一箭双雕的抗糖尿病与减肥多肽药物

来源：药渡

撰文：哥哈骎    编辑：丸子

肥胖(obesity)是一种异常症状，涉及体内脂肪过多堆积并增加相关健康问题的风险。肥胖症患者的持续增加，是人类健康受损的一个令人担忧的迹象。肥胖会增加患 II型糖尿病、心血管疾病、阻塞性睡眠呼吸暂停、骨关节炎和抑郁症等疾病的可能性。

具有抗氧化、抗炎、抗菌和抗病毒特性的生物活性多肽已被用于治疗代谢紊乱，例如II型糖尿病和肥胖症。各种来源的含有 20 个左右氨基酸残基的内源性和生物活性多肽表现出抗肥胖特性。目前正在研究胰淀素（amylin）、瘦素（leptin）、GLP-1 MC4R、神经肽Y拮抗剂、大麻素1型受体阻滞剂 (cannabinoid type-1 receptor blockers)、MetAP2抑制剂、脂肪酶抑制剂、抗肥胖疫苗，预计联合使用涉及不同途径的两类或更多类药物可能效果更加明显。 

生物活性肽在减肥药领域的开发，主要的挑战在于它们的化学不稳定性、聚集、半衰期短、消除和细胞膜渗透性低等因素。然而多肽的改性可以在一定程度上缓解这些问题。化学改性的手段包括各种化学修饰、D-氨基酸异构化和非天然氨基酸取代。

由于抗肥胖药理学药物的数量有限，化学家现在正在超越传统肽，致力于开发多功能肽、肽工程和肽适体等，通过肽模拟物作为更新设计策略的现代替代品。这些多肽大多数通过抑制核转录因子 PPARγ 的表达来降低来发挥其抗肥胖活性。

II型糖尿病是一个重要的常见健康问题，在全球范围内日益严重。α-葡萄糖苷酶（α-glucosidase, α-葡萄糖苷酶是参与将复杂的碳水化合物，如淀粉和糖原，分解为单体，例如葡萄糖的酶）和二肽基肽酶 IV (DPP-IV，dipeptidyl peptidase IV) 在 II型糖尿病的病理中起重要作用。  因此，减少或抑制它们可能是II型糖尿病治疗的基本策略之一。 

研究表明，膳食蛋白质可能是 α-葡萄糖苷酶抑制剂和 DPP-IV 抑制肽的天然来源。  研究人员发现，在牛奶和其他蛋白质中发现的生物活性多肽通过多种途径在II型糖尿病的管理中发挥重要作用，包括降低食欲、调节血浆葡萄糖水平和防止体内蛋白质合成葡萄糖 (图1)。生物活性肽可用于通过饮食和补充剂降低 II型糖尿病的发病率。

图1. 生物活性肽对于II 型糖尿病患者的抗糖尿病作用，建立在对 α-淀粉酶（α-amylase）、α-葡萄糖苷酶（α-glucosidase）、钠-葡萄糖协同转运蛋白 2 抑制剂（sodium glucose co-transporter-2 inhibitor）、基于血浆的二肽基肽酶 4 (DPP4) 抑制剂（与肥胖症无关的II型糖尿病患者血糖失调的参数），以及胰岛素模拟物（促进葡萄糖进入组织，而葡萄糖要么转化为能量，要么储存起来供以后使用）的抑制基础之上。（图片来源：Foods）

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降糖药物对2型糖尿病患者

体重影响的潜在机制

高血糖患者使用胰岛素（可能还有胰岛素促分泌剂）会导致体重增加，这个过程的机制包括减少糖尿引起的能量损失、胰岛素的合成代谢作用，以及相关的食物摄入量增加。虽然胰岛素的合成代谢作用对胰岛素相对缺乏的个体有益，但对于肥胖个体而言，这可能是有害的，会导致“体重增加—— 胰岛素抵抗”的恶性循环。  

降糖药物可以通过促进负能量平衡（negative energy balance: 负能量平衡是指能量摄入少于能量消耗，通常会导致体重减轻。能量摄入由我们从食物和饮料中消耗的卡路里组成。这些卡路里来自常量营养素（碳水化合物、蛋白质和脂肪）和酒精。当身体有多余的能量时，这些能量可以储存为脂肪。）来实现体重减轻。例如，GLP-1受体激动剂会降低食欲，从而降低人类的食物摄入量，尽管恶心和胃排空延迟是这些药物的副作用，但食欲降低似乎与这些副作用无关。相反，这很可能是由中枢机制引起的，因为 GLP-1 受体存在于脑干、下丘脑和其他参与调节能量平衡的大脑区域。研究发现，递送GLP-1 或其类似物 (例如liraglutide) 至相关大脑区域，将会减少食物啮齿类动物的摄入量。

