【摘要】 胰島β細(xì)胞功能障礙是2型糖尿病的重要發(fā)病機(jī)制之一，本文闡述了胰高血糖素樣肽-1（GLP-1）促進(jìn)葡萄糖依賴性的胰島素分泌，促進(jìn)β細(xì)胞分化、增殖，抑制β細(xì)胞凋亡及抑制胰高血糖素分泌的作用機(jī)制。

【關(guān)鍵詞】 GLP-1； β細(xì)胞； 2型糖尿病

糖尿病（diabetes mellitus，DM）是一組以慢性血糖水平增高為特征的代謝疾病群。其中，2型糖尿病（type 2 diabetes mellitus，T2DM）占本病群體的95%，糖尿病人數(shù)正在在全球范圍內(nèi)日益劇增。據(jù)世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計，預(yù)計到21世紀(jì)30年代世界糖尿病患病將達(dá)到3.34億。糖尿病并發(fā)癥多，且有較高的致殘致死率，嚴(yán)重威脅著患者的健康和生命。目前，T2DM主要是內(nèi)科治療，包括飲食控制、運(yùn)動、口服降糖藥或注射胰島素。傳統(tǒng)治療是以階梯治療方式去控制高血糖。治療先從控制飲食和運(yùn)動開始，而后逐漸發(fā)展到口服降糖藥物單藥治療，若高血糖癥狀進(jìn)一步惡化，需要再加用其他口服降糖藥物進(jìn)行聯(lián)合治療。最終，隨著高血糖癥狀惡化程度的加重，口服降糖藥物治療以失敗而告終，許多糖尿病患者不得不采用胰島素治療來維持血糖穩(wěn)定。

胰島素抵抗和胰島β細(xì)胞胰島素分泌缺陷是2型糖尿病的兩個重要發(fā)病機(jī)制[1]。β細(xì)胞功能決定胰島素抵抗人群血糖水平。胰島素抵抗患者，如果β細(xì)胞分泌能代償，T2DM就不會發(fā)生，反之，則發(fā)展成T2DM。研究證實(shí)，T2DM存在不同程度的β細(xì)胞功能降低及胰島素分泌減少，影響因素有很多，但主要原因是β細(xì)胞數(shù)量下降[2]。β細(xì)胞數(shù)量的減少是導(dǎo)致胰島功能紊亂的首要原因，也是糖尿病發(fā)病主要的病理生理機(jī)制之一，當(dāng)胰島β細(xì)胞量減少到不足以維持正常血糖的閾值時即會出現(xiàn)高血糖癥狀。故維持胰島β細(xì)胞數(shù)量，保證正常的胰島素分泌，是維持血糖正常的最佳選擇[3]。

然而，目前的糖尿病治療僅是針對高血糖癥狀，將控制血糖貫穿于疾病治療的始終，并未針對β細(xì)胞功能下降這一病理生理機(jī)制進(jìn)行治療。因此，英國前瞻性糖尿病研究（UKPDS）顯示，通過控制飲食、運(yùn)動和藥物治療均不能長期維持血糖正常[4]。主要原因是2型糖尿病作為一種進(jìn)展性疾病，以胰島β細(xì)胞功能進(jìn)行性減退和β細(xì)胞量的減少為特征。UKPDS表明，確診T2DM時近一半的β細(xì)胞已明顯受損，且細(xì)胞功能的惡化會持續(xù)存在。因?yàn)橹委煼绞讲荒苡行У乜刂埔葝uβ細(xì)胞的進(jìn)行性衰竭，最終T2DM患者只有通過注射胰島素來控制血糖。

1 GLP-1概述

1.1 GLP-1的發(fā)現(xiàn) 20世紀(jì)30年代初，La Barre等[5]首先提出“腸促胰島素”，并設(shè)想用于糖尿病的治療。60年代，Perley等[6]報道口服葡萄糖后對胰島β細(xì)胞胰島素分泌的促進(jìn)作用明顯優(yōu)于靜脈注射等量葡萄糖后的促進(jìn)作用，提示一些對胰島素分泌具有調(diào)節(jié)作用的物質(zhì)可能存在于腸道內(nèi)，即所謂的“腸促胰素效應(yīng)”（incretin effect）。隨著“腸-胰島軸”的提出，腸促胰素與胰島之間的聯(lián)系被進(jìn)一步確立。研究發(fā)現(xiàn)，小腸受到食物刺激時，能分泌多種具有促進(jìn)胰島素分泌的激素，即胰島素多肽。1983年，Drucker等[7]在對胰升糖素原基因進(jìn)行序列分析時發(fā)現(xiàn)了腸促胰島素GLP-1，它做為一種腸促胰島素，分泌進(jìn)入血液循環(huán)后可增強(qiáng)葡萄糖依賴的胰島素分泌。

