胰高血糖素-样肽-1(7–36)酰胺(GLP-1)是一种分泌肽凭借自身减缓胃排空，提高胰腺胰岛素分泌，和抑制胰腺胰高血糖素分泌的能力是血糖动态平衡一个关键决定因素。GLP-1是胃肠道粘膜L细胞对进餐反应所分泌，和GLP-1的降低血糖作用，由于它通过二肽基肽酶-IV(DPPIV)的酶降解终止。释放的GLP-1激活肠道和自主反射同时也作为一个肠促胰岛激素循环控制胰腺内分泌功能。GLP-1受体(GLP-1R)是一种G蛋白偶联受体被当前2型糖尿病(T2DM)治疗使用的降血糖药直接或间接激活。这些治疗药包括GLP-1R激动剂(艾塞那肽[exenatide]，利拉鲁肽[liraglutide]，利西拉肽[lixisenatide]，阿必鲁肽[albiglutide]，dulaglutide，和langlenatide)和DPP-IV抑制剂(西他列汀[sitagliptin]，维达列汀[vildagliptin]，沙格列汀[沙格列汀]，利拉利汀[linagliptin]，和阿格列汀[alogliptin])。T2DM治疗使用研究药物包括GPR119和GPR40受体激动剂刺激从L细胞释放GLP-1。在此总结GLP-1控制血糖动态平衡的作用，特别强调基于GLP-1治疗药的优点和缺限。 通过GLP-1调控血糖动态平衡" TITLE="汤教授 通过GLP-1调控血糖动态平衡" /> 1. 引言 在人类中全身血糖动态平衡是在胰高血糖素-样肽-1(7–36)酰胺(GLP-1)的控制下，从小肠内分泌L细胞对餐反应分泌的一种肽[1]。L细胞位于胃肠道粘膜内和其作用在对腔糖，氨基酸，和脂肪酸反应中释放GLP-1如同营养传感器[2]。释放GLP-1在小肠壁内局部作用激活肠肠反射对胃运动控制重要，因此减缓胃排空[3]。同时，释放GLP-1激活支配肠壁神经迷走神经感觉神经末梢，和以这种方式，GLP-1启动迷走–迷走自主神经反射控制内分泌胰腺功能[4]。循环GLP-1还作用如同在内分泌胰腺中在兰格瀚氏小岛处激素刺激释放胰岛素，同时抑制胰高血糖素释放。在血糖控制的餐后相期间，GLP-1的这些即时和多重作用协奏降低血糖水平。 临床研究显示GLP-1的降低血糖作用其本身是葡萄糖-依赖的[6–8]，更特异性地，GLP-1减低血糖水平只当血糖浓度高于空腹血糖以上时，因为是餐后情况。因为对GLP-1反应餐后血糖水平下降，GLP-1的降血糖作用是自身结束。GLP-1作用的这个明显的葡萄糖-依赖性质导致一种情况静脉给予GLP-1不能减低血糖水平低于空腹血糖水平[6–8]。因为给予的GLP-1不产生低血糖，这些临床发现已导致使用GLP-1受体(GLP-1R)激动剂对2型糖尿病(T2DM)的治疗使用作为降血糖药的新类别[9,10]。 2.GLP-1生物合成，分泌，和降解 小肠L细胞生成胰高血糖素原(PG)中表达胰高血糖素原基因是通过激素原转化酶(PC1/3)处置释放GLP-1(1–37)肽前体[11,12]。GLP-1(1–37)的内肽酶催化裂解生成两个肽有胰岛素促分泌剂性能。这些是GLP-1(7–37)通过酰胺化酶处置生成GLP-1(7–36)酰胺[13–15]。虽然胰高血糖素基因表达在胰岛α-细胞中也生成PG，被认为α-细胞不能合成GLP-1由于事实上这些内分泌细胞含一种激素原转化酶(PC2)比胰高血糖素优先处置PG[16]。但是，现在明显胰岛内内分泌细胞存在“可塑性”这样在应急下或病理生理学情况包括T2DM[17]α-细胞合成GLP-1。因此，似乎有可能GLP-1也可作为如同胰岛内旁分泌激素但在上下文相关方式。 GLP-1被包装在分泌颗粒内和作为对胞质液Ca2+和cAMP升高的反应，从小肠L细胞通过胞吐作用[exocytosis]被释放[18]。在这方面，重要是注意到L细胞是电学上可激动的和L细胞葡萄糖运载蛋白-介导的摄取葡萄糖是Na+-依赖和电生成的。因此L细胞对口服给予葡萄糖的反应通过生成作用电位触发去极化作用诱导的Ca2+内流通过电压依赖性钙离子通道(VDCCs)[19]。从细胞内Ca2+贮存Ca2+移动也是对GLP-1分泌一种刺激，和通过脂肪酸结合至位于L细胞的被指定为GPR40一个受体启动这个Ca2+移动[20]。GLP-1分泌也被被脂肪酸酰胺刺激(油乙醇酰胺)和单酰基甘油(2-油酰甘油)激活GPR119，在L细胞中正性地耦合至cAMP产生的受体[20]。 从L细胞释放的GLP-1在肝-门循环内局部作用激活位于迷走神经的感觉神经元的GLP-1R。为了调节全身代谢这些神经元构成肝-门葡萄糖感受器与脑干神经元交通[4]。发现肝-门脉循环内释放的GLP-1的瞬间最高浓度因为GLP-1被二肽基肽酶-IV(DPP-IV)被迅速代谢为GLP-1(9–36)酰胺[21]。