于順江* 姜翠蓮 楊新愛 楊寧康 肖 明

（亞寶藥業(yè)集團(tuán)股份有限公司北京藥物研究院臨床醫(yī)學(xué)中心，北京 101111）

國(guó)內(nèi)外正在開發(fā)的用于治療2型糖尿病的葡萄糖激酶活化劑的現(xiàn)狀

于順江* 姜翠蓮 楊新愛 楊寧康 肖 明

（亞寶藥業(yè)集團(tuán)股份有限公司北京藥物研究院臨床醫(yī)學(xué)中心，北京 101111）

2型糖尿病是一種常見的代謝性疾病，目前臨床上仍然缺乏有效的治療藥物。葡萄糖激酶（Glucokinase，GCK）是調(diào)節(jié)體內(nèi)葡萄糖代謝和參與血糖動(dòng)態(tài)平衡的主要調(diào)節(jié)者。早在20世紀(jì)90年代葡萄糖激酶作為一個(gè)潛在的藥物作用靶點(diǎn)已引起科技人員高度的關(guān)注。葡萄糖激酶活化劑(又稱葡萄糖激酶激動(dòng)劑，Glucokinase activators，GKAs)是直接作用于葡萄糖激酶且代表一類富有希望和前景的抗2型糖尿病(T2DM)藥物。糖尿病動(dòng)物模型和T2DM患者的短期給藥研究已顯示TKA能降低血糖和糖化血紅蛋白水平，但與此同時(shí)，胰腺胰島β-細(xì)胞GCK活化后產(chǎn)生低血糖的風(fēng)險(xiǎn)也日益受到關(guān)注，雖然當(dāng)時(shí)學(xué)者們普遍認(rèn)為GKAs對(duì)肝臟可能沒有明顯的不良反應(yīng)。但在《英國(guó)藥理學(xué)雜志》刊登的文章中，De Ceunick等報(bào)告了以GKA進(jìn)行短期和長(zhǎng)期治療血糖水平正常和高血糖的嚙齒動(dòng)物卻導(dǎo)致三酰甘油在肝臟明顯的沉積，表明GCK活化后引起的肝臟葡萄糖吸收和抑制肝臟內(nèi)源性葡萄糖生成作用可能會(huì)帶來顯著的不良反應(yīng)，GKA可引發(fā)肝臟脂肪變性，這就指出了關(guān)于GKA藥物的重大安全問題。因此，這些GKAs小分子化合物所引起的血漿和肝臟三酰甘油水平的升高在將來研究中應(yīng)值得密切的關(guān)注。另外，最近完成的幾個(gè)Ⅱ期臨床試驗(yàn)結(jié)果很令人失望，在T2DM患者治療時(shí)，發(fā)現(xiàn)GKA用藥幾個(gè)月后逐漸失去療效，在一些或一定比例患者治療時(shí)產(chǎn)生高血脂和高血壓。這些結(jié)果已使人們對(duì)GKAs藥物的療效和安全產(chǎn)生懷疑。因此，在將來的臨床研究中，強(qiáng)烈建議對(duì)GKAs這一類藥物的有效性和安全性進(jìn)行重新評(píng)價(jià)。

葡萄糖激酶活化劑（GKA）；葡萄糖激酶（GCK）；2型糖尿?。═2DM)；抗糖尿病藥物；臨床試驗(yàn)；三酰甘油

2型糖尿病（T2DM）是一個(gè)全球性的重大的人類健康問題，據(jù)國(guó)際糖尿病聯(lián)合會(huì)報(bào)告，在2011年全球用于糖尿病防治的費(fèi)用已超過所有醫(yī)療費(fèi)用支出的12%，全球糖尿病患者已達(dá)2.85億，而目前糖尿病仍缺乏有效的治療方法，臨床上急需既能有效降低血糖同時(shí)又無安全問題的新藥[1]。葡萄糖激酶（GCK）在血糖控制和維系人體血糖動(dòng)態(tài)平衡方面起非常關(guān)鍵的作用，在胰腺胰島β-細(xì)胞和肝臟血糖活動(dòng)中，GCK對(duì)體內(nèi)血糖水平變化非常敏感，是血糖變化的感受器（sensor），它在2型糖尿病的病理發(fā)生過程中GCK的調(diào)節(jié)呈現(xiàn)無規(guī)律性[2]。近20年以來，許多國(guó)際大型制藥公司投入大量的人力和物力進(jìn)行相關(guān)藥物的研發(fā)，研發(fā)活躍。但是，基于葡萄糖激酶活化的藥物的開發(fā)至今還沒有藥物成功上市，主要原因是什么？本文通過近年來相關(guān)跨國(guó)制藥公司進(jìn)行的葡萄糖激酶活化劑（或稱“激動(dòng)劑”，glucokinase activator，GKA）藥物研發(fā)的相關(guān)報(bào)道做一綜述。

