二肽基肽酶4抑制劑作用于肺缺血再灌注損傷的研究進(jìn)展

最新：二肽基肽酶4抑制劑作用于肺缺血再灌注損傷的研究進(jìn)展肺缺血再灌注損傷(LIRI)是肺移植、體外循環(huán)術(shù)后常見并發(fā)癥，是影響移植成功率的重要因素，但其具體發(fā)病機(jī)制目前尚未被完全闡明。尋找防治LIRI的靶點和藥物，對提高“邊緣性供肺”利用率和肺移植患者的遠(yuǎn)期生存率具有重要的臨床意義。二肽基肽酶4(DPP4)抑制劑是一類服降糖藥，既往研究顯示DPP4抑制劑具有多種藥理活性，包括抗炎、抗纖維化、免疫調(diào)節(jié)等多種胰腺外功能。最近的研究顯示DPP4抑制劑可能通過抑制炎癥反應(yīng)、減輕氧化應(yīng)激、調(diào)控血糖水平和激活自噬等多種機(jī)制減輕LIRI本文就DPP4抑制劑在LIRI中的臨床及臨床前應(yīng)用和作用機(jī)制進(jìn)行綜述。肺移植是終末期肺疾病的唯一治療手段，影響肺移植的預(yù)后因素包括原發(fā)性移植物功能障礙(primarygraftdysfunctionPGD)、排斥反應(yīng)、感染、手術(shù)并發(fā)癥、惡性腫瘤和慢性肺同種異體移植功能障礙等，而PGD是早期死亡最常見原因之一［1］，導(dǎo)致PGD的源頭就是肺缺血再灌注損傷(lungischemia-reperfusioninjuryLIRI)。LIRI是指肺組織在缺血基礎(chǔ)上再恢復(fù)血液灌注時損傷加重的臨床征象，常見于肺移植、體外循環(huán)、心臟驟停后心、肺、腦復(fù)蘇等情況。二肽基肽酶4(dipeptidylpeptidase4,DPP4)抑制劑是一類服抗糖尿病藥物，通過抑制腸促胰島素肽的降解來治療2型糖尿病［2］，近來研究發(fā)現(xiàn)DPP4抑制劑功能遠(yuǎn)超出血糖控制，在癌癥、HIV、自身免疫病及各種實體器官缺血再灌注損傷中的均具有潛在作用。一、DPP4抑制劑概述DPP4是一種跨膜糖蛋白，相對分子質(zhì)量為2200~24，最初被稱為T細(xì)胞表面標(biāo)記分化簇26(CD26)，廣泛表達(dá)于不同器官以及各種細(xì)胞類型的表面。同時DPP4作為一種多效酶具有滅活多種肽類激素的能力，DPP4抑制的靶點包括胰高糖素樣肽-1(glucagon-likepeptide-1，GLP-1)、腦利鈉肽、肽YY、基質(zhì)細(xì)胞衍生因子-1a(stromalcell-derivedfactor-lalpha，SDF-1a)、促紅細(xì)胞生成素、粒細(xì)胞集落刺激因子和P物質(zhì)［3］。人體血糖調(diào)控中GLP-1和葡萄糖依賴性促胰島素肽參與維持葡萄糖穩(wěn)態(tài)，但人體自身產(chǎn)生的GLP-1極易被體內(nèi)DPP4降解，其血漿半衰期不足2min，因此DPP4抑制劑可顯著延長天然GLP-1的作用，第一個DPP4抑制劑一一西格列汀，于26年被美國食品藥品監(jiān)督管理局批準(zhǔn)用于成人T2型糖尿?。?］。DPP4參與促炎分子、趨化因子、細(xì)胞因子等的生成，DPP4抑制劑可以抑制T細(xì)胞的增殖分化調(diào)節(jié)免疫［4］以及炎癥因子的產(chǎn)生，可能成為眾多疾病的潛在治療靶點。DPP4抑制劑在LIRI中潛在治療靶點如圖1所示。IATPADPAMP圖1DPP4抑制劑在LIRI中潛在治療靶點二、DPP4抑制劑在LIRI中的調(diào)控機(jī)制1.DPP4抑制劑影響氧化應(yīng)激:LIRI損傷期間活性氧(reactiveoxygenspecies，ROS)水平的暴發(fā)誘導(dǎo)線粒體通透性轉(zhuǎn)換孔的打開，導(dǎo)致三磷酸腺苷(adenosinetriphosphate，ATP)裂解和線粒體腫脹，從而導(dǎo)致凋亡途徑激活和細(xì)胞死亡，并且ROS通過激活肺泡巨噬細(xì)胞來介導(dǎo)炎癥反應(yīng)，并刺激釋放促炎細(xì)胞因子［5］。缺氧階段，細(xì)胞供能方式糖酵解會替代正常的氧化磷酸化，ATP在缺氧過程中降解為二磷酸腺苷(adenosinediphosphate，ADP)、單磷酸腺苷(Adenosinemonophosphate，AMP)、腺苷、肌苷和次黃嘌吟。再灌注階段，通過向黃嘌吟脫氫酶和黃嘌吟氧化酶提供氧氣將次黃嘌吟轉(zhuǎn)化為黃嘌吟，H2O2和ROS。ROS通過轉(zhuǎn)錄因子(例如NF-kB)對激活炎癥反應(yīng)或與一氧化氮反應(yīng)形成二次活性氮物質(zhì)，如硝基陽離子(NO+)、硝基陰離子(NO-)和過氧亞硝基陰離子(ONOO-)加重細(xì)胞損傷。超氧化物通過陰離子通道的孔穿過膜，導(dǎo)致一氧化氮降解、過氧亞硝酸鹽形成和蛋白質(zhì)酪氨酸硝化，還減少烏頭酸酶內(nèi)的鐵并使細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞器堿化，H2O2通過膜氧化半胱氨酸，使酪氨酸磷酸酶和絲氨酸-蘇氨酸磷酸酶鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶失活，與過氧化物酶反應(yīng)，引起細(xì)胞毒性［6］。DPP4抑制劑的靶點GLP-1可通過環(huán)磷酸腺苷(cyclicadenosinemonophosphate，cAMP)一蛋白激酶