肥胖2型糖尿病藥物研究進展

張 宇，王鵬源，劉 霞

(海軍軍醫大學藥學院藥理學教研室，上海200433)

1 肥胖2型糖尿病

1.1 肥胖2型糖尿病的流行病學

肥胖2型糖尿病(obesity type 2 diabetes mellitus,O-T2DM)，通常是指體重指數(body mass index,BMI)達到超重或肥胖標準、或腰圍(waist circumference,WC)、或腰圍身高比(waist-to-height ratio,WHtR)等指標達到中心型肥胖(central obesity)標準的2型糖尿病。中國肥胖2型糖尿病的肥胖臨床判斷標準見表1。一般來說，BMI≥25 kg/m2時，通常也可達到中心型肥胖的判斷標準，WHtR指標在評價不胖、過高或過矮人群時更準確。

表1 中國肥胖2型糖尿病的肥胖臨床判斷標準

資料來源：《中國2型糖尿病防治指南(2013年版)》(中華醫學會糖尿病學分會CDS)；《中華人民共和國衛生行業標準—成人體重判定(WS/T428-2013)》

肥胖是T2DM的主要獨立危險因素，占糖尿病發病原因的80%～90%，其中中心型肥胖危害性最大。中心型肥胖可導致代謝綜合癥風險提高4～16倍，其中年輕人中心型肥胖更危險[1]。據美國國家健康與營養調查(NHANES)的最新數據表明，在美國新增的T2DM患者中，幾乎所有女性患者和近半數男性患者因肥胖所致[2]。Colditz等(1995年)長達14年的研究數據顯示，當男性BMI>25時糖尿病發病率顯著增加；在40～49歲男性人群中，BMI>35時糖尿病發病風險比BMI<22的男性高出80倍。女性肥胖更易患糖尿病。例如，似乎體重“正常”的BMI介于23～24 kg/m2的女性，糖尿病風險是BMI為22 kg/m2女性的4倍；減肥超過5 kg的女性，糖尿病發生風險降低50%。

中國人和亞裔人糖尿病患病率高于白人。據美國疾病控制和預防中心(CDC)的數據顯示，在美國生活的中國人和亞裔人糖尿病發生率為9.8%，明顯高于白人糖尿病發生率(8%)。中國T2DM患者平均BMI≈25 kg/m2，但白人T2DM患者平均BMI≥30 kg/m2，提示中國人對肥胖更易感，因此中國人微胖或超重者也應該嚴格減肥、控制體重。

按照中國成人糖尿病患病率11.6%計算，其中T2DM占90%以上，約1.14億人。中國肥胖2型糖尿病占T2DM總數的80%以上，約9120萬人。國際糖尿病聯盟和中華醫學會糖尿病學分會2010年的研究數據表明，我國由糖尿病引起的直接醫療費用高達1734億元人民幣，占中國醫療總支出的13%。與2002年數據相比，糖尿病醫療費用增長十分迅速，已經構成嚴重的社會負擔。

1.2 肥胖對2型糖尿病的影響

肥胖(尤其是內臟脂肪)誘發胰島素抵抗(insulin resistance,IR)，增加T2DM 的發生風險和血糖控制難度[3-4]。研究表明，T2DM 合并肥胖患者與單純肥胖的患者相比,減重并維持更加困難,胰島素水平在肥胖患者體內顯著上升,而胰島素具有抑制脂肪分解、促進脂肪合成的作用[5]。內臟脂肪增加可能是肥胖患者發生胰島素抵抗的主要原因[6]。肥胖與糖尿病存在的其他代謝異常協同作用可進一步加劇T2DM患者慢性并發癥的發生。肥胖是糖尿病腎臟病變的獨立危險因素,可導致慢性腎臟病的惡化[7]。T2DM 合并肥胖使心腦血管疾病患病風險升高[8]。因此,針對肥胖合并T2DM的患者,在降糖的同時加強體重管理,對于預防糖尿病并發癥、提高患者生活質量具有重要意義。

