糖尿病目前是一种世界流行性疾病，其特点是胰岛素分泌或作用失调及价细胞功能障碍，致使脂肪、碳水化合物以及蛋白质代谢紊乱，造成慢性血糖过高，最终导致各种微血管、大血管及各种脏器并发症出现。预计到2025年全世界糖尿病患者将超过3亿人，其中2型糖尿病占糖尿病患者的90%之多。尽管糖尿病患者数量如此之多，但较低的诊断率，疾病的慢性病程，对联合治疗的需要，缺少有效的治疗糖尿病的口服药物，与注射治疗相关联的较差的患者依从性，均意味着目前在该领域中仍有许多需求未得到满足，这就说明糖尿病治疗领域对新型抗糖尿病药物仍存在广泛的需求。

    在不断寻找新方法过程中发现内分泌激素在2型糖尿病的病理生理学方面起着重要作用。二肽基肽酶-Ⅳ （dipeptidyl peptidase Ⅳ，DPP-Ⅳ）是与糖尿病有关的一种重要的酶，抑制其作用是治疗2型糖尿病非常有前景的新方法。DPP-Ⅳ抑制剂能间接刺激胰岛素的分泌，它的作用是通过抑制DPP-Ⅳ来稳定肠促胰岛素（incretin hormones）、胰高血糖素样肽-1（glucagons-like-peptide-1，GLP-1）和葡萄糖依赖性促胰岛素释放肽（glucose-dependent insulinotropic pep- tide，GIP）等内分泌激素而产生的。

    GLP-l是进食后由胰高糖素原基因表达，主要在肠道黏膜L-细胞分泌的一种产物，它能刺激胰岛p细胞分泌胰岛素，对稳定血糖水平有重要作用。实验证明，GLP-1有以下生理作用：以葡萄糖依赖方式作用于胰岛β细胞，促进胰岛素基因的转录，增加胰岛素的生物合成和分泌；刺激β 细胞的增殖和分化，抑制β细胞凋亡从而增加胰岛β细胞数量；抑制胰高血糖素的分泌；抑制食欲及摄食；延缓胃内容物排空等，这些功能都有利于降低餐后血糖并使血糖维持在恒定水平。此外，其不会引起严重低血糖的危险。GLP-1通过多种机制良好控制2型糖尿病动物模型及患者的血糖。然而，GLP-1在体内可迅速被DPP-W降解而失去生物活性，其半衰期不足2 min，必须持续静脉滴注或持续皮下注射，这大大限制了GLP-1的临床应用。因此，近年来人们致力于作用持久的长效GLP-1受体激动剂和DPP-Ⅳ抑制剂的研发。在研究中发现，DPP-Ⅳ抑制剂能完全保护内源性甚至外源性的GLP-1不被DPP-Ⅳ灭活，提高活性GLP-1水平，减少GLP- 1代谢物的拮抗作用。此外，DPP-Ⅳ抑制剂还能刺激胰岛 β细胞再生，改善糖耐量及胰岛素敏感性，从而延迟糖尿病的发生。

    1　DPP-Ⅳ的结构及作用机制

    DPP-Ⅳ是一种存在于人体多种组织和器官的跨膜丝氨酸蛋白酶。人类DPP-Ⅳ（hDPP-Ⅳ）的单链由766个氨基酸组成，分为5个结构区域：胞质区（1～6）、跨膜区（7～28）、高度糖基化区（29～323）、半胱氨酸富集区(324～551)和催化区（552～766），不同物种间这些区域的长度稍有差异。可溶性DPP-Ⅳ是一种大约为210～290 k的同型二聚体，也能聚合成高达900 k的复合物。DPP-Ⅳ通过氨基端的一个由高度糖基化区和半胱氨酸富集区形成的疏水性螺旋与膜结合，羧基端的丝氨酸蛋白酶区域与α/δ水解酶同源。二聚体形式是其产生活性的前提。底物特异性研究表明，DPP-Ⅳ 可以迅速而且特异性的裂解肽链N-末端第二位的脯氨酸或丙氨酸残基。而GLP-1及其相关的胰高血糖素家族成员在该位置含有丙氨酸，因而很容易被DPP-Ⅳ所降解而丧失生理活性。

    2　DPP-Ⅳ抑制剂的临床前研究

    Galdwell等合成了一系列4-氨基环己基甘氨酰吡咯烷衍生物类DPP-Ⅳ抑制剂（Ⅰ，图1），对该类化合物进行生物活性和药动学性质方面研究，从中筛选出化合物（Ⅱ，图 1）具有很好的生物活性，其IC50为48 nmol·L-1，而且它对 DPP-Ⅳ具有很高的选择性，是对QPP（quiescent cell praline dipeptidase）选择性的250倍。在大鼠和狗的药动学试验中，该化合物口服生物利用度分别是53%和75%。同时发现狗血浆清除率较为合适，为9.1 mL·min-1·kg-1，半衰期是 5.9 h。口服葡萄糖耐受试验中，小鼠给药剂量为3 mg· kg-1时与对照组相比血糖降低42%。该化合物具有很好的临床应用前景。