1 GKA治療2型糖尿病患者的有效性

眾所周知，在血漿中葡萄糖動(dòng)態(tài)平衡中這一葡萄糖磷酸酶起至關(guān)重要的作用。這也由葡萄糖激酶基因的過度活化和失活突變分別能引起的低血糖和高血糖血癥所證實(shí)，該酶對(duì)葡萄糖的變化很敏感，也是肝臟有關(guān)葡萄糖代謝（水解、糖氧化、糖苷合成、脂質(zhì)合成、尿酸尿素產(chǎn)生）的主要調(diào)節(jié)者。由于2型糖尿病患者體內(nèi)葡萄糖代謝已經(jīng)十分紊亂，因此GCK的活化似乎可以提供一種非常有前景的挽救措施。早在上世紀(jì)90年代，葡萄糖激酶作為一個(gè)潛在的藥物作用靶點(diǎn)已引起科研人員的關(guān)注。在2002年，霍夫曼-羅氏公司的研究團(tuán)隊(duì)首先披露和描述了一種治療糖尿病的葡萄糖激酶小分子活化劑，公司意識(shí)到正在開發(fā)的RO-28-1675將會(huì)有很好的應(yīng)用前景（作用機(jī)制詳見圖1所示），在當(dāng)時(shí)進(jìn)行的正常及糖尿病模型鼠的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，口服單一劑量GKA后能夠降低血糖和增加血漿胰島素水平，在Sprague-Dawley以及Zucker糖尿病大鼠研究中發(fā)現(xiàn)GKA能夠增加肝臟對(duì)葡萄糖的吸收，并抑制肝內(nèi)源性血糖生成，許多動(dòng)物研究結(jié)果證實(shí)GKAs在系列建造的高血糖動(dòng)物模型中GKAs能夠很有效地降低高血糖癥，尤其GKA長(zhǎng)期治療能夠防止飲食誘導(dǎo)的小鼠糖尿病進(jìn)展[3,4]。自從這一結(jié)果首次報(bào)道以來，全球制藥工業(yè)和學(xué)術(shù)界開始對(duì)其進(jìn)行廣泛關(guān)注并努力發(fā)掘多種不同藥代特點(diǎn)的GKAs，目前已有數(shù)種GKA藥物的臨床前藥效學(xué)研究被報(bào)道，并有100多種專利被申請(qǐng)和授權(quán)。離體研究表明，GKAs增加GCK的活動(dòng)是通過增加GCK與葡萄糖的親和性，并結(jié)合到兜狀遠(yuǎn)端的變構(gòu)活化位而實(shí)現(xiàn)的，GKA化合物在體內(nèi)動(dòng)物模型的藥效研究結(jié)果表明是與離體實(shí)驗(yàn)的療效結(jié)果相一致的。在這樣的動(dòng)物模型中短期和長(zhǎng)期給藥研究顯示了尤其是在降低血糖方面令人鼓舞的療效，目前關(guān)于GKAs化合物的研究已經(jīng)推進(jìn)到人體臨床試驗(yàn)階段，阿斯利康、默克、諾華、禮來、Amgen、Advinus/Lambda、輝瑞、印度Zydus Cadila等跨國(guó)公司先后開展了首次人體試驗(yàn)。幾個(gè)Ⅰ期臨床試驗(yàn)初步顯示出GKAs可以降低T2DM患者的血糖水平[5-8]。在中國(guó)，華領(lǐng)醫(yī)藥公司（Hua Medicine）數(shù)年前與羅氏公司開展合作共同開發(fā)化合物RO5305552，已獲得國(guó)家藥監(jiān)局臨床批件，目前正在上海進(jìn)行Ⅰ期臨床試驗(yàn)，預(yù)計(jì)2014年第3季度將進(jìn)入Ⅱ期臨床試驗(yàn)。

