胰高血糖素样肽1受体_治疗糖尿病新药的研究热点_周彩红

９１
然形式，其促进胰岛素分泌的作用在 ＧＬＰ－１ 肽中最 强。另外发现有少量 ＧＬＰ－１（７－３７）的存在，具有相 同的生理功能。一般认为，ＧＬＰ－１（１－３７）全肽无生 物活性。
研究表明，ＧＬＰ－１ 与同属肠肽激素的葡萄糖依 赖性促胰岛素分泌肽（ｇｌｕｃｏｓｅ－ｄｅｐｅｎｄａｎｔ ｉｎｓｕｌｉｎｏｔｒｏｐｉｃ ｐｅｐｔｉｄｅ， ＧＩＰ）相互协同，对营养物质的吸收和代谢起 着重要的调节作用。其中，Ｇ Ｌ Ｐ － １ 的生理功能包 括：诱导前胰岛素基因的转录，促进胰岛素的成熟 和分泌，同时抑制胰高血糖素的产生，使餐后血糖 降低并维持在恒定水平。此外，ＧＬＰ－１ 还具有神经 调节效应，可延迟胃排空，抑制食欲等［３］ 。
ＧＬＰ－１Ｒ 在胰岛细胞的表达受葡萄糖和地塞米松 之负调控，但不受蛋白激酶Ａ（ｐｒｏｔｅｉｎ ｋｉｎａｓｅ Ａ， ＰＫＡ） 依赖的信号传导途径的影响。饥饿和重新进食可调 节中枢神经系统 ＧＬＰ－１Ｒ 在大鼠视丘下部和脑干的表 达。尽管对 ＧＬＰ－１Ｒ 基因转录的调控机制知之甚少， 启动子分析表明，在基因转染研究中，结合位点 Ｓｐ１ 和 Ｓｐ３ 对其启动子活性是十分重要的［９］。此外，ＧＬＰ－ １Ｒ 的同源脱敏和内化也是调控的一个因素。突变实 验显示，受体在胞质内端 ４４１／４４２、４４４／４４５ 及 ４５１／ ４５２位的三对丝氨酸之磷酸化与其脱敏和内化密切相 关。突变一个磷酸化位点时，内化速率降低；当 此三对位点全部突变时，脱敏和内化停止［ １ ０ ］ 。 ２ ＧＬＰ－１Ｒ 的生理功能 ２．１ 在胰岛细胞中的功能 ２．１．１ 促进胰岛素的分泌 ＧＬＰ－１Ｒ属于Ｇ蛋白偶联
Ｇ Ｌ Ｐ － １ 的功能由 Ｇ Ｌ Ｐ － １ Ｒ 介导。１ ９ ８ ７ 年， Ｄｒｕｃｈｅｒ 等最早在大鼠胰岛瘤细胞 ＲＩＮ１０４６－３８ 中检 测到 ＧＬＰ－１ 的结合受体，但其克隆由 Ｔｈｏｒｅｎｓ 等于 １９９２ 年完成［ ５ ］。随后，在人的胰岛、大脑、肺及 心脏组织中都发现了该受体的存在。ＤＮＡ 杂交试验 显示，ＧＬＰ－１Ｒ 基因位于人染色体的 ６ｐ２１，基因组 全长为 ４０ｋｂ，至少有 ７ 个外显子。人和大鼠的 ＧＬＰ－ １Ｒ 均含有 ４ ６ ３ 个氨基酸，同源性为 ９ １ ％ ；小鼠的 受体蛋白有 ４８９ 个氨基酸，与人的 ＧＬＰ－１Ｒ 同源性 为８４％。
第１６卷 第２期 ２００４年４月
生命科学 Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｂｕｌｌｅｔｉｎ ｏｆ Ｌｉｆｅ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ
Ｖｏｌ． １６， Ｎｏ． ２ Ａｐｒ．， ２００４
文章编号： １００４－０３７４ （２００４） ０２－００９０－０６
胰高血糖素样肽 １ 受体——治疗糖尿病新药的研究热点
周彩红，胡 慧，王明伟 ＊
Glucagon-like peptide-1 receptor: a novel therapeutic target for diabetes
ZHOU Cai-Hong, HU Hui, WANG Ming-Wei*
(National Center for Drug Screening, Shanghai Institute of Materia Medica, Chinese Academy ofSciences, Shanghai 201203, China)