DPP-IV存在两种形式—一个766个-氨基酸跨膜蛋白和从血浆中发现较小可溶性形式[22]。DPP-IV的两种形式都有酶活性，和优选底物是肽例如GLP-1含N-倒数丙氨酸或脯氨酸残基。对静脉给予GLP-1的半衰期是小于5分钟由于其迅速被DPPIV降解[23]。但是，皮摩尔浓度GLP-1激活GLP-1R[24]，和循环GLP-1的浓度是足够高允许其激活胰岛β-细胞上GLP-1R。 艾塞那肽是一种抗-DPP-IV肽与GLP-1共享结构同源性[25]。它是艾塞那肽-4合成形式，从希拉毒巨蜥蜥Heloderma分离的一种肽[26]。艾塞那肽是一种在人中GLP-1R激动剂，和它有半衰期约20分钟当它被静脉途径给予时[9]。有T2DM患者接受艾塞那肽通过皮下注射，和循环艾塞那肽产生一种降血糖作用因为它直接激活GLP-1R[9,10]。口服给予DPP-IV抑制剂例如西他列汀和维格列汀对T2DM的治疗也有用[27,28]。通过减缓GLP-1的降解，这些DPP-IV抑制剂增强内源性GLP-1激活迷走神经的感觉神经元的作用构成肝-门葡萄糖感受器[29]。DPP-IV抑制剂的小肠作用是有意义的因为是主要2的方法通过它低DPP-IV抑制剂的浓度发挥降血糖作用[29]。 3.GLP-1的促胰岛素和生长因子性质 在1982年Habener实验室克隆琵琶鱼的PG基因后立即，Bell和合作者报告了一个仓鼠PGcDNA的序列[12]。通过仓鼠PG cDNA生物信息学分析揭示其编码GLP-1(1–37)来自PG基因外显子4[12]。随后，被Creutzfeldt[30]，Holst[31]，Habener[13]，Weir[32]，和Bloom[15]等实验室证实可以通过GLP-1(1–37)包括GLP-1(1–36)，GLP-1(7–36)酰胺，和GLP-1(7–37)的衍生物被一种葡萄糖-依赖方式刺激胰腺胰岛素分泌。1992年Thorens克隆463-氨基酸大鼠胰腺胰岛GLP-1R揭示纳摩尔高亲和力激动剂结合至重组GLP-1R，用一个GLP-1(1–37)截断的代谢物相应于GLP-1(7–36)酰胺被测定[33]。 现在认识到GLP-1(7–36)酰胺是主要生物活性GLP-1在人血清中存在。分子量3298Da和30-氨基酸残基组成有序列HAEGTFTSDVSSYLEGQAAKEFIAWLVKGR-NH2[34]。这个截断的和完全生物活性GLP-1结合至人GLP-1R[35,36]表达在胰岛β-细胞为了加强体内葡萄糖-刺激胰岛素分泌(GSIS)[6–8]。重要的是，GLP-1的胰岛素促分泌剂作用伴随在β-细胞中其刺激胰岛素基因转录，胰岛素mRNA翻译，和前胰岛素生物合成的能力[37–40]。 可能是同等重要的是，GLP-1的作用也如同一个β-细胞生长因子，所以在小鼠中，它刺激β-细胞增殖同时也发挥一种保护对β-细胞死亡加速存活[prosurvival](抗凋亡)作用[41–45]。因此，有极大兴趣这类临床前发现关注GLP-1是否有可应用性，对用GLP-1R激动剂治疗T2DM患者。 除了改善β-细胞胰岛素分泌和胰岛素生物合成，对T2DM的现代治疗可能也能够增加β-细胞“质量[mass],”或通过刺激β-细胞复制或通过减缓β-细胞死亡。此外，对某些形式T2DM，鉴定GLP-1R激动剂选择性地“偏心[bias]”GLP-1R信号传导对为了实现想要的治疗结局可能有用。在这个方面，最近注意力集中在是否它有可能性合成GLP-1R激动剂变构地诱导一个GLP-1R构象增强受体耦合至下游选择效应器例如GTP-结合蛋白，丝裂原活化蛋白激酶，csrc激酶，和β-阻抑蛋白[arrestin][46]。在上下文，有价值总结被GLP-1R激活的当前已知关注信号传导通路。 GLP-1R是一种G蛋白-偶联受体(GPCR)是7次越膜跨度结构域蛋白的促胰泌素受体样家族的成员。这些组B受体包括选择性结合促胰泌素，胰高血糖素，葡萄糖-依赖促胰岛素肽(GIP)，血管活性肠肽(VIP)，和垂体腺苷酸环化酶激活肽(PACAP)GPCRs[47]。对激动剂结合至GLP-1R反应中异三聚体GSGTP-结合蛋白被激活，和它们耦合GLP-1R激动剂占领跨膜腺苷酸环化酶(TMACs)的刺激作用。在β-细胞中，TMACs催化ATP的转化为胞质cAMP，一种第二信使激活或蛋白激酶A(PKA)或cAMP-调节鸟嘌呤核苷酸交换因子被指定为Epac2[48]。PKA是一个丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶磷酸化β-细胞刺激-分泌耦合的关键底物蛋白和基因调节网络。相反，Epac2作用通过Rap1GTP酶激活一个新颖磷酸酯酶C-epsilon(PLCε)特异性水解磷脂酰肌醇4,5 -二磷酸(PIP2)[49]。 