胰高血糖素样肽-1对糖尿病周围神经病变的影响

万丽娟，陈明卫

(安徽医科大学第一附属医院内分泌科，安徽 合肥　230022)



◇综述◇

胰高血糖素样肽-1对糖尿病周围神经病变的影响

万丽娟，陈明卫

(安徽医科大学第一附属医院内分泌科，安徽 合肥230022)

胰高血糖素样肽-1(GLP-1)是肠道因进食而分泌的一类促胰岛素分泌肽，主要通过作用于GLP-1受体，激活多种信号通路而对神经系统发挥影响，主要包括加快神经传导速度，增加神经轴突的数量，为神经细胞直接提供营养因子，抑制神经细胞凋亡，拮抗氧化应激等作用。GLP-1及其受体激动剂可通过多种不同的途径改善糖尿病周围神经病变的症状，为糖尿病周围神经病变的治疗提供新的方法。

糖尿病神经病变;胰高血糖素样肽1

胰高血糖素样肽-1(Glucagon-like peptide-1,GLP-1)是肠道L细胞分泌的一种肠促胰岛素，主要通过作用于GLP-1受体来发挥作用。糖尿病患者因葡萄糖氧化受抑制，微血管受损等致神经细胞缺血缺氧，最终发生糖尿病周围神经病变(Diabetic peripheral neuropathy,DPN)[1]。DPN是糖尿病常见的并发症之一，主要表现为慢性远端对称性运动、感觉障碍，给糖尿病患者带来极大的危害，目前尚无特别有效的治疗方法。近年来有大量研究报道了GLP-1及其受体激动剂可通过多种不同的途径对DPN起到一定的积极作用，本文主要介绍GLP-1改善DPN的作用机制，为DPN的治疗提供新的研究方向。

1　DPN的治疗

DPN的发病机制极其复杂，持续的高血糖和低血糖以及血糖波动均是导致DPN发生的重要机制之一[2-3]，超重/肥胖、血脂异常也是导致DPN发生及发展的一个重要危险因素，血脂代谢紊乱明显加快了DPN的发生和进展，氧化应激反应增强和抗氧化应激防御反应减弱是导致DPN发生的又一个重要因素[4-5]。有相关文献报道强化血糖控制对预防1型DPN的发生至关重要，然而并不能完全阻止或延缓DPN的进展[6]，目前临床上对DPN的治疗主要是通过戒烟，控制血糖、血脂、血压、体重等代谢因素，营养神经，应用抗氧化剂以及醛糖还原酶抑制剂等综合性方法。但总体治疗效果并不尽如人意，这可能与DPN复杂的发病机制有关。

2　GLP-1及GLP-1受体激动剂

GLP-1是回肠、结肠L细胞分泌的一种肠促胰素，依赖葡萄糖浓度促进胰岛素分泌，抑制胰高血糖素释放，延缓胃排空，抑制食物摄取和肝糖原输出，还可保护胰岛β细胞损伤[7]，加强胰岛β细胞功能[8]，促进胰岛素基因转录及胰岛素的合成[9]，在有效降低血糖的同时，又不易发生低血糖[10]和增加体重[11]的风险。GLP-1受体广泛分布于坐骨神经感觉神经元、皮肤感觉神经元、迷走神经传入神经等周围神经系统中。GLP-1通过作用于GLP-1受体来发挥作用。但是人体生理性的GLP-1半衰期较短，极易被二肽基肽酶IV(Dipeptide peptidase 4，DPP-4)分解。DPP-4抑制剂以及GLP-1受体激动剂通过延长体内GLP-1的半衰期，延缓GLP-1的降解，提高GLP-1的作用时间，达到降低血糖等功效。GLP-1受体激动剂还具有调节脂质代谢[12]，拮抗氧化应激[13]，减轻体重[14]等作用。因此GLP-1及其受体激动剂可通过改善DPN的危险因素而对DPN的防治产生间接效应。近年来多项研究发现GLP-1受体激动剂对周围神经也具有直接的保护和营养作用，这将为未来DPN的防治提供新的方法和手段。