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单受体激动剂多肽减肥药

FDA与EMA已经批准了数款GLP-1受体激动剂为机制的多肽减肥类药物，包括以semaglutide为活性物质的Wegovy®,以及以liraglutide为活性物质的Saxenda®。

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双受体激动剂多肽减肥药

•GLP-1/glucagon (胰高血糖素)

已生成 GLP-1/胰高血糖素杂合肽，同时拥有GLP-1多肽的血糖和食欲抑制作用，以及胰高血糖素的脂肪分解和产热特性。2021年，Zealand Pharma与Boehringer Ingelheim联合开发的GLP-1/glucagon双受体激动剂BI 456906进入临床II阶段，针对超重或肥胖成人，以及非酒精性脂肪性肝炎(NASH)成人患者。

•GLP-1/GIP双激动剂

GIP（葡萄糖依赖性促胰岛素多肽）和 GLP-1 （胰高血糖素样肽-1）都是餐后释放的调节血糖水平的肠促胰岛素激素（incretin hormones）。II型糖尿病患者带有肠促胰岛素缺陷，这是由 GLP-1 分泌减少和 GIP 促胰岛素作用降低引起的。GLP-1/GIP杂合体肽激活肠降血糖素，并协同靶向代谢综合征的主要标志，包括肥胖、高血糖和血脂异常。

长效 GIP/GLP-1双激动剂tirzepatide（于2022年5月和7月分别获得FDA和EMA的审批，商品名Mounjaro），作为第一个也是唯一一个获得 FDA 批准的 GIP 和 GLP-1 受体激动剂，tirzepatide是一种单分子多肽，可激活 GIP和 GLP-1受体。Tirzepatide是一个39元多肽（图2），带有 C20 脂肪酸部分 ，用于优化化合物的摄取和代谢。脂肪二酸部分（二十烷二酸）通过谷氨酸和两个（2-（2-氨基乙氧基）乙氧基）乙酸单元连接到赖氨酸残基的侧链。Tirzepatide同时也在处在治疗肥胖的临床III期，并且已经取得了令人振奋的结果。在同一分子中同时存在 GLP-1 和 GIP 成分，可以更有效地降低胰高血糖素介导的高血糖风险，并带来减重的疗效。除了调节体重和葡萄糖代谢外，GLP-1/GIP 双激动剂多肽还改善了小鼠的记忆功能， 并在脑损伤、帕金森病和阿尔茨海默病的动物模型中显示出神经保护作用。  

图2. Tirzepatide化学结构。

•GLP-1/CCK双激动剂

CCK (胆囊收缩素， cholecystokinin) 是小肠的黏膜上皮细胞中的I 细胞分泌的一种引起厌食的激素，是一种消化系统当中的肽类激素，可以促进脂肪与蛋白质的消化。胆囊收缩素在此之前名为促胰酶素（pancreozymin），它会诱导胰脏与胆囊各自释放消化酶与胆汁。胆囊收缩素也是一种食欲抑制剂。CCK-8（图3） 是胆囊收缩素在血浆中的主要循环形式，通过与 CCK-A 受体结合来抑制食物摄入。 

图3. CCK-8化学结构。

在啮齿动物模型中，CCK 与 GLP-1 类似物的联合治疗显著降低了循环葡萄糖水平，改善了葡萄糖耐量，并更有效地实现了体重减轻和食欲抑制。研究者涉及了一种包含 (pGlu-Gln)-CCK-8 和 exendin-4 关键生物活性区域的新型杂化肽。  通过同时激活 GLP-1 和 CCK-A 受体，这个双受体激动剂在小鼠的饱腹感和体重减轻方面优于 exendin-4。(pGluGln)-CCK-8/exendin-4 的其他有益作用包括突出的葡萄糖稳态和降低 HbA1c 和甘油三酯水平，以及改善胰岛素作用和葡萄糖处理。 

•GLP-1/gastrin (胃泌素)双激动剂

胃泌素 (gastrin)是一种 CCK (胆囊收缩素) 同源肽，是一种肽类激素，可刺激胃壁细胞分泌胃酸 (HCl) 并有助于胃运动。胃泌素由胃、十二指肠和胰腺的幽门窦中的 G 细胞分泌释放，并与 CCK-B 受体结合，在 β 细胞再生中具有潜在作用。

胃泌素和 GLP-1 的共同给药，可以导致 β 细胞数量增加和非肥胖的糖尿病小鼠存活率的提高，  为 GLP-1 和 CCK-B 受体双重激动剂ZP3022的设计提供了基础。ZP3022 在 db/db 小鼠和 Zucker 糖尿病脂肪（ZDF）大鼠中，实现了减轻体重、改善葡萄糖耐量和增加 β 细胞数量的功效。 