在β-细胞中，存在一个GLP-1R激动剂PKA-介导的作用对磷酸化突触小体相关蛋白结合蛋白[Snapin][50]。Snapin是一种伴随SNAP-25蛋白，可溶性Ñ乙基马来酰亚胺敏感因子附着蛋白受体(SNARE)复合物的一种组分耦合增加胞质液Ca2+浓度对胰岛素分泌颗粒胞吐作用。通过磷酸化Snapin，GLP-1R激动剂加强葡萄糖-刺激胰岛素分泌(GSIS)，因此血葡萄糖水平降低[50]。一种另外PKA-介导的GLP-1R激动剂的作用控制β-细胞基因表达通过磷酸化CREB，一种cAMP反应元件-结合蛋白[51]。被激活的CREB结合cAMP反应元件(CREs)位在5′基因启动子，和它耦合PKA激活对基因转录的刺激作用。这个CREB-介导的PKA作用被CREB共激活因子例如p300，CREB-结合蛋白(CBP)，和CRTC(CREB调节的转录辅助调节因子)促进[52]。 许多CREB-提阿杰基因是在β-细胞中GLP-1R激动剂控制下，如胰岛素基因表达对CREB-依赖刺激作用所示和胰岛素受体底物-2(IRS-2)基因表达[51–53]。 特别有趣的是Epac2在胰腺胰岛素分泌的控制的作用。用敲除Epac2基因表达小鼠的研究显示Epac2介导GLP-1R激动剂艾塞那肽-4的作用增加第一相葡萄糖-刺激胰岛素分泌(GSIS)动力学组分[54]。因为在用T2DM患者中第一相葡萄糖-刺激胰岛素分泌(GSIS)是有缺陷的[55]，和因为在T2DM的条件下艾塞那肽-4恢复第一相葡萄糖-刺激胰岛素分泌(GSIS)[56]，当考虑在用T2DM患者中基于GLP-1治疗药物如何恢复正常血糖似乎Epac2激活可能起特别主要作用。有趣的是，Epac蛋白在中枢神经系统(CNS)控制葡萄糖动态平衡和能量消耗中可能也起作用因为它们的激活似乎减低在神经网络控制进食行为中瘦素的敏感性[57]。 当考虑GLP-1R激动剂如何如同β-细胞营养因子增加β-细胞质粒，β-细胞株或新生小鼠β-细胞研究表明它是通过GLP-1为了刺激β-细胞增殖PKA介导的转录诱导作用细胞周期蛋白D1表达[58]。有趣的是，一个GLP-1的增殖作用还从PKA介导的β-连环蛋白的磷酸化结果，因此表明β-细胞cAMP–PKA信号分支表现出信号传导串扰与一个非规范Wnt信号通路用转录因子TCF7L2控制基因表达[59]。一个另外惊奇发现是一个截断的GLP-1被设计为GLP-1(28–36)酰胺在β-细胞中刺激cAMP产生，因此激活β-连环蛋白/TCF7L2信号通路[60]。此外，GLP-1(28–36)酰胺通过改善线粒体功能保护对β-细胞葡萄糖毒性[61]。GLP-1(28–36)酰胺是一种细胞-穿透肽不通过结合至GLP-1R发挥其作用，但不是细胞内作用[61]。因此，不清楚GLP-1(28–36)酰胺如何刺激cAMP产生。 PKA-介导的IRS-2表达的诱导作用也促进对GLP-1反应中β-细胞生长[53,62]，和PKA介导the作用ofGLP-1促进转录因子PDX-1的转位至细胞核的，因此增强β-细胞的分化状态。相反，Epac2参与β-细胞免受被活性氧(ROS)诱发细胞毒性的保护[64,65]。在β-细胞中氧化还原的控制是在硫氧还蛋白[thioredoxin,TxN]，和TxNIPs的控制之下是氧化还原的控制-相互作用蛋白下调氧化还原氧化还原的控制缓冲能力[66]。因此，显然GLP-1作用通过Epac2作用抑制TxNIP表达作用和在β-细胞中增强氧化还原缓存是显著的[64]。Epac2还介导GLP-1R激动剂控制β-细胞质量至什么程度和/或活存的作用仍是研究活跃领域。 4. GLP-1受体激活的分子学基础 像其他组BGPCRs，GLP-1R具有一个长细胞外方向N端约150个氨基酸其中三对二硫键创建一个对配体结合重要的二级机构。这个N-端细胞外结构域被连接至一个受体核心结构域组成7个跨膜受体α-螺旋与三个细胞外环(ECL1–3)和三个细胞内环(ICL1–3)互相连接。根据对甲状旁腺激素(PTH)GPCR组研究原始得到发现[67]，对GLP-1R激活存在一个两个-结构域模型其中GLP-1(7–36)酰胺α-螺旋C-端与受体'sN-端结构域相互作用，而GLP-1(7–36)酰胺的N-端与GLP-1R的ECL-1和ECL-2相互作用[68–72]。配体结合的亲和力和选择性被GLP-1(7–36)酰胺C端与受体N-端结构域的相互作用决定，而GLP-1R至细胞内信号通路的耦合受受体核心结构区和其细胞内环强烈影响。在这个方面，ICL-3是对GLP-1R-刺激的腺苷酸环化酶活性是主要重要性[73]。 存在一种另外GLP-1R激活模型其中建议GLP-1(7–36)酰胺的结合至受体导致一个受体的N-端结构域结构重排所以受体的N-端内一个五肽NRTFD签名序列作用如同在受体的ECL-2或ECL-3处一个内源性激动剂[74]。