1.2 GLP-1的分泌 不同的內(nèi)分泌細(xì)胞中胰高血糖素原基因表達(dá)產(chǎn)物不同。在胰島α細(xì)胞中表達(dá)為具有升高血糖作用的胰高血糖素，而在小腸和結(jié)腸黏膜L細(xì)胞中，胰高血糖素原基因翻譯后的加工產(chǎn)物，經(jīng)酶解去掉N端的6肽和C端酰胺化后即生成具有高度活性的GLP-1（7-36）。GLP-1是一種腸肽類激素，主要由回腸末端、結(jié)腸和直腸黏膜L細(xì)胞分泌[8]，受進(jìn)食、神經(jīng)內(nèi)分泌等多種因素調(diào)節(jié)。L細(xì)胞是一種神經(jīng)內(nèi)分泌細(xì)胞，其密度在各段腸管的分布不同，由近端腸管向遠(yuǎn)端腸管遞增，直腸密度最大，其次是結(jié)腸和回腸。黏膜上的L細(xì)胞受高濃度的脂質(zhì)和碳水化合物刺激后促進(jìn)GLP-1分泌。

1.3 GLP-1受體 GLP-1作為內(nèi)源性受體激動劑，通過激活胰島β細(xì)胞表面的特異性G蛋白耦聯(lián)GLP-1受體產(chǎn)生生物學(xué)效應(yīng)。GLP-lR屬于G蛋白耦聯(lián)受體，編碼基因包括多個外顯子和內(nèi)含子，在人類它定位于6p21。GLP-lR分布廣泛，例如胰、腎、心臟、胃、神經(jīng)系統(tǒng)等。然而，編碼基因在胰島的表達(dá)率最高。

2 GLP-1與2型糖尿病

Willms等[9]報道，靜脈輸注外源性GLP-1后，T2DM患者胰島素分泌增加，且具有血糖依賴性。血糖高時，胰島素分泌明顯增加，隨血糖下降，GLP-l促胰島素分泌作用逐漸變小，直至消失。提示T2DM的發(fā)生與GLP-1分泌缺陷有關(guān)。

3 GLP-1作用β細(xì)胞機(jī)制

3.1 GLP-1促進(jìn)胰島素基因轉(zhuǎn)錄和表達(dá) GLP-1與β細(xì)胞表面GLP-1R結(jié)合，使G蛋白α亞基與β、γ亞基分離，α亞基激活腺苷酸環(huán)化酶使環(huán)化腺苷酸cAMP合成增加，激活蛋白激酶A，使脂肪酸從β細(xì)胞釋放、胞內(nèi)pH值下降，胞內(nèi)脂肪酸氧化，該途徑與糖代謝信號協(xié)同并通過NFAT胰島素調(diào)節(jié)啟動子促進(jìn)胰島素轉(zhuǎn)錄和表達(dá)[10]。

3.2 GLP-1促進(jìn)葡萄糖依賴性胰島素分泌 腸促胰島素中，GLP-1被認(rèn)為是作用最強(qiáng)的一種。GLP-1促進(jìn)胰島素分泌的途徑有兩個：（1）糖代謝信號和激素信號協(xié)同使β細(xì)胞膜電導(dǎo)下降，引起K+通道關(guān)閉和Ca2+通道開放。GLP-1激活蛋白激酶A改變K+通道特性，K+通道關(guān)閉所需ATP由葡萄糖提供，膜去極化使電壓依賴Ca2+通道開放，Ca2+內(nèi)流引起胞內(nèi)濃度升高，通過增強(qiáng)胰島素出胞促進(jìn)胰島素分泌[11]。（2）GLP-1激活β細(xì)胞上敏感神經(jīng)和葡萄糖感受器發(fā)揮作用。兩途徑都是血糖依賴性的，血糖升高作用加強(qiáng)，血糖下降作用減弱，當(dāng)血糖<6 mmol/L時，GLP-1促胰島素分泌作用開始減弱，<3.6 mmol/L時，作用消失。