圖1 GKA化合物在胰腺和肝臟中的作用

2 GKA治療2型糖尿病患者的潛在風(fēng)險(xiǎn)和安全性問題

GKAs作為一類新型抗2型糖尿病新藥近年來也進(jìn)行了安全性評(píng)價(jià)。最初的關(guān)注是關(guān)于胰腺胰島β-細(xì)胞功能，即當(dāng)GCK活化時(shí)，由于甚至在血糖水平很低的情況下胰島β-細(xì)胞也分泌胰島素，這樣就有可能誘發(fā)患者低血糖現(xiàn)象。GKA治療2型糖尿病引發(fā)的患者低血糖現(xiàn)象已經(jīng)得到證實(shí)[9]。GKAs治療導(dǎo)致的低血糖已在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和臨床試驗(yàn)中得到證實(shí)，尤其是當(dāng)高劑量GKAs給藥時(shí)發(fā)生的情況較多[10,11]。

GKAs治療是否能產(chǎn)生肝臟毒副作用？這一問題已引起業(yè)內(nèi)眾多學(xué)者的高度關(guān)注。業(yè)界開始逐漸地更加關(guān)注肝內(nèi)GCK活化而產(chǎn)生的后果。GKA藥物能夠促使大鼠肝臟對(duì)葡萄糖的攝取、水解和相關(guān)下游途徑的活化，增加的肝內(nèi)糖攝入和糖水解能夠促成不斷增加的肝脂質(zhì)生物合成，這種情況在嚙齒動(dòng)物模型中GCK過度表達(dá)時(shí)已經(jīng)被注意到。例如，過度表達(dá)的GCK能降低Wistar大鼠血糖水平但同時(shí)也明顯增加了三酰甘油積累[12]，小鼠肝臟GCK的過度表達(dá)可引起進(jìn)行性的鼠齡依賴性的葡萄糖不耐受，并發(fā)現(xiàn)在鼠齡12個(gè)月時(shí)可明顯地增加空腹血糖、血中胰島素、以及三酰甘油的濃度[13]。最近在一種葡萄糖激酶活化劑MK-0941的2個(gè)獨(dú)立的Ⅱ期臨床試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，MK-0941可在一個(gè)和多個(gè)劑量臨床試驗(yàn)時(shí)引起血漿三酰甘油水平的升高[10]，這提醒我們需要對(duì)短時(shí)和長(zhǎng)期使用GKAs藥物時(shí)對(duì)T2DM患者的肝臟和血中的脂質(zhì)生成和累積情況進(jìn)行嚴(yán)密的關(guān)注。

另外，De Ceuninck學(xué)者[2]研究明確地證實(shí)了使用GKA短期和長(zhǎng)期治療后，db/db鼠、Wistar大鼠、和ZDF大鼠肝臟內(nèi)的三酰甘油是增加的，實(shí)驗(yàn)中所采用的9個(gè)GKAs小分子化合物在結(jié)構(gòu)上都極為相似，在GKA給藥4 d時(shí)就已經(jīng)能檢測(cè)到db/db鼠肝內(nèi)血脂的增高，并在之后給藥的第2、4、6、以及第8周時(shí)肝臟三酰甘油水平明顯升高，同樣在給藥第4周時(shí)在正常血糖的Wistar大鼠和ZDF大鼠檢測(cè)到肝臟三酰甘油明顯升高，很重要的是，GKA降低糖化血紅蛋白（HbA1c）能力與肝脂質(zhì)積累程度呈現(xiàn)出明顯的相關(guān)性。這項(xiàng)研究在了解短期和長(zhǎng)期GKA給藥對(duì)肝臟脂質(zhì)生成的作用方面起重要作用。因而，很重要的是需要研究如何將這些發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化成人體肝臟中GKAs的作用。

GCK在肝中是由葡萄糖激酶調(diào)節(jié)蛋白（GKRP）進(jìn)行著轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)的。在GKRP蛋白結(jié)構(gòu)中的一個(gè)非等同的變異體在第446位置由脯氨酸（Proline）變成亮氨酸（Leucine），已經(jīng)顯示能夠增加GCK的活性[14,15]。遺傳學(xué)研究業(yè)已證實(shí)亮氨酸等位基因攜帶已明顯增加血漿三酰甘油水平和肝臟脂肪變性的發(fā)生率，但明顯降低空腹血糖水平和發(fā)展成T2DM的風(fēng)險(xiǎn)[16]，這些遺傳學(xué)和蛋白功能的研究正在闡明GCK在人肝臟中活化后的后果，并驗(yàn)證是否與在嚙齒動(dòng)物給藥后所能引起的肝臟不良反應(yīng)相對(duì)應(yīng)。關(guān)于GKAs和P446L變異體的深入研究將為GCK活化后的系統(tǒng)性的代謝影響提供進(jìn)一步的數(shù)據(jù)參考。與此同時(shí)，通過P446L基因型在2/3西歐人群和比例更高的東亞人群中攜帶一個(gè)或兩個(gè)GCK活化亮氨酸等位基因的拷貝的研究與證實(shí)，將有助于了解GKA治療2型糖尿病患者的潛在的差異化的治療效果。