2 上市降糖藥物對體重的影響

2.1 目前上市治療2型糖尿病的藥物和分類

現階段治療T2DM的藥物主要為傳統抗糖尿病藥物，包括胰島素及其類似物、磺酰脲類促泌劑、格列奈類促泌劑、噻唑烷二酮類胰島素增敏劑、雙胍類、α-葡萄糖苷酶抑制劑。已上市的新型降糖藥物包括胰高血糖素樣肽-1(Glucagon-like peptide-1，GLP-1：)受體激動劑、二肽基肽酶-4(Dipeptidyl peptidase Ⅳ，DPP-Ⅳ：)抑制劑、鈉-葡萄糖同向轉運體-2 (Sodium-glucose cotransporter-2，SGLT-2：)抑制劑[9]。

2.2 傳統降糖藥物對體重的影響

(1)胰島素：是血糖控制最有效的治療方法，HbA1C濃度在使用胰島素治療后降低1.0%～1.5%[10]，但胰島素與低血糖風險增加有關，尤其是對老年人的影響尤為明顯。使用胰島素治療的人群平均體重增加4 kg[11]，在某些患者中甚至可達8～10 kg。

(2)磺酰脲類促泌劑(格列齊特和格列美脲)：通過刺激β細胞促進胰島素的分泌，可使HbA1C降低1.0%～1.5%[10]。這些藥物與低血糖(與二甲雙胍相比增加了6倍)[12]和體重增加有關。在英國前瞻性糖尿病研究(United Kingdom Prospective Diabetes Study，UKPDS)中，用磺脲類治療10年伴有體重增加約5 Kg，格列美脲和格列齊特對體重增加更為突出。

(3)格列奈類促泌劑(那格列奈、瑞格列奈)：與磺脲類藥物的作用機制相似，但效果較差，作用時間較短[13]，可用于需要短效控制血糖或促進餐后胰島素分泌的患者的降糖治療[14]。由于是胰島素促泌劑，有輕微增加體重的作用。

(4)噻唑烷二酮類(羅格列酮，吡格列酮)：也被稱為過氧化物酶體增殖物激活受體(PPARγ)激動劑。單獨使用這類藥物不會產生低血糖反應，但與磺脲類或胰島素聯合使用時可導致體重增加。羅格列酮在"大血管事件中的前瞻性臨床試驗"研究中3年體重增加4 kg，在“糖尿病進展試驗”研究中5年體重增加5 kg，在中心復合旋轉實驗設計(central composite orthogonal and rotatable，CCORD )中強化治療目標，HbA1c目標<6.0%，27.8%的患者中伴隨有體重增加超過10 kg。

(5)二甲雙胍：通過減少肝臟葡萄糖的輸出和改善外周胰島素抵抗而降低血糖，可降低HbA1C1.0%～1.5%[10],減輕體重約1.1 kg[15]，其已被廣泛應用于2型糖尿病的一線用藥。但也有大規模臨床研究認為二甲雙胍對減輕體重無效。

(6)α-葡萄糖苷酶抑制劑(阿卡波糖，米格列醇)：是通過延緩碳水化合物在腸道中的吸收來降低餐后血糖．可以使HbA1C下降0.5%～1.1% ,對體重的影響呈中性或輕度減輕體重[10]。

2.3 新型降糖藥物對體重的影響

(1)GLP-1受體激動劑(利拉魯肽、艾塞那肽)：會觸發GLP-1樣作用，包括增加胰島素分泌、降低胰高血糖素分泌、降低肝葡萄糖輸出、延遲胃排空和增加味覺感應[16]。使用這類藥物后，HbA1C濃度降低1.1%～1.6%，體重減輕可達1.0～3.2 kg[10]，同時還能減少內臟脂肪，且單獨使用時低血糖的風險較低[17]，是目前減肥效果較好的降血糖藥物。但均需皮下注射給藥，而且屬于進口新藥，價格昂貴，難以普及應用，只適合其他藥物均無效后的后期治療。