3.3 GLP-1促進(jìn)β細(xì)胞分化與增殖 Bulotta等[12]發(fā)現(xiàn)，GLP-1是胰腺內(nèi)分泌分化的一個決定因素。GLP-1能促使胰腺導(dǎo)管內(nèi)皮細(xì)胞轉(zhuǎn)化為胰島素樣細(xì)胞，給予永久性胰腺上皮細(xì)胞（IMPE）GLP-1后能促使胰島素分泌。體外細(xì)胞培養(yǎng)表明，GLP-1能促進(jìn)β細(xì)胞分化與增殖[13]。機(jī)制是前體細(xì)胞的分化或新生，涉及多基因表達(dá)和多種酶信號傳導(dǎo)。多基因表達(dá)包括C-FOS、C-JUN、JUNB等的表達(dá)，多種酶信號傳導(dǎo)包括PKC、PI-3激酶等的激活。實(shí)驗(yàn)表明，GLP-1可誘導(dǎo)胰腺細(xì)胞、小腸表皮細(xì)胞及前體細(xì)胞分化為β細(xì)胞或胰島素分泌功能的細(xì)胞。

3.4 GLP-1抑制β細(xì)胞凋亡 對胰島β細(xì)胞凋亡的研究證實(shí)，多種促凋亡因素通過啟動細(xì)胞凋亡的線粒體信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，引起線粒體損傷，從而誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。GLP-1能保護(hù)β細(xì)胞不受高游離脂肪酸、高濃度葡萄糖自身代謝引起的凋亡。STZ大鼠胰島細(xì)胞、離體人p細(xì)胞及胰腺癌細(xì)胞的凋亡誘導(dǎo)實(shí)驗(yàn)均提示GLP-1減少了胰島細(xì)胞的凋亡[14]。將人胰腺組織置于GLP-1液中培養(yǎng)，F(xiàn)arilla等[15]發(fā)現(xiàn)保持了胰島結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性；Hui等[16]研究發(fā)現(xiàn)，體外培養(yǎng)大鼠胰島素瘤細(xì)胞，予GLP-1處理后未發(fā)生細(xì)胞凋亡，反而增加了Bcl-2的表達(dá)，抑制了caspase-3的活性。目前，GLP-1抑制β細(xì)胞凋亡的機(jī)制尚未明確，可能是通過PI3K-PKB/Akt和絲裂原活化蛋白激酶家族（MAPK）等信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑。GLP-1降調(diào)節(jié)促凋亡蛋白和升調(diào)節(jié)抗凋亡蛋白，改變caspase和Bcl-2活性，最終抑制β細(xì)胞凋亡[17]。該機(jī)制在GLP-1對人胰島細(xì)胞凋亡的研究中被證實(shí)。另一可能機(jī)制是GLP-1激活腺苷酸環(huán)化酶使胞內(nèi)cAMP增加，cAMP反應(yīng)元件結(jié)合蛋白（CREB）激活下游抗凋亡信號通路[18]，抑制β細(xì)胞凋亡。

3.5 GLP-1抑制胰高血糖素分泌和促進(jìn)生長抑素分泌 GLP-1抑制胰高血糖素的分泌的具體機(jī)制未明?？赡芡ㄟ^兩種途徑：（1）直接作用胰島α細(xì)胞抑制胰高血糖素分泌；（2）作用胰島δ細(xì)胞促進(jìn)生長抑素分泌，后者作為旁分泌激素間接抑制胰高血糖素[19]。GLP-1抑制胰高血糖素分泌也是血糖依賴性的。研究表明，靜脈注射GLP-1能明顯促進(jìn)胰島素而抑制胰高血糖素的分泌。當(dāng)血糖降到一定水平后，GLP-1就不再抑制胰高血糖素分泌。GLP-1對生長抑素的刺激作用并非血糖依賴性。

綜上所述，GLP-1能保護(hù)β細(xì)胞而控制血糖，且降低血糖同時不會導(dǎo)致顯著低血糖，為其臨床應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。但天然GLP-1在體內(nèi)1～2 min即被二肽基肽酶-4（DPP-4）滅活而限制了其臨床應(yīng)用[20]。近年，GLP-1類似物（如艾塞那肽）突破了這一局限，因其具有與GLP-1相同的生理功能，可作為治療T2DM的新藥，從而為患者帶來了新希望。

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（收稿日期：2013-03-21） （本文編輯：郎威）