•GLP-1/amylin (胰淀素) 双激动剂

胰淀素 (amylin)，或胰岛淀粉样多肽 (IAPP, islet amyloid polypeptide)，是一种 37 元肽激素。它与胰岛素以大约 100:1（胰岛素：胰淀素）的比例从胰腺 β 细胞中共同分泌。胰淀素通过减缓胃排空和促进饱腹感在血糖调节中发挥作用，从而防止餐后血糖水平升高。

GLP-1/amylin杂化肽被设计成将GLP-1 类似物exendin-4与胰淀素类似物 davalintide组合在一个多肽化合物中，它利用了exendin-4显著的抗糖尿病能力，以及davalintide特质的产生饱腹感和减肥特性。由此而得的多肽药物先导物表现出与艾塞那肽（exenatide）治疗组相似的血糖控制；然而它们对 ob/ob 小鼠和 DIO 大鼠的体重降低效果优于艾塞那肽或 davalintide 单一疗法。 

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未来发展方向

靶向 2 个或更多肠源性肽激素受体的单分子药物已显示出巨大的治疗潜力，但这些药物的大分子性质引起了人们对免疫原性的担忧。对这些单分子多受体激动剂进行更广泛的临床前评估至关重要。将杂交肽从动物模型转化为人类的一个主要挑战是与其他受体发生交叉反应导致脱靶效应的相关风险。尽管各种化学修饰被用于增加受体结合、特异性、溶解度和延长作用，但仍需要进一步的化学优化以实现这些多作用肽更理想的药代动力学和药效学特征。尽管面临众多挑战，与单激动剂相比，同时激活多个受体的多肽已显示出更好的功效。

参考资料：

[1] Martínez-Sánchez, S. M. et al. Unravelling the molecular mechanisms associated with the role of food-derived bioactive peptides in promoting cardiovascular health. J. Funct. Foods. 2020, 64, 103645. 

[2] Moore, K. J. et al. microRNAs and cholesterol metabolism. Trends Endocrinol. Metab. 2010, 21, 699–706. 

[3] Marquart, T. J. et al. miR-33 links SREBP-2 induction to repression of sterol transporters. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2010, 107, 12228–12232. 

[4] Makimattila, S. et al. Causes of weight gain during insulin therapy with and without metformin in patients with type II diabetes mellitus. Diabetologia. 1999, 42, 406–412.

[5] Russell-Jones, D. et al. Insulin-associated weight gain in diabetes—causes, effects and coping stategies. Diabetes Obes Metab. 2007, 9, 799–812

[6] Jelsing, J. et al. Liraglutide: short-lived effect on gastric emptyingulong lasting effects on body weight. Diabetes Obes Metab. 2012, 14, 531–538 

[7] Ania M. Jastreboff et al. Tirzepatide Once Weekly for the Treatment of Obesity. N. Engl. J. Med. 2022, 387, 205-216.

[8] Pathak, N. M. et al. Novel dual incretin agonist peptide with antidiabetic and neuroprotective potential. Biochem Pharmacol. 2018, 155, 264-274. 

[9] Tamargo, I. A. et al. Novel GLP-1R/GIPR co-agonist ‘twincretin’ is neuroprotective in cell and rodent models of mild traumatic brain injury. Exp Neurol. 2017, 288, 176-186. 

[10] Karlsson, S. et al. CCK-8-stimulated insulin secretion in vivo is mediated by CCKA receptors. Eur J Pharmacol. 1992, 213, 145-146. 

[11] Trevaskis, J. et al. Synergistic metabolic benefits of an exenatide analogue and cholecystokinin in diet-induced obese and leptin-deficient rodents. Diabetes Obes Metab. 2015, 17, 61-73. 

[12] Irwin, N. et al. A novel CCK-8/GLP-1 hybrid peptide exhibiting prominent insulinotropic, glucose-lowering, and satiety actions with significant therapeutic potential in high-fat-fed mice. Diabetes. 2015, 64, 2996-3009. 

[13] Suarez-Pinzon, W. L. et al. Combination therapy with glucagon-like peptide-1 and gastrin restores normoglycemia in diabetic NOD mice. Diabetes. 2008, 57, 3281-3288. 

[14] Dalboge, L. S. et al. The novel GLP – 1 – gastrin dual agonist ZP3022 improves glucose homeostasis and increases beta -cell mass without affecting islet number in db/db mice. J Pharmacol Exp Ther. 2014, 350, 353-360. 

[15] Mack, C. M. et al. Davalintide (AC2307), a novel amylin -mimetic peptide: enhanced pharmacological properties over native amylin to reduce food intake and body weight. Int J Obes (Lond). 2010, 34, 385-395.  

[16] Trevaskis, J. L. et al. Improved glucose control and reduced body weight in rodents with dual mechanism of action peptide hybrids. PLoS ONE. 2013, 8, e78154. 

[General] Hasib, A. et al. Multiagonist unimolecular peptides for obesity and Type 2 diabetes: Current advances and future directions. Clinical Medicine Insights: Endocrinology and Diabetes. 2020, 13.

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