    Xu研究组发现了具有生物活性及选择性的苯丙氨酸类衍生物DPP-Ⅳ抑制剂（Ⅲ，图2）。他们对所合成的59种化合物进行研究，发现在苯环4位引入亲脂性基团能够改善对DPP-Ⅳ的抑制作用。为了进一步增加活性及选择性，他们对联苯的第2个苯环进行了取代，并取得了预期效果。从这一系列化合物中发现了两个优秀的化合物（Ⅳ，Ⅴ，图2）。化合物W的活性最高，作为DPP-Ⅳ抑制剂其IC50为3 nmol· L-1，而且对相关的脯氨酸肽酶有很好的选择性及离子通道活性，然而它在小鼠试验中缺乏较好的口服生物利用度。化合物V在小鼠试验中，显示出良好的口服生物利用度，遗憾的是它对QPP的选择性不高，而且缺乏足够好的离子通道活性。这些初步结果说明，这类DPP-Ⅳ抑制剂在亲电性、选择性和口服生物活性之间存在一种平衡，对其进行深入研究有望发现具有临床应用价值的药物。

    Edmodson等在Xu的基础上，对户取代的苯丙氨酸类DPP-Ⅳ抑制剂（Ⅳ，图3）做了研究。他们的研究实验中，共合成了42种β-取代的苯丙氨酸类衍生物，首先从中筛选出具有良好药动学性质的6种化合物，进一步研究发现化合物（Ⅶ，图3)具有很好的研究前景。在狗和猴子试验中，显示出良好的口服生物利用度，适宜的半衰期及血浆清除率。该化合物在小鼠口服葡萄糖耐受试验中，明显改善了小鼠的葡萄糖耐受量，给药剂量为1 mg·kg-1时，血浆中DPP- Ⅳ的活性有75％被抑制，显著升高了活性GLP-1的血浆浓度，降血糖作用明显，是一种新型治疗糖尿病的药物。

    Ahren等，在正常大鼠、小鼠及糖尿病模型动物试验中，用小分子DPP-Ⅳ抑制剂使受试动物血浆GLP-1水平升高，从而降低葡萄糖浓度。长期使用DPP-Ⅳ抑制剂可能改善或恢复胰小岛的功能。用DPP728 (Ⅷ,图4)治疗从DIO 小鼠体中分离出来的离体胰小岛细胞，培养基中胰岛素对葡萄糖的反应增加，而并没有显示出最大量葡萄糖刺激胰岛素分泌增加，同时伴随一种β细胞葡萄糖载体——GLUT-2 的量增加。DPP728对受试动物体重影响不大，胰小岛大小也正常。

    Pospisilic等先给Westar大鼠注射一种损坏胰β细胞的毒素STZ，在注射前一周（早期治疗组）及后一周（晚期治疗组）分别用DPP-N抑制剂异亮氨酰噻唑烷酰胺（Ⅸ，图5）给予长期治疗。试验前期，早期治疗组大鼠的餐后葡萄糖浓度明显低于晚期治疗组和STZ对照组大鼠，而且该组大鼠血浆胰岛素水平较后两组大鼠高。在灌注胰脏研究中，早期治疗组大鼠葡萄糖刺激的胰岛素分泌增多，β细胞的数量增加，说明DPP-Ⅳ抑制剂具有细胞保护作用。治疗6周后，晚期治疗组大鼠也显示出血糖降低，胰岛素分泌增加经过长期治疗，早期治疗组和晚期治疗组大鼠胰小岛的大小都与 STZ对照组比较有一定的增大，几乎接近正常范围，说明 DPP-Ⅳ抑制剂具有使β细胞再生及小岛新生的作用。 

    从多种临床前研究资料表明，在糖尿病早期用DPP-N 抑制剂治疗有很好的效果，而且能减缓糖尿病的进行性发展，DPP-Ⅳ抑制剂对β细胞的保护和再生作用，说明在糖尿病晚期治疗中这类药物也有很好的治疗潜能。