3　GLP-1受体激动剂与DPN的动物实验研究

在很多糖尿病动物模型中，GLP-1类似物及其受体激动剂对糖尿病周围神经病变的作用被证实，这些研究均表明GLP-1类似物及其受体激动剂是通过直接作用于神经细胞中GLP-1受体或提高其GLP-1受体的表达来发挥一系列作用的，并且与血糖水平无关。

GLP-1受体广泛分布于糖尿病和非糖尿病小鼠的背根节感觉神经元[15-16]，同时也存在于糖尿病大鼠的皮肤和坐骨神经施万细胞[17-18],运动神经传导速度的减慢有可能是由于轴突萎缩，高糖代谢应激或失去神经营养作用所致[9]，GLP-1或GLP-1受体激动剂可通过修复轴突损伤或提供营养给神经细胞从而加快神经传导速度，进而缓解DPN的进展。Perry等[19]研究发现GLP-1及GLP-1受体激动剂艾塞那肽可直接提供营养给神经纤维丝蛋白，维持坐骨神经轴突形态学的完整性，对于因维生素B6堆积所致的周围感觉神经损伤具有保护作用。Kan等[15]在1型糖尿病小鼠模型中发现艾塞那肽可作为营养因子，直接提供营养给感觉神经元或加强其对内生性营养因子的敏感性，促进神经轴突生长，从而改善感觉神经电生理和行为感觉缺失，提高感觉神经传导速度，但是对运动神经传导速度没有多大作用；在2型糖尿病小鼠模型中，艾塞那肽的上述效应呈现差异改变，表现出对感觉神经电生理异常、行为感觉和表皮轴突缺失没有多大改善作用，对感觉神经传导速度也没有明显影响，但可以提高运动神经传导速度。尽管如此，上述研究发现均提示GLP-1受体激动剂对DPN具有显著的积极作用。同样，Himeno等[16]也通过建立糖尿病周围神经病变小鼠模型，使用艾塞那肽治疗4周，发现小鼠运动神经传导速度和感觉神经传导速度均较前加快，表皮神经纤维密度增大，同时感觉功能也有所恢复，但血糖和糖化血红蛋白水平没有明显变化，坐骨神经血流量也没有增多，由此表明艾塞那肽缓解DPN的进展与血糖和血流动力学的作用无关，很大可能是通过GLP-1受体直接作用于背根节神经元及其轴突，促进背根节神经元轴突生长，改善神经轴突受损。 Han等[20]通过对一组STZ诱导的糖尿病大鼠实施Roux-en-Y胃旁路术(RYGB)后发现，实施RYGB的糖尿病大鼠周围神经病变症状可能有所改善，而且实施RYGB的糖尿病大鼠体内GLP-1水平比没有实施RYGB的大鼠GLP-1高，推测RYGB对糖尿病大鼠周围神经病变的作用可能是通过GLP-1来实现的，这可能间接表示了GLP-1对DPN有积极的治疗作用。

文献报道GLP-1受体激动剂则是通过提高糖尿病大鼠神经组织中的GLP-1受体水平，从而保护坐骨神经大运动神经纤维功能和小C纤维结构，这种作用与血糖和胰岛素水平没有太大的关联，可能是对代谢紊乱所起的一种保护作用[9]。Liu等[17]通过糖尿病大鼠实验研究发现长期的高血糖导致糖尿病大鼠模型中GLP-1受体表达减少，艾塞那肽可增加GLP-1受体的表达，同时也可保护施万细胞，减少神经纤维丝蛋白凋亡和表皮神经纤维缺失，而施万细胞和神经纤维丝蛋白都可以提供营养因子给周围神经细胞，促进神经元轴突和有髓神经纤维再生，改善轴突。另一项研究同样表明艾塞那肽可作用于坐骨神经GLP-1受体活化施万细胞，促进周围神经再生及其功能的恢复[18]。