收稿日期：２００４－０１－１２ 基金项目：上海市科技委员会基础性研究计划重点项目（０３ＪＣ１４０２２） 作者简介：周彩红（１９７４ —），女，助理研究员；胡 慧（１９７９ —），女，研究实习员；王明伟（１９５６ —），男， 研究员，博士生导师，＊ 通讯作者。
第２期
周彩红，等：胰高血糖素样肽 １受体——治疗糖尿病新药的研究热点
２ 型糖尿病是一种严重威胁人类健康与生命的 重大疾病，主要病理表现为胰岛素抵抗和由胰岛细 胞功能失调所致的胰岛素分泌相对不足，形成持久 的高血糖，并可产生多种致命性并发症。目前的药 理研究和治疗方法尚不能涵盖该疾病所涉及的所有 代谢性缺陷，因而许多新的药物作用靶点有待开 发，如乙酰辅酶 ａｃａｒｂｏｘｙｌａｓｅ ２（ＡＣＣ２）、Ｉκ 激酶 （ＩＫＫ）β、二肽基肽酶 ＩＶ（ＤＰＰ－ＩＶ）等，用以寻找能 提高胰岛素敏感性，促进糖和脂质代谢或增加葡萄 糖依赖性胰岛素分泌的新药［ １ ］。胰高血糖素样肽 １
采用 Ｒ Ｎ Ａ 酶保护技术检测 Ｇ Ｌ Ｐ － １ Ｒ 的 ｍ Ｒ Ｎ Ａ ， 发现在人和鼠的胰岛、肺、脑、胃、心脏及肾脏 中都有广泛的表达，但在葡萄糖代谢的主要外周组 织（ 如肝脏、骨骼肌和脂肪组织） 中却未发现其存 在。Ｓａｎｄｈｕ 等［７］的研究则认为 ＧＬＰ－１Ｒ 表达有一定 的种属特异性，因为在狗的肌肉和脂肪组织中检测 到了 ＧＬＰ－１Ｒ 的 ｍＲＮＡ。尽管未曾对 ＧＬＰ－１Ｒ 在各 组织和细胞类型中的表达做过精确的定量，Ｎｏｒｔｈｅｒｎ 杂交试验显示，Ｇ Ｌ Ｐ － １ Ｒ 在胰岛、心脏和肺中的表 达量远比其他组织要高。此外，在大鼠脑部的侧 膈、丘脑和海马等部位也检测到了该受体的表达。 从其大脑、心脏及胰岛克隆得到的 ｃ Ｄ Ｎ Ａ 片断编译 相同的氨基酸序列，且与 Ｇ Ｌ Ｐ － １ 有同样的亲和活 力，提示 ＧＬＰ－１Ｒ 在心血管和中枢神经系统都具有 一定的生理功能［８］。但对 ＧＬＰ－１Ｒ 在胰岛中的表达， 也有一些相反的观点。Ｓｃｈｕｉｔ 等的实验提示胰岛 Ａ 细胞中无该受体的表达，而 Ｈａｂｅｎｅｒ 等应用单细胞 ＲＴ－ＰＣＲ 技术和 ＧＬＰ－１Ｒ 抗体对细胞株和原代大鼠胰 岛 Ａ 细胞进行的研究发现，在部分 Ａ 细胞亚群中可 检测到此受体的表达。
Abstract: Glucagon-like peptide-1 is a peptide hormone that controls insulin secretion and glucose metabolism. Following binding with its receptor, mainly through cAMP and PI3K signal pathways, GLP-1 stimulates glucose-dependant insulin secretion, β-cell proliferation and enhances the differentiation of new β-cells from progenitor cells. Studies on GLP-1R structure and signal transduction pathways would further our understanding on its role in the pathogenesis of type 2 diabetes mellitus, thereby developing new therapeutic strategies for diabetes. Key words: glucagon-like peptide-1; insulin; diabetes; signal transduction