    3　临床研究

    美国默克公司开发的新药DPP-Ⅳ抑制剂sitagliptin（商品名Januvia）已于2006年10月获得FDA批准用于治疗2型糖尿病。Aschner等采用双盲对照法，对741名（HbA1c基线为8.0%）2型糖尿病患者随机分为3组，分别1 d 1次给药为：sitagliptin 100 mg·d-1，sitagliptin 200 mg·d-1，安慰剂，进行连续24周对比研究，结果表明，给药组空腹血糖与安慰剂组比较分别显著较低；在膳食耐量试验中，餐后血糖给药组与安慰剂组比较明显降低；而给药组之间各种关键参数没有显著性差异，低血糖症几乎没有出现，全部胃肠道副反应给药组略高。结果显示连续24周，每天1次单剂量给药sitagliptin能改善2型糖尿病患者空腹和餐后血糖水平，改进β细胞功能，并且耐受性良好。Scott等对743名2 型糖尿病患者连续12周单剂量给予sitagliptin治疗，也得到相似的结论，并说明该药的最有效剂量是50 mg每日2次。 Raz等报道了连续15周对27～76岁的521名2型糖尿病病人用sitagliptin单剂量治疗，取得了显著的效果。每天用药100或200 mg，与安慰剂相比 HbAlc显著降低，病人胰岛 β细胞功能显著改善，胰岛素分泌量明显提高，餐后血浆葡萄糖浓度明显降低。与安慰剂组对照，低血糖和胃肠道副反应无显著性差别。

    诺华制药公司开发的DPP-Ⅳ抑制剂类药物vildagliptin (LAF237)也已进入Ⅲ期临床研究，并在争取早日上市。 Ahren等在52周中完成了所有进入试验的57例受试者中发现，vildagliptin治疗组的患者HbAlc降低，安慰剂组则升高；治疗组空腹血糖水平也显著降低vildagliptin组胰岛素分泌增加，安慰剂组降低；前组胰岛素敏感性也增高，安慰剂组无改变。此外，vildagliptin组适应指数（根据β细胞使胰岛素分泌适应周围胰岛素敏感性的能力）增高，安慰剂组降低。此研究还证明，对2型糖尿病患者用DPP-Ⅳ抑制剂vildaglip- tin和二甲双胍同时治疗，能明显改善β细胞功能，同时改进餐后胰岛素敏感性。在2型糖尿病的治疗中有显著的优势。 Pratley等用vildagliptin 单剂量给药治疗70名2型糖尿病患者进行安慰剂对照治疗，研究结果显示，vildagliptin受试者血糖水平降低并有很好的耐受性，并观察到胰岛β细胞功能有所改善。Bosi研究组对544名2Wl糖尿病患者进行24 周连续治疗也得到以上相似结论，他们总结说，由于其有效性和良好的耐受性，vildagliptin可能被用于2型糖尿病患者治疗的补充。

    4　可能的副作用

    由于DPP-Ⅳ是一种多效的酶，DPP-Ⅳ抑制剂不仅能稳定GLP-1，GIP,PACAP，而且能延长多肽YY激素，生长素释放激素，神经肽Y，P物质及化学增活素等激素的作用。因此其副作用可能与延长这些激素的作用有关，如神经源性炎症（和神经肽Y，P物质有关），升高血压（和神经肽Y有关），促发全身性炎症，免疫反应（和化学增活素有关）等副反应。此外，DPP-Ⅳ抑制剂在抑制DPP-W的同时，将一些DPP-Ⅳ相关酶，如DPP-Ⅱ、DPP-Ⅷ、DPP-Ⅸ的活性也抑制了，其中DPP-Ⅷ 和DPP-Ⅸ被认为是细胞溶质酶，他们的作用被抑制可能会引起一些DPP-Ⅳ抑制剂的毒性作用，如秃顶，血小板减少（症），贫血，脾肿大及多组织病变等。但是，到目前为止，在临床前的动物研究和临床研究中并没有发现这些副反应。

    5　结语

    DPP-Ⅳ抑制剂通过增强内源性激活型肠促胰岛素来加强GLP-1的生理学作用，其作用仅在餐后GLP-1从消化道L- 细胞分泌以后才显现出来。使得GLP-1的浓度在生理范围之内，而未到注射外源性GLP-1所能达到的药理浓度。因此，没有注射外源性GLP-1治疗糖尿病所观察到的副作用，也没有低血糖的危险。此外，DPP-W抑制剂都是口服生物利用度高的药物，与注射剂相比大大增加了患者的依从性。因为DPP-Ⅳ抑制剂使内源性GLP-1和其他促胰岛素激素保持在生理水平，所以这类药物非常适合2型糖尿病早期治疗。

    DPP-Ⅳ抑制剂对糖尿病病人β细胞的保护作用具有很大的治疗价值，能很大程度［修复受损细胞胰岛素的分泌。由于2型糖尿病病人体内GLP-1水平低于正常人，而用DPP- Ⅳ抑制剂治疗可使GLP-1水平恢复正常，因此能取得良好的治疗效果。长期应用DPP-Ⅳ抑制剂还能增加β细胞的数量，能很好的预防2型糖尿病的进行性发展，甚至完全治愈糖尿病。因此，DPP-Ⅳ抑制剂在治疗糖尿病方面的作用将会有更广泛和深入的研究。我们也期待更多DPP-Ⅳ抑制剂类抗糖尿病药物早日上市，为糖尿病患者带来希望和福音。