在这个模型中，签名序列作用如同一个“拴系[tethered]配体”促进GLP-1R激活[74]。添加到这种复杂性，GLP-1R的信号性质也是被形成同源二聚体能力决定其中受体二聚化作用发生在四个受体原体跨膜螺旋的各个界面处[75]。 因为小分子GLP-1R激动剂为T2DM的治疗是高度理想，相当大努力曾花费意向鉴定配体结合至GLP-1R的精确机制。核磁共振(NMR)分析利用BGPCRs分离的N-端细胞外结构域组揭示这些配体-结合结构域含一个核心结构两片反平行β-片组成被三个二硫键稳定化。X-线晶体学分析还揭示这些β-片是连接至一个N-端α-螺旋为了形成一个“折叠”组BGPCRs之中是高度保守的[69]。这个折叠内GLP-1(7–36)酰胺的结合导致GLP-1(7–36)酰胺结构重排所以它从其无序溶液结构过渡至一个诱导的α-螺旋构象有疏水性残基被包埋在折叠内[69]。 因为GLP-1(7–36)酰胺的结合至GLP-1R是伴有肽结构重排为了刺激受体信号，它是了解合理设计小分子GLP-1R激动剂是复杂和不能通过GLP-1(7–36)酰胺无序溶液结构简单地指导。但是，GLP-1(7–36)酰胺采用多种构象的灵活性对GLP-1R的对设计小分子变构调制器的当前努力的观点可能有意义[76–78]。这些调制器结合来自GLP-1(7–36)酰胺受体不同区域，和它们可能致GLP-1(7–36)酰胺采用一种构象“偏信biases”其信号传导性质所以它激活选择下游通路。在有些用GLP-1R激动剂治疗的T2DM患者报道发生潜在危险胰岛细胞增生[79]，它有可能设计GLP-1R的变构调制器优选刺激胰岛素分泌而不是胰岛生长。 5.GLP-1控制胰腺β-细胞胰岛素分泌 在分离的胰小岛的研究，葡萄糖浓度的逐步增加从2.8至16.7mM导致一个胰岛素分泌的初始第一相动力学组分，接着是延迟的第二相，GSS的两个相的幅度被GLP-1增强[80–83]。GLP-1的这些胰岛素促分泌剂作用也是可测量的体内葡萄糖钳夹的条件下其中一个GLP-1R激动剂被静脉输注同时以逐步方式升高血葡萄糖浓度[56]。在有糖尿病前期患者有一种特征性丢失第一相葡萄糖-刺激胰岛素分泌(GSIS)在给予GLP-1条件下可恢复。当T2DM进展，第二相葡萄糖-刺激胰岛素分泌(GSIS)有一个另外的丢失，和它在急性GLP-1给予也可被恢复。这类发现表明在T2DM，GLP-1有迅速恢复葡萄糖-刺激胰岛素分泌(GSIS)能力与任何长期作用增加胰岛胰岛素量无关。假设，这类GLP-1急性的作用反映，至少部分，其生理学作用作为一个肠促胰岛激素其中它激活位于胰岛β-细胞的GLP-1R。 当考虑GLP-1体内急性胰岛素促分泌剂作用，还认为葡萄糖的口服给予导致迷走-迷走反射的激活允许GLP-1间接控制胰岛素胞吐作用。因此，从L细胞释放的GLP-1激活迷走神经的感觉神经元投射至脑干为了启动传出迷走反射通过自主神经系统的副交感神经分支。副交感神经神经元在胰小岛内释放乙酰胆碱(ACh)为了激活毒蕈碱样胆碱能受体刺激在β-细胞中Ca2+动员，和这些神经元还释放PACAP刺激在β-细胞中cAMP生产。网络效应是一种GLP-1间接和神经介导作用增强葡萄糖-刺激胰岛素分泌(GSIS)[84]。 如图2.1中所说明，GLP-1激活GLP-1R的直接作用对β-细胞导致AMP信号机制PKA和Epac2分支的双重激活。在这个方式，GLP-1有助于葡萄糖-依赖ATP-敏感K+通道(KATP)的关闭[85]。净效应是β-细胞去极化作用与随之激活的VDDCs为了允许Ca2+内流刺激Ca2+-依赖胰岛素分泌。同时地，GLP-1增强一种Ca2+-诱导Ca2+释放(CICR)机制其中Ca2+内流触发从细胞内Ca2+贮存Ca2+的释放[86–90]。这个被动员的Ca2+然后作用如同对Ca2+-依赖胰岛素分泌增加刺激，在用T2DM患者中，β-细胞葡萄糖代谢功能失调所以葡萄糖不能完全闭合ATP敏感钾离子通道为了刺激Ca2+内流[84]。这些病理生理学情况下，单独葡萄糖不能生成至关重要的重要胞质液Ca2+信号启动胰岛素胞吐作用。通过促进葡萄糖-依赖ATP敏感钾离子通道闭合和通过增强CICR，GLP-1恢复Ca2+信号，因此允许葡萄糖-刺激胰岛素分泌(GSIS)发生。 通过GLP-1调控血糖动态平衡" TITLE="汤教授 通过GLP-1调控血糖动态平衡" /> 图2.1在β-细胞中GLP-1刺激-分泌偶联GLP-1结合至其GPCR受体的作用为了刺激cAMP产生和加强和增强葡萄糖-刺激胰岛素分泌(GSIS)。GLP-1的一种cAMP-依赖作用是通过PKA介导磷酸化分泌颗粒-结合蛋白(如，Snapin)为了促进Ca2+-依赖胰岛素胞吐作用。