(2)DPP-IV抑制劑(西格列汀、沙格列汀)：通過增強GLP-1的作用發揮療效，可降低HbA1C0.4%～1.0%[10]，對體重影響適中，除了與磺脲類或胰島素聯合使用外，不會導致低血糖[16]。

(3)SGLT-2抑制劑(達格列嗪，坎格列嗪)：通過抑制腎近端小管中的sGLT-2增加尿糖排泄[18]，可降低HbA1C0.5%～1.0%[10]。與安慰劑組相比，服用曲格列嗪組(78周)的109例患者，體重顯著減輕(0.7～2.2 kg)[19]，且單獨使用不會導致低血糖反應。明確的不良反應是泌尿生殖系統感染。FDA曾發出骨折及下肢截肢風險、酮癥酸中毒風險方面的安全性警告。

常用降糖藥物對血糖、體重及內臟脂肪的作用見表2。

表2 常用降糖藥物對血糖、體重及內臟脂肪的作用[20-22]

注：↓.降低；↑.增加；←→.中性；-.不明確

3 兼具減肥降糖的藥物新靶點

3.1 兼具減肥降糖藥物研發的意義

肥胖可加重T2DM胰島素抵抗，增加血糖控制的難度。因此，《中國2型糖尿病合并肥胖管理專家共識(2015)》指出，2型糖尿病合并肥胖患者的管理應降糖、減重雙管齊下。在選擇降糖藥物時，必須兼顧血糖和體重，即以降糖同時減輕或不增加體重為宜。然而，目前已經上市的降血糖藥物難以滿足降糖和減重的市場需求，尋找兼具降糖、減肥和改善胰島素抵抗的新靶點，并以此研發新藥，是當今糖尿病新藥研發的重要趨勢。

3.2 兼具減肥降糖藥物研發的新靶點

(1)酰基輔酶A -二酰甘油轉移酶(diacylglycerol transferase，DGAT)：為脂肪酸代謝中的關鍵酶，可能是通過改變脂肪酸的代謝來改變能量平衡。研究表明，缺乏這種酶的小鼠對飲食誘導的肥胖有抵抗力，并且增加胰島素和瘦素敏感性[23]。這些結果表明，DGAT的抑制劑不僅對肥胖，而且對糖尿病可能是一種新的治療靶標。

(2)蛋白酪氨酸磷酸酯酶1B(protein tyrosine phosphatases 1B，PTPIB)：其對胰島素受體及其底物的磷酸化水平起著重要的負調控作用。在胰島素誘導的信號轉導中，胰島素受體的自身磷酸化是一個關鍵的部分，蛋白質酪氨酸磷酸化是由蛋白酪氨酸激酶(PTK)介導的，而磷酸化的去除是由蛋白質酪氨酸磷酸酶(PTP)進行的。PTP1B缺陷小鼠與野生型對照相比，肝臟和肌肉中胰島素受體磷酸化顯著增加，這些動物也對飲食引起的肥胖有抵抗力[24]。這些觀察結果證明PTP1B作為胰島素的負調控因子，將成為2型糖尿病和肥胖干預的理想治療靶點。

(3)SHIP2(Src homology 2 domain containing inositol 5′-phosphatase2)：為一種脂質磷酸酶，研究表明，使用腺病毒介導的野生型SHIP2的表達抑制了胰島素的活化，從而降低了葡萄糖攝取和糖原合成[25]。SHIP2是胰島素信號的重要負調節因子，研發SHIP2抑制劑對2型糖尿病和肥胖具有治療價值。雖然內源性SHIP2的有效抑制劑尚未確定，但這種藥物的開發將改善胰島素抵抗而不會增加體重[26]。

(4)胃抑制多肽(gastric inhibitory polypeptide，GIP)受體：脂肪細胞上存在功能性GIP，而GIP在脂肪攝取反應中大量分泌，從而促進膳食脂肪在脂肪組織中的有效沉積，GIP在脂質代謝和能量平衡中起著重要的作用[27]。這種效應打開了利用GIP受體拮抗劑治療肥胖癥和胰島素抵抗的可能性。