受体（ｇｌｕｃａｇｏｎ－ｌｉｋｅ ｐｅｐｔｉｄｅ－１ ｒｅｃｅｐｔｏｒ， ＧＬＰ－１Ｒ）是近 年来在这一领域内较受关注的研究热点，可望为糖 尿病的治疗提供新的方向。 １ ＧＬＰ－１Ｒ 的结构特征 １．１ ＧＬＰ－１ 的发现
Ｇ Ｌ Ｐ － １ 属于肠肽激素，主要由末端空肠、回 肠和结肠的朗罕氏细胞所分泌，是胰高血糖素原基 因（ｐｒｏｇｌｕｃａｇｏｎ）翻译后的加工产物，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）ＮＨ２［２］。ＧＬＰ－１（７－３６）ＮＨ２ 是人体内 ＧＬＰ 的自
ＧＬＰ－１Ｒ 属于 Ｇ 蛋白偶联受体Ｂ家族 （分泌素家 族） 中的胰高血糖素受体亚家族。该亚家族最明显 的特征是相对较长的胞外 Ｎ 端序列，通过三个二硫 键形成一球状结构域。据研究，该区域由许多糖基 修饰，在配体结合过程中起关键作用，但将该结构 域分离后发现其本身并不足以与配体结合。实际
上，胞外环区域和 ７ 个跨膜区段间通过特定氨基酸 残基之间的相互作用形成的复杂空间构象，对配体 结合也起了一定的作用［６］。突变分析表明，氨基端 和胞外区的带电荷氨基酸对其功能非常重要，而受 体第 ５和第６个跨膜区段的第三个胞内环与Ｇ蛋白偶 联相关。到目前为止，未曾发现该受体的功能突变 与糖尿病的易感性有关。 １．３
受体中的 Ｇｓ 亚类，对霍乱毒素敏感。当 ＧＬＰ－１ 和 受体结合后，偶联的 Ｇ 蛋白 α 亚基与 β 、γ 亚基解 离，并分别介导胞内不同的信号通路。在胰岛 β 细 胞模型中，Ｇ α 亚单位被活化后，刺激腺苷酸环化 酶，导致细胞内 ｃ Ａ Ｍ Ｐ 水平升高和 Ｐ Ｋ Ａ 活化，引 起一系列级联反应，包括离子通道活性改变、细胞 内钙流变化、胰岛素分泌小泡释放等（图 １）。ＧＬＰ－１ 直接通过 ｃＡＭＰ－ＰＫＡ 途径提高胰岛 β 细胞对葡萄糖 的敏感性，刺激血糖依赖性胰岛素之持续分泌［１１］ 。 葡萄糖代谢使细胞内 ＡＴＰ 浓度增加，ＡＴＰ 与 ＡＤＰ 的 比值升高，促使 Ａ Ｔ Ｐ 依赖钾离子通道关闭，细胞 膜去极化，膜上 Ｌ 型钙离子通道开启，并进一步促 发细胞内钙库释放钙离子，促进含胰岛素的分泌小 泡外排。ＧＬＰ－１ 的促胰岛素分泌作用呈明显的葡萄 糖依赖性，在葡萄糖浓度低于 ４ ． ５ ｍ Ｍ 时，无任何 反应；同时，这种作用又是全方位的，影响前胰 岛素基因的转录、翻译及剪切等各个功能环节。此 外，β 细胞中与糖代谢密切相关的基因，如葡萄糖 激酶和葡萄糖转运蛋白２， 其表达均被ＧＬＰ－１上调。 但也有研究表明，大鼠 β 细胞中的胰岛素基因启动 子可部分以不依赖 ＰＫＡ 的方式被激活［１２］。 ２．１．２ 刺激 β 细胞的增生 体内对比研究表明，在 新生 ＧＫ 大鼠中，经 ＧＬＰ－１ 或 Ｅｘｅｎｄｉｎ－４ 注射 ５ 日， 其血糖恒定状态显著改善，胰岛素水平升高，β 细 胞实体增大。继续应用上述多肽（从出生第 ７ 日至 ２ 个月（成年）），大鼠的β 细胞持续增加，成年时的血 糖控制能力显著提高［ １ ３ ］ 。实验发现，受体被激活 后，Ｇ 蛋白 β 、γ 亚基通过磷脂酰基醇 － ３ － 激酶