GLP-1的PKA-无关作用是通过cAMP-调节的鸟嘌呤核苷酸交换因子Epac2介导。CAMP与Epac2的结合导致Rap1GTPase和PLCε的顺序激活，因此促进PIP2 水解和细胞内Ca2+动员。GLP-1还发挥PKA和Epac2-介导的作用增强葡萄糖-依赖ATP敏感钾离子通道闭合，因此促进Ca2+内流通过VDCCs。GLP-1与胰岛素分泌相关的主要作用是作用如同β-细胞葡萄糖敏化剂为了增强胰岛素胞吐作用介导 通过触发和放大葡萄糖-刺激胰岛素分泌(GSIS)的通路。缩写:GK，葡萄糖激酶；ΔVm，去极化；Kv，电压依赖性钾离子通道，KCa，钙激活钾离子通道。 当考虑GLP-1如何从健康个体β-细胞增强葡萄糖-刺激胰岛素分泌(GSIS)，存在不同场景。在这些非病理条件下，葡萄糖代谢的偶联至ATP敏感钾离子通道闭合不被干扰，所以葡萄糖是完全能生成刺激胰岛素胞吐作用胞质液Ca2+信号。重要地是，用GLP-1处理β-细胞条件下单细胞研究显示这个Ca2+信号是对胰岛素胞吐作用更有效刺激[91]。这类GLP-1促进胞吐作用被其PKA-和Epac2-介导的作用解释，发生在β-细胞刺激-分泌偶联步骤的“后”步骤和促进Ca2+-依赖分泌颗粒与浆膜的融合(图2.1)。 因为在用T2DM患者中GLP-1的ATP敏感钾离子通道依赖作用可解释GLP-1的胰岛素促分泌剂性能，对总结关注这个效应什么已知是有用的。GLP-1的ATP敏感钾离子通道恢复闭合通过条件下是可测量的，其中大鼠P-细胞最初是暴露于一个细胞内ATP耗尽无葡萄糖溶液[85]。每周葡萄糖的短暂再引入，抑制ATP敏感钾离子通道活性，和葡萄糖的这个作用被GLP-1大大增强。这类GLP-1的恢复作用，反映改变ATP敏感钾离子通道腺嘌呤核苷酸敏感性的能力，所以在对胞质液葡萄糖代谢产生ATP/ADP比值浓度增加反应中这些通道更有效闭合。事实上，在磺脲类受体-1型PKA减低Mg-ADP的刺激作用[92]，而Epac2增强ATP的抑制性作用在Kir6.2[汤教授注：Kir6.2是细胞膜和线粒体膜上ATP敏感钾离子通道的组成亚基，存在于胰岛、心肌、骨骼肌、脑等组织中。在胰岛β细胞中，Kir6.2亚基是调节胰岛素分泌的重要因子][93,94]。ATP敏感钾离子通道的这些双重机制调控GLP-1的能力作用如同一个β-细胞葡萄糖敏化剂，所以，可能促进葡萄糖代谢依赖β-细胞的去极化作用。 缺乏磺脲类受体-1型(SUR1)小鼠的研究和孔隙形成ATP敏感钾离子通道亚单位Kir6.2提供另外证据对ATP敏感钾离子通道的GLP-1通道依赖性作用刺激胰岛素分泌。在这些磺脲类受体-1型和Kir6.2敲除小鼠，缺乏[95,96]或减低[97]GLP-1增强葡萄糖-刺激胰岛素分泌(GSIS)。此外，在包藏酪氨酸停止编码(Y12STOP)突变小鼠在对Kir6.2基因编码，缺乏ATP敏感钾离子通道表达和GLP-1-刺激胰岛素分泌[98]。重要发现are also provided by a study of有新生儿糖尿病(NDM)患者 owing togain-of-功能突变(C435R；R1380H) in the基因编码for 磺脲类受体-1型.99这些突变导致overactive ATP敏感钾离子通道通道和a从而的减少葡萄糖-刺激胰岛素分泌(GSIS)。值得注意的是，在这些患者中GLP-1R激动剂的给予恢复胰岛素分泌。 6.在胰岛素抵抗啮齿类模型中改变的GLP-1作用 有趣的是注意到在小鼠用高脂肪饮食喂养(HFD)发生β-细胞内Epac2的表达对β-细胞代偿作用是至关重要[54]。高脂肪膳食[HFD]诱导胰岛素抵抗，和这些条件下，葡萄糖-刺激胰岛素分泌(GSIS)是增强为了代偿对胰岛素抵抗[100]。当野生型(WT)和Epac2敲除小鼠喂予高脂肪膳食[HFD]比较，Epac2敲除小鼠中有可能显示代偿性葡萄糖-刺激胰岛素分泌(GSIS)丧失[54]。在分离的胰小岛中Epac2对使葡萄糖-刺激胰岛素分泌(GSIS)这个非期望作用是可测量的和不需要用GLP-1R激动剂治疗小岛。此外，高脂肪膳食[HFD]条件下的这个代偿作用来自β-细胞Ca2+处置的改变的结果这样存在葡萄糖-依赖Ca2+内流和Ca2+流通增强[54]。因为Epac2介导GLP-1对Ca2+内流和动员的刺激效应[49,91,101–103]，在β-细胞cAMP信号网络中似乎存在“可塑性”这样高脂肪膳食[HFD]导致葡萄糖代谢对Epac2激活和胰岛素分泌的非期望偶联[54,104]。 因为喂与高脂肪膳食[HFD]小鼠的小岛中GLP-1R表达升高[105]，显而易见GLP-1也参加对饮食-诱导胰岛素抵抗胰小岛的功能性适应中。