3 GKA治療2型糖尿病患者的Ⅱ期臨床研究的現(xiàn)狀

最近，全球幾家跨國(guó)制藥公司已經(jīng)完成了人體Ⅱ期臨床試驗(yàn)如阿斯利康的AZD1656、默克的MK-0941等，Ⅱ期結(jié)果顯示，在2型糖尿病患者試驗(yàn)中隨著GKAs用藥時(shí)間的延長(zhǎng)，普遍出現(xiàn)GKA降糖作用逐漸喪失，出現(xiàn)時(shí)間依賴性的血漿HbA1c降低效果的消失，這多半發(fā)生在用藥3個(gè)月后，這些試驗(yàn)結(jié)果很令人失望，這使GKAs作為新藥研發(fā)的熱情再次降溫[10,17,18]。在最近開展的研究中，GKAs的不良反應(yīng)尤其肝臟脂肪變性以及誘發(fā)低血糖現(xiàn)象正受到密切關(guān)注，關(guān)于GKA降糖藥物活化GCK后所帶來肝細(xì)胞脂肪變性和誘發(fā)低血糖現(xiàn)象的研究正在進(jìn)一步評(píng)價(jià)中，這些研究無疑是GKAs這類藥物將來能否走出陰影和成功上市的關(guān)鍵。

GKA能引發(fā)低血糖和血脂、肝脂增高。在將來的臨床研究中，需要嚴(yán)格掌握GKA用藥劑量以降低藥物的不良反應(yīng)，深入地探索藥物的有效性和毒副作用的關(guān)系，優(yōu)化GKA小分子化合物的種類和臨床用藥劑量以獲得最大化的降糖作用及最小化毒副作用就顯得非常重要。關(guān)于GKA活化葡萄糖激酶所帶來的組織器官毒副作用的了解無疑有助于將來是否有必要繼續(xù)開發(fā)的正確判斷。

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Home and Abroad the Developed the Treatment Type 2 Diabetes Glucokinase Activators Status

YU Shun-jiang*, JIANG Cui-lian, YANG Xin-ai, YANG Ning-kang, XIAO Ming
(Yabao Pharmaceutical Group Co., Ltd. Beijing Institute of Clinical Center for Drug, Beijing 101111, China)

Type 2 diabetes is a common metabolic disease, currently it still lack clinically of effective therapeutic agents. Glucokinase (GCK) is a main regulator of glucose metabolism and glucose homeostasis in vivo. As a potential target for drug action, glucokinase has caused much attention of researchers early since the last century 90's.Glucokinase activators (GKAs) are the drugs against the type 2 diabetes which will effect directly on glucokinase and represent a class full of hope and promise agents. Studies with animal models of diabetes and T2DM patients with short-term administration have shown that GKAs can reduce the blood glucose and glycated hemoglobin levels, but at the same time, there exists a big concern that the GCK activation in pancreatic islet cells- risk could induce hypoglycemia, although scientists at that time believe generally that it may have no obvious side-effects of GKAs on the liver. But De Ceunick reported byan article which was published in British Journal of Pharmacology that short and long term treatment with GKA can cause obviously deposition and accumulation of triglyceridein rodent liver with normal blood glucose level and hyperglycemia animal models, which showed that activation of GCK prohibits hepatic glucose uptake and endogenous glucose production in liver, this may bring significant side-effects of GKA treatment such as hepatic steatosis, triglyceride elevation, and may raise security problems in management of the T2DM patients. Therefore, triglyceride level changes caused by GKA in plasma and in liver should be monitored carefully in future studies. In addition, the results of several recent phase II trials completed were quite disappointing because patients developed hyperlipidemia and vascular hypertension, and the drug lost efficacy within several months. These results have raised doubts and brought a puzzle about the efficacy and safety of GKA, and it’s strongly suggested that it’s necessary of re-evaluation of the efficacy, and especially safety of GKAs in future clinical studies.

Glucokinase activator (GKA); Glucokinase (GCK); Type 2 diabetes (T2DM); Anti-diabetic drugs; Clinical trials; Triacylglycerol

R587.1

A

1671-8194（2014）18-0073-03

*通訊作者：E-mail： yushunjiang@yabaoyaoye．com