(5)GPR119(G protein-coupled receptor 119)激動劑：GPR119主要表達在胰腺的β細胞和腸內分泌細胞中，刺激GPR119會增加細胞內環磷酸腺苷，導致胰島β細胞的葡萄糖依賴性胰島素分泌增加，腸促胰島素激素GLP-1、GIP和PYY增加[28]。目前公開的關于GPR119激動劑在動物模型中作用的數據表明，它們可以改善葡萄糖的穩態(無低血糖風險)，同時限制食物攝入量和體重增加來治療2型糖尿病和肥胖癥[29]。

(6)大麻素：可以通過在下丘腦突觸前神經元，調節神經遞質釋放而增加食欲，減少瘦素合成并增加其降解[30]。大麻素受體反向激動劑利莫那班有著減肥和改善肥胖相關代謝并發癥如2型糖尿病的作用，但是其中樞神經系統的副作用排除了這種藥物在臨床實踐中的應用[31]。選擇性阻斷外周大麻素受體可能是未來研究方向。

(7)鳶尾素：是一種新的多肽激素，它由PGC1α(PPARγ coactivator-1 α)調節，從肌肉分泌到血液中，激活脂肪組織中的熱原作用，增加能量消耗。實驗表明，鳶尾素可以提高高脂喂養小鼠的葡萄糖耐量，外源性給予鳶尾苷會誘導皮下脂肪的褐變和產熱，降低肥胖和胰島素抵抗[32]。它是一種內源性激素，可以很容易地使用重組DNA技術克隆生產，具有治療糖尿病和肥胖癥的應用前景。

(8)單酰基-O-酰基轉移酶1(monoacylglycerol-O-acyltransferase 1，MOGAT1)：在正常小鼠小腸單酰甘油酰基轉移酶(monoacylglycerol acyltransferase，MGAT)中活性最高，在肝臟最低，然而肝MOGAT1的表達隨著2型糖尿病的進展而增加[33]。在db/db和飲食誘導肥胖小鼠中發現了MOGAT1在肝臟中的表達上調,這是早期發生的2型糖尿病合并脂肪肝和肥胖的原因[34]。抑制MGAT從而替代三酰甘油生物合成應是治療代謝紊亂的創新藥物靶標。

(9)KRAS基因誘導的肌動蛋白相互作用蛋白(KRAS-induced actin-interacting protein，KRAP)：最初被認為是結直腸癌基因調控的基因之一[35]。實驗證明KRAP基因敲除(KRAP-KO)小鼠表現出代謝率增加、肥胖降低、葡萄糖耐量改善，更重要的是，在高脂飲食下KRAP-KO小鼠相比于對照組小鼠體重增加幅度和胰島素抵抗減少，脂肪肝形成程度降低[36]。KRAP可作為肥胖和糖尿病的藥物靶標。

(10)蛙皮素受體亞型3(bombesin receptor subtype 3，BRS-3)：實驗證明基因敲除小鼠可引發一連串激素失調，從而導致肥胖，糖尿病，高血壓和各種代謝異常[37]。然而BRS-3受體的分布還沒有被充分研究，需要解決的一個重要問題是BRS-3激動劑是否需要通過中樞發揮降糖減肥作用。

(11)脂聯素：為一種主要由脂肪組織分泌的氨基酸蛋白，血清脂聯素水平隨肥胖而降低，與胰島素敏感性呈正相關[38]。人類和嚙齒類動物模型的研究證明脂聯素是調節胰島素敏感性、葡萄糖和脂質代謝以及心血管穩態的重要蛋白[39]。脂聯素替代療法可能會在治療肥胖、胰島素抵抗等方面提供潛在的多用途治療靶點。