在这个方面，有趣的是注意到高脂肪膳食[HFD]条件下，体内给予一种GLP-1R激动剂导致在分离的胰小岛中可测定的另外的葡萄糖-刺激胰岛素分泌(GSIS)的代偿性增加是“持久的”完全缺乏体外GLP-1R刺激作用[106]。这个发现表明一个GLP-1R激动剂有上调表达能力和β-细胞的关键组分的功能刺激分泌耦合机制，最可能包括葡萄糖-感应，氧化葡萄糖代谢，离子通道调节，和Ca2+-依赖胞吐作用。 当考虑高脂肪膳食[HFD]如何也诱导胰岛增生与一个增加β-细胞质量的代偿性时，可能是β-细胞上GLP-1R表达增加起作用。因此，增加的GLP-1R表达可能有利于增加β-细胞对循环GLP-1敏感性，因此允许GLP-1有效通过cAMP，PKA信号，和Epac2上调β-细胞增殖和生存。虽然这是一个诱人的假设，最近研究表明在喂与正常饮食小鼠中，增强PKA活性本身不增加β-细胞质量[50,107]。此外，在喂与正常饮食小鼠中Epac2表达的敲除不导致的减低β-细胞质量[54]。但是，在小鼠喂与一种高脂肪膳食[HFD]可能，可能揭示胰岛增生的诱导作用中对PKA和Epac2的作用。 因为GLP-1存在cAMP-无关的作用，这类作用可能在促进高脂肪膳食[HFD]条件下β-细胞的适应性反应中也起作用。因此，有兴趣总结GLP-1什么是已知的关注cAMP-无关的作用允许它作用如同一个β-细胞营养因子。主要地用β-细胞株或小鼠β-细胞进行研究显示cAMP-无关的作用GLP-1R激动剂以抵消内质网应激[108]和通过GLP-1R通过β-阻抑蛋白信号[109,110]和表皮生长因子(EGF)受体反式-激活[111]为了下调前凋亡的蛋白BAD的活性[112]，SirT1脱乙酰基酶[113]，和转录因子FoxO1[114]。GLP-1还上调c-Src激酶[115]，磷脂酰肌醇3-激酶(PI-3-激酶)[116]，蛋白激酶B(PKB)[117]，蛋白激酶c-zeta(PKC-ζ)[118]和细胞外信号-调节蛋白激酶(ERK1/2)[119]的活性。可以想象，这些生长因子-样信号通路可能被变构GLP-1R激动剂选择性激活被有“偏误的[biased]”信号传导性质和在高脂肪膳食[HFD]条件下为了促进β-细胞代偿作用结合GLP-1R。 7.通过神经系统介导GLP-1的葡萄糖调节性质 一个高图形研究领域关注在神经系统中GLP-1作用，和最近意识到这类GLP-1的作用对葡萄糖调节是重要。通过注射一种GLP-1R激动剂至肝门静脉迷走-迷走反射被激活和在迷走神经感觉传入神经元和也在迷走传出神经元可测量到电活性增加[120]。葡萄糖的门脉内给药通过测量诱导的胰岛素分泌，也可能显示通过葡萄糖与GLP-1共同给予增加葡萄糖-刺激胰岛素分泌(GSIS)[121]。GLP-1增强葡萄糖-刺激胰岛素分泌(GSIS)的这个作用被神经节阻断剂减低[121]，如期望是否为了刺激胰岛素分泌迷走-迷走反射激活神经元内胰腺神经节。迷走神经的感觉神经元表达GLP-1受体[122–124]，和直接应用GL-1至迷走神经结状神经节传入细胞体内导致动作电位产生[125]。 被GLP-1激活的迷走神经的感觉神经元投射至脑干和下丘脑，和GLP-1R激动剂艾塞那肽-4被腹腔给予条件下，一个外科膈下迷走神经切除位于下视丘和室旁核内神经元激活的减弱[126]。用大鼠得到的这类发现表明外周给予艾塞那肽-4通过迷走神经刺激神经活动作用在脑内和艾塞那肽-4的这个作用补充它跨越血–脑屏障为了激活CNSGLP-1受体更直接作用[127–129]。在人中也发生GLP-1R激动剂的迷走神经介导作用因为治疗幽门成形术在切除迷走神经患者，静脉输注GLP-1抑制食欲，减慢胃排空，刺激胰岛素分泌，和抑制胰高血糖素分泌的能力减低[130]。 GLP-1受体在脑内广泛表达在那里通过神经元释放GLP-1它们被激活。因此，GLP-1是一个神经肽，和神经解剖学研究显示它包含位于延髓尾孤束核(NTS)神经元细胞体，中缝隐，和中间网状核[131,132]。这些神经元的轴索投射至脑的区域涉及控制食欲，代谢，水摄取，应急，和心血管功能[133–136]。这些区域包括迷走神经背核，背内侧和室旁下视丘核，腹脑导水管周围灰质，和丘脑室旁核[131,132]。GLP-1-含神经元投射至脑干在那里它们突触在胆碱能迷走远动神经元，它们的有些投射至胰腺[137,138]。总的来说，这些发现表明GLP-1通过三种机制控制迷走传出活性：(1)迷走-迷走反射其中GLP-1初始激活位于迷走神经感觉神经末梢的GLP-1R，(2)需要循环GLP-1的一种作用在，或输送跨越血–脑屏障为了激活脑干神经回路,和(3)直接或间接突触继电器其中脑内GLP-1释放激活迷走运动神经元。 