-抑制剂不仅能稳getingT2DMdmgs[J]Chin,MedChem(中国药物化学杂
定GLP_1,GIP,PACAP,而且能延眨多肽YY激索,生长素释
[8]嚣意Z‘:獬翟m枷㈣m。蛐t呲enf
放激素,神经肽Y,P物质及化学增活素等激素的作用。困此 01diabete。『.1,MedChem.2004.47(17):41354141.
其副作用可能与延长这些激素的作用有关,如神经源性炎症 [9] GALDWELLCG,CIIENP,IIEJ,etalFluoropylidineamidesas
(和神经肽Y,P物质有父)』高血压(和神经肽Y有关),促蠹Z曹:l霉篙Ⅳ”““”酬¨8””““矾”‘“‘
发全身性炎症,免疫反应(和化学增活索有关)等副反应。此 [10?xuJ,WEI1,.MATHVINKR,“nlⅢ㈣vewofpote㈣tand
外,DPP一1V抑制剂在抑制DPP—IV的同时,将一些DPP-IV丰目关lectivephenylalanineb舾eddip。ptidylpep“d眦IVinhibitors
酶,女NDPP一Ⅱ、DPP一ⅧJ)rr一Ⅸ的活性也抑制了,其中DPP.Ⅷ[1li:‰篇器?}毒翟嚣:j芝答喾耋器篙:。.。以。。.
和DPP—IX被认为是细胞溶质酶,他们的作用被抑制可能会 coven,ofpotent⋯d⋯letie orullvbioavailable口.substituted
引起一蝗DPP—Iv"抑制剂的毒性作用,如秃顶,|f|:【小板减少phenyhdmfinederive(1dipepl-dylpep‘-“aseⅣ,nhlbl协‘8[J]
(症),贫皿,脾肿大及多组织病变等m,。但是,到目前为止, 『,2]愁嚣篙;兰并j‘;;怒:;舞兰-N30H152.。aLhupmve。glu-
在临床前的动物研究和临床研究中并没有发现这些副反应。 cosetoleranceandinsulinsecretionbyinhibitionofdipeptidyl
5 结 语
_13]黜RseMIVKHinmi0】ce胛[J]JJ.E.w洲JPhNa7r¨mtco删l,200e珈0.4‘)inh4:2龇39-2n450f.
DPP一Ⅳ抑制剂通过增强内源性激活型肠促胰岛素来加
。
。dipept.(I、1pepl.d。。。Ⅳ.mpr(Jve。ghco解tule二ceand岬senes
强GJP—l的生理学作用,其作用仅在餐后GLP一1从消化道L— isletfunctioninmice[J]Eur,Endocrinol,2002.146:717—727
细胞分泌以后爿显现出来。使得GLP.1的浓度在生理范围
14 翟霉151ucJA,MA‘m?1,Do_T∥aL.Dip.ep.tidylpeptlda88
之内,而来到注射外源性GIJ'一1所能达到的曲理浓度。因 i。n咒阱。:m。⋯iind⋯dliabelic州。JJ皿nbetes.2003,52:
此,没有注射外源性GI.P一1治疗糖尿病所观察到的副作用, 741-750
也没有低血糖的危险‘川:此外,DPP.IVNNNg是口服牛‘153:∽?““!_,K删擘5等5:juN。EFo!DJK,et巩..Effec2村
物利用度高的药物,与注射剂相比大大增加了患者的依从审啊。m‘ijcon。tr01lj。pafi。。l。Ⅵlht卵。j‘di。I)。les【JD/‘a㈨
性。J问为DPP—IV-抑制剂使内源性GLP-1和其他促胰岛素激Care,2006,29:2632-2637
素保持在生理水甲,所以这类药物非常适合2刊糖尿病早期 n61嚣鬻叫.W¨UM,,篡譬E。㈣ZM,e⋯tal。.。盖::舞淼=:
治},”1。 verl2‘weeksinl;atienIswithtype2diabet%『J].JClinPracE,
I)PP一1V抑制剂对糖尿痫病人口细胞的保护作用具有根 2007,61(1):171—180
大的治疗价值,能很大稃度卜修复受损细胞胰岛素的分泌。
阻73嚣::蒜篙:::Z。,hXitKl协L,,e。ti。。a曲I.mEi⋯fficae羔:毒警:兰
由于2型糖尿病病人体内GLP-1水平低于正常人,而用DPP—tie㈣twithtype2dial)㈣teeIlitus『J]DiⅡbetologia,2006,49:
Ⅳ抑制剂治疗可使GLP-1水平恢复正常,州此能取得良好的 2564-2卯1
治疗效果。}乏期应用DPP一Ⅳ抑制剂还能增加芦细胞的数量, H8‘:骂慧:譬=::孟F!墨::’嚣盘。Imdippm印v。啊;dyllme,a印l-r。e。dla—ted
能很好的预防2型糖尿病的进行性发展,甚至完全治愈糖尿 IVinhibitorvihtaglipli⋯i¨etfomniⅡ.treatedpatientswithtype2
病。因此,DPP一Ⅳ抑制剂在治疗糖尿病方面的作用将会有更
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广泛和深入的研究。我们也期待更多DPP一Ⅳ抑制剂类抗糖n”=:’:三三:蠹未LB譬嚣三i等:。‰盘t。i:。Tw。⋯elve。-
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