4　GLP-1对糖尿病周围神经病变的直接作用机制

4.1GLP-1激活PI3K信号通路糖尿病患者并发周围神经病变时神经生长因子(Nerve growth factor,NGF)合成明显减少，而神经元的生长有赖于NGF的支持，因此，诱导NGF的合成可抑制神经细胞凋亡、促进神经元的恢复以及加强神经元功能，从而改善糖尿病周围神经的功能[21]，使用外源性NGF可维持感觉神经生长、发育及功能，从而减缓糖尿病小鼠神经病变的进展[22]。PC12细胞来自成年大鼠肾上腺髓质的嗜铬细胞瘤系，NGF可诱导其增生和分化为神经细胞，因此当NGF减少时，PC12细胞及交感神经元大量减少。GLP-1可抑制因NGF减少而导致的PC12细胞及交感神经元的减少和死亡，并且能够维持神经元的形态，因此对神经细胞具有保护作用。GLP-1这种保护作用是通过与GLP-1受体结合后，激活丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)和胞内磷脂酰肌醇3激酶(phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K)通路来达到抑制促凋亡蛋白Bim表达而实现的[23]。同样，Luciani等[24]在一项研究中也有类似发现，该项研究发现SH-SY5Y神经母细胞瘤细胞中表达GLP-1受体，使用GLP-1受体激动剂艾塞那肽干预SH-SY5Y神经母细胞瘤细胞后，该细胞神经轴突和神经元的数量明显增加，表明艾塞那肽可通过增加神经轴突的数量诱导SH-SY5Y神经母细胞瘤细胞分化，进一步研究发现艾塞那肽诱导人类神经细胞分化可能与PI3K通路有关。Tsukamoto等[25]研究发现胰岛素和GLP-1均是通过激活PI3K和MAPK通路来发挥作用，当胰岛素缺乏时，胰岛素样生长因子1(insulin-like growth factor 1，IGF-1)和酪氨酸激酶(tyrosine kinase，TrkA)表达减少，同时轴突的再生也受到抑制，而GLP-1受体激动剂可能正好弥补了活化的胰岛素受体缺乏这一现象，通过激活PI3K/Akt信号通路灭活RhoA，RhoA对于周围神经系统是一种生长抑制物，它作用于PC12细胞抑制其分化为神经细胞，同时GLP-1受体激动剂也可通过激活该通路减少过氧化物堆积所致的PC12细胞损伤，该研究表明艾塞那肽可通过PI3K通路灭活RhoA来发挥神经营养和神经元保护效应。

4.2GLP-1激活cAMP/PKA/CREB通路GLP-1作用于GLP-1受体，激活腺苷酸环化酶产生环磷酸腺苷(Cyclic Adenosine monophosphate，cAMP)，随后磷酸化激酶A(protein kinase A，PKA)使其激活，继而活化cAMP反应元件结合蛋白(cAMP response element-binding protein,CREB)，CREB是一种核转录因子，该因子与神经元的存活和功能有关。研究发现[26]，糖基化终产物通过减少大鼠星形胶质细胞内cAMP水平，降低PKA活性和水平以及CREB 磷酸化作用，从而产生一系列不良效应，如活性氧簇产生，TNF-α和IL-1β等炎性细胞因子释放，细胞凋亡蛋白酶激活以及星形胶质细胞死亡等，而GLP-1类似物利拉鲁肽可减少TNF-α和IL-1β产生，还可减少糖基化终产物导致的活性氧簇堆积从而拮抗氧化应激作用，同时还可修复凋亡的神经细胞。进一步研究发现这些有益作用可被腺苷酸环化酶抑制剂SQ22536或PKA抑制剂RP-CAMP所拮抗，提示GLP-1受体激动剂对神经元具有营养和保护作用，并且通过调节CAMP/PKA/CRE通路活性来发挥效应。而在Velmuruga等[27]的研究中也证实了GLP-1可通过活化CREB来保护神经前体细胞。McClean等[28]也发现利拉鲁肽可通过GLP-1受体依赖机制减少IL-6，IL-12 p70和IL-1β产生。另一项糖尿病大鼠模型实验[17]也表明cAMP具有抗神经细胞凋亡，拮抗氧化应激，提供神经营养的作用。cAMP减少时坐骨神经细胞Na+-K+-ATP酶活性降低，最终导致DPN的发生，艾塞那肽可通过活化GLP-1受体增加cAMP水平，进而通过cAMP/PKA通路缓解DPN大鼠的皮肤神经纤维损伤和坐骨神经的形态和功能异常，还可通过调节因Na+-K+-ATP酶可逆性缺失导致的代谢紊乱，保护周围神经。