当考虑GLP-1的这类神经影响的生理学意义时，重要是注意到胰岛素分泌的神经控制不是为了测量一种GLP-1R激动剂的胰岛素促分泌剂作用绝对需求。利用Pdx1-hGLP1R:Glp1r−/−小鼠给予抗DPP-IV-GLP-1R激动剂艾塞那肽-4研究葡萄糖调节中显示这个事实[139]。这些工程化小鼠在任何组织都不表达小鼠GLP-1R，而只在胰腺中它们表达重组人GLP-1受体。在这类小鼠中，艾塞那肽-4发挥其正常作用加强葡萄糖-刺激胰岛素分泌(GSIS)和在没有神经改善GLP-1R激活糖耐量[139]。 尽管事实在Pdx1-hGLP1R:Glp1r−/−小鼠保留GLP-1R激动剂作用，有理由相信神经系统的确事实上介导GLP-1的重要葡萄糖调节的作用[140–145]。例如，小鼠用葡萄糖灌胃条件下诱导胰腺胰岛素分泌，GLP-1R拮抗剂艾塞那肽(9–39)一个脑室间(i.c.v.)注射导致较低胰岛素被分泌[142,146]。此外，通过葡萄糖灌胃骨骼肌内葡萄糖摄取和胰高血糖素合成被增强，和葡萄糖的这个效应被通过脑室间(i.c.v.)途径输送艾塞那肽(9–39)阻断[142,146]。这类发现表明的初始餐后状态期间小肠葡萄糖吸收，GLP-1“主要的”全机体代谢通过脑内作用促使胰腺胰岛素分泌同时也增强骨骼肌葡萄糖处置。 有趣的是，GLP-1的神经介导作用对葡萄糖调节是重要可能是不同条件下模仿餐后状态当血葡萄糖水平正在升高。在小鼠利用输注钳夹技术的研究升高血葡萄糖和胰岛素的水平，报道脑室间(i.c.v.)给予GLP-1R激动剂艾塞那肽-4减低血流和骨骼肌内葡萄糖摄取[142,146]。同时地，为了增强胰岛素-依赖肝葡萄糖摄取胰岛素分泌被刺激[142,146]。因此，与如前所述最初用餐状态的葡萄糖吸收相反，GLP-1在餐后状态作用转移葡萄糖处置，从最初用餐状态肌肉至肝脏。所得到肝胰高血糖素合成允许在随后空腹状态期间足够胰高血糖素动员和肝葡萄糖生产。GLP-1的这样神经介导效应发生在健康人和/或有T2DM患者仍有待证实.。 还认识到GLP-1受体位于神经元弓形核(Arc)内被激活为了GLP-1刺激胰岛素分泌同时还抑制肝葡萄糖生产[147–149]。通过发现在这些神经回路传输由控制ATP敏感钾离子通道神经肽，营养物，和激素调制，提供可能解释GLP-1如何改变在弓形内神经功能的一种机制[149–151]。在这个方面，为了调节血糖动态平衡，GLP-1可能抑制弓形内ATP敏感钾离子通道活性。将有趣评估GLP-1的这个作用对葡萄糖-反应弓形内神经元是否是选择性和ATP敏感钾离子通道活性的抑制作用是否如对β-细胞描述Epac2激活的结果。此外，因为在弓形内瘦素激活ATP敏感钾离子通道[150,151]，可能是GLP-1和瘦素作用作为反调节激素控制弓形回路对葡萄糖调节重要。 最后，有兴趣注意到正在评价GLP-1R激动剂为神经系统疾病的治疗中使用[152]。在一项体外阿尔茨海默氏病的模型，GLP-1保护海马神经元来自被淀粉样-β肽诱导的细胞毒性[153]。还惊奇是报告这类神经保护是GLP-1(9–36)酰胺赋予的，它是GLP-1(7–36)酰胺被DPP-IV-催化降解生成的代谢物[154]。这个发现提示存在一个非常规GLP-1R，虽然其鉴定仍不知道。正如兴趣，有GLP-1R激动剂治疗帕金森氏病潜在用途[155,156]。总的来说，得到的证据提示这些GLP-1的神经保护作用可能是对其在脑中改变葡萄糖动态平衡能力是次要的。例如，高血糖的条件下，周边给予GLP-1增加神经元己糖激酶的磷酸化速度(Vmax)同时也增加血–脑葡萄糖运输能力(Tmax)[157,158]。 8. GLP-1受体激动剂 药物开发战略已导致GLP-1R激动剂的鉴定那是或基于肽或小分子。对基于肽GLP-1R激动剂，为了分类将存在进一步分成亚类“肠促胰岛素类似物”或“GLP-1类似物,”如表2.1内总结。艾塞那肽，也称为Byetta，是原型肠促胰岛素类似物和它是艾塞那肽-4(Ex-4)的合成形式。相反，原型GLP-1类似物为利拉鲁肽，也称为Victoza。利拉鲁肽是结构上等同于GLP-1(7–37)除了赖氨酸残基26是被其共轭至一个十六烷(C16)侧链被乙酰化，而残基34含精氨酸而不是在天然GLP-1内发现的赖氨酸残基。艾塞那肽和利拉鲁肽都是在GLP-1R处高亲和力激动剂，但它们对被DPP-IV水解相对有抗力。例如，静脉给药后，循环GLP-1的半衰期是仅1.5–5.0分钟，而艾塞那肽和利拉鲁肽的半衰期分别为26分钟和8h。因此，当它们被皮下注射至有T2DM患者艾塞那肽和利拉鲁肽发挥延长降血糖作用。 通过GLP-1调控血糖动态平衡" TITLE="汤教授 通过GLP-1调控血糖动态平衡" /> 机械地，利拉鲁肽的十六烷侧链允许这个肽通过疏水性相互作用结合至血浆白蛋白，因此被DPP-IV水解最小化。