(12)成纖維細胞生長因子(fibroblast growth factor 21，FGF21)：為一種有效的內分泌代謝調節劑，能夠提高脂肪細胞葡萄糖的攝取，研究表明胰島素顯著增加血清和肌肉中FGF21 的表達[40]。FGF21的表達需要借助跨膜β-Klotho(KLB)作為輔助因子。在動物和人體模型研究中發現2型糖尿病患者的肌肉和血清中FGF21水平升高，在肥胖個體的脂肪組織中KLB降低，FGF21抵抗可能會降低KLB在白色脂肪組織中的表達，表明肥胖是FGF21抵抗狀態[41]。需要進一步的研究FGFR表達在2型糖尿病和肥胖中的潛在不良后果。

(13)甲硫氨酸氨肽酶2(methionine aminopeptidase 2，MetAP2)抑制劑：為一種很有前途的治療糖尿病、肥胖及相關代謝紊亂的物質。MetAP2抑制劑的獨特之處在于，它們通過影響脂肪代謝、脂肪酸合成和脂肪儲存從而顯著減少體脂和改善血糖控制[42]。ZGN-1061是一種新的、強效的、選擇性的MetAP2酶抑制劑，在飲食誘導的胰島素抵抗肥胖小鼠中，ZGN-1061比對照組減輕了25%的體重，同時在肥胖癥和心臟代謝疾病的模型中保持相似的代謝功效[43]。ZGN-1061改善了貝洛非尼的臨床試驗中發生靜脈血栓栓塞的嚴重不良反應，在人體中的有效性和安全性需要進一步研究[43]。

(14)Xenin-25：為腸內K細胞分泌的25氨基酸肽類激素，是一種葡萄糖依賴性促胰島素多肽[44]。在糖尿病肥胖動物模型中已經評估了Xenin-25和相關類似物的有益影響。研究顯示其具有調節胰島素、胰高血糖素分泌和降低體重的作用，重要的是可提高β-細胞存活[45]。但是目前還沒有找到Xenin-25的特異性受體。進一步研究Xenin-25和相關肽對糖尿病的治療潛力是完全必要的。

(15)脂肪酸結合蛋白(adipocyte fatty acid binding protein 4，FABPs)：為一類同源性小分子胞質蛋白質，FABP4是FABPs家族中最具特征的亞型，主要存在于脂肪組織和巨噬細胞中。大量動物實驗表明，FABP4在調控膽固醇代謝以及炎癥反應中起重要作用[46]。抑制FABP4的表達和作用，能夠有效改善外周的胰島素抵抗，保護胰島B細胞功能，而且對糖脂代謝產生有益的效應。

(16)ORM(orosomucoid)：即α1酸性糖蛋白，一種急性期蛋白。研究發現，缺乏ORM1的小鼠表現出異常的能量平衡，其特點是體重、體脂增加，糖耐量異常。升高的ORM水平與體重指數、機體脂肪含量、循環瘦素水平和胰島素水平相關[47]。ORM可通過瘦素受體調節食物攝取和能量平衡以響應營養狀況[48]，外源性給予ORM可以降低體重，改善機體胰島素抵抗。調節ORM的表達是一種新的治療肥胖癥和相關代謝紊亂的策略。

(17)膽汁酸：其在血糖調節中起著重要的作用，脂肪和能量代謝通過激活核膽汁酸法尼酯X受體(farnesoid X receptor，FXR)和膜G蛋白偶聯受體(Takeda G protein-coupled receptor 5，TGR5)產生作用。腸FXR信號轉導的激活或抑制已被證明可以改善胰島素和葡萄糖的敏感性和能量代謝，從而預防糖尿病、肥胖癥和非酒精性脂肪肝[49]。這2種膽汁酸激活受體可協同刺激GLP-1分泌，改善肝臟代謝[50]。FXR和TGR5雙激動劑可能具有治療糖尿病和肥胖的潛力。

肥胖與2型糖尿病互為因果。肥胖可引起胰島素抵抗和慢性炎癥狀態，胰島素抵抗會導致2型糖尿病發生發展。肥胖2型糖尿病的管理形式非常嚴峻，基于新靶點的兼具減肥降糖的新藥研發，具有重要意義。