4.3GLP-1激活ERK信号通路ERK是一类丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，可将细胞外刺激因子转换为细胞内转录调节因子，从而有利于细胞的生存、生长、分化和形态学的维持。当GLP-1受体激动剂作用于胰岛细胞、皮肤细胞，PC12细胞时，ERK信号通路就被激活，ERK1/2水平提高，并且发生磷酸化作用，从而对神经细胞发挥一系列作用。GLP-1受体激动剂同时也可加快运动神经传导速度，防止表皮神经纤维缺失，从而保护糖尿病大鼠坐骨神经，但是目前还缺乏足够的证据证明运动神经传导速度的加快是由于ERK信号通路的激活而引起的[9]。

5　临床试验

尽管艾塞那肽在糖尿病动物模型中对糖尿病周围神经病变的改善作用得到证实，但其临床治疗效果尚无定论。Barros等[29]在一项临床试验中挑选20例糖尿病诊断尚不超过6个月的患者，这些患者虽然没有明确的神经病变的临床症状，但已有神经传导速度减慢，使用DPP-4抑制剂西格列汀治疗3个月后，患者体内活化的GLP-1数量明显增多，神经传导速度也明显较治疗前加快。表明GLP-1对神经系统具有积极的临床意义。最近，Jaiswal等[30]对22例2型糖尿病患者伴有明确DPN，连续使用艾塞那肽治疗18个月，结果发现糖尿病患者DPN的症状并未得到明显改善，患者的生活质量也没有显著提高，该项研究并没有发现GLP-1受体激动剂对DPN患者有太大的益处。这可能与病例数量较少，且艾塞那肽治疗时间太短有关。

DPN已经成为糖尿病最常见的并发症之一，严重影响了患者的生活质量，目前还没有特别有效的方法。GLP-1受体激动剂作为一种新型的促胰岛素分泌药物，已在很多动物实验中证实了其对DPN的积极作用，但目前尚缺乏确切的临床研究结果来证实这类药物对DPN的疗效，其对DPN的具体作用机制还有待进一步的研究，同时这类药物的长期治疗不良反应还需更深入地研究。

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Effect of glucagon-like peptide-1 on diabetic peripheral neuropathy

WAN Lijuan,CHEN Mingwei

(DepartmentofEndocrinology,TheFirstAffiliatedHospitalofAnhuiMedicalUniversity,Hefei,Anhui230022,China)

Glucagon-like peptide-1 is a kind of insulin secreting peptide secreted by intestine L cells during eating,which plays a role for the nervous system mainly acting on GLP-1 receptor to activate multiple signaling pathways.It mainly includes such roles as speeding up the nerve conduction velocity,increasing the number of nerve axons,providing nutritional factor directly to neurons,inhibiting neuron apoptosis,and resisting oxidative stress.Glucose-like peptide-1 and glucagon-like peptide-1 receptor agonist can improve the symptoms of diabetic peripheral neuropathy through several different ways,which provides a new method for the therapy of diabetic peripheral neuropathy.

Diabetic neuropathies;Glucagon-like peptide 1

万丽娟，女，硕士研究生

陈明卫，男，主任医师，硕士生导师，研究方向：糖尿病防治，E-mail:chmw1@163.com

10.3969/j.issn.1009-6469.2016.09.001

2016-03-07，

2016-05-09)