在GLP-1类似物阿必鲁肽中，为了实现DPP-IV抵抗GLP-1(7–36)的两个分子被串联融合和串联是共价地结合至重组人白蛋白。同时地，在残基8处引人一个甘氨酸取代i为了改善DPP-IV抵抗。在dulaglutide中，采用不同方法其中GLP-1(7–36)被融合至人免疫球蛋白重链恒定的γ4链(IgGγ4-Fc)创建一个单体然后与本身二聚化为了生成抗DPP-IV-的GLP-1R激动剂。 意向鉴定小分子GLP-1R激动剂非常复杂被复杂配体–受体相互作用这是组BGPCRs的特征[46,174]。尽管这个复杂，描述GLP-1R新以前-变构调节剂。这些小分子不仅作用如GLP-1R激动剂(以前对照)而且还修饰GLP-1本身激活GLP-1R(变构对照)的能力。当前临床前研究下合成的以前-变构调节剂包括被取代喹喔啉[quinoxaline][76,175–177]和环丁烷衍生物[178–180]取代的喹喔啉被设计为化合物2作用如同在GLP-1R处一个部分激动剂，但它被特别地揭示化合物2的疗效作为一个cAMP-升高药物被GLP-1R拮抗剂艾塞那肽(9–39)增强而不是减低。这个发现与变构概念一致从化合物2结合至GLP-1R上一个位点通过基于肽激动剂和拮抗剂不能识别结果[181]。扩展这些发现，被报道新颖取代的嘧啶作用也如同GLP-1R激动剂和它们与放射性标记GLP-1对与GLP-1R结合不竞争[182]。 GLP-1R激活被喹喔啉化合物3是通过突变引入至跨膜α-螺旋2和7，强烈影响而这类突变不改变GLP-1的作用[183]。这些发现表明小分子激动剂激活或调节GLP-1R以一种方式不同于GLP-1。事实上，一个喹喔啉(化合物2)和一个嘧啶(化合物B)作用在一种添加方式激活GLP-1R条件下其中受体被截断的去掉N-端细胞外结构域在GLP-1的C-端结合[184]。正如耐人寻味，以前-变构调节剂GLP-1R-介导的信号性质是不相同，因此提示这类激动剂调节可被用为了实现信号传导偏信[bias[77,184–187]。 9. DPP-IV抑制剂 DPP-IV被DPP4基因编码是丝氨酸蛋白酶的脯氨酰寡肽家族成员，和它在控制免疫功能中起作用和是肠促胰岛激素作用的关键决定因素。DPP-IV存在如同可溶性循环形式[188]或如同一类型跨膜丝氨酸外肽酶[189]。酶的两种形式催化二肽从含平均30-氨基酸残基肽底物的N-端和在倒数第二个位置有一个脯氨酸或丙氨酸残基处裂解[189]。些底物包括趋化因子(CCL5)，神经肽(PYY和NPY)，和激素(GLP-1和葡萄糖-依赖促胰岛素肽[GIP])[190]。DPP-IV名词其中还存在被称为腺苷脱氨酶复合蛋白2(ADCP2)或为T-细胞激活抗原CD26。在内皮细胞，分化的表皮细胞，和淋巴细胞上高度表达DPP-IV。在免疫系统中，DPP-IV存在如同一种内在膜蛋白[integralmembrane]糖蛋白其中它作用如同一个控制细胞内信号通路对T-细胞增殖和T-细胞激活重要的辅助因子[191]。 晶体学分析与分子学模型分析结合揭示766-氨基酸残基DPP-IV含一个N-端β-螺旋桨结构域[propellerdomain]和一个C-端α/β水解酶结构域在一起形成一个腔其中位于酶的活性部位[192,193]。DPP-IV的一个显着特点是该酶的α/β水解酶结构域含一个丝氨酸–天门冬氨酸–组氨酸催化三联体，而β-螺旋桨结构域含两个是对催化功能需要谷氨酸残基和对准底物肽只让倒数第二脯氨酸或丙氨酸残基可能从事活性位点。DPP-IV的这个结构特点解释它的底物特异性其中它水解有N-端X-脯氨酸或X-丙氨酸残基的肽[194]。 在表2.2中总结了现被为T2DM的治疗小分子DPP-IV抑制剂的药理学性质。DPP-IV抑制剂的黄嘌呤类包括西他列汀，利拉利汀,和阿格列汀，而维格列汀和沙格列汀是DPP-IV抑制剂的氰基吡咯烷类的成员。DPP-IV活性的抑制作用被西他列汀被实现通过其非共价结合至保守的谷氨酸残基[205和206]位于酶的β-螺旋桨内，而沙格列汀不仅结合至这些谷氨酸残基而且也至位于α/β水解酶结构域的催化三联体内丝氨酸残基[190]。一般说来，氰基吡咯烷类例如沙格列汀是DPP-IV酶活性竞争性抑制剂而不是非竞争性抑制剂因为它们与丝氨酸残基630位于酶活性部位内形成可逆性共价键[190]。 DPP-IV催化GLP-1(7–36)酰胺的水解生成GLP-1(9–36)酰胺和N-端组氨酸–丙氨酸二肽。因此，DPP-IV抑制剂升高内源性GLP-1(7–36)酰胺的水平，和可能是在临床相关剂量，DPP-IV抑制剂的这个作用在肝-门脉循环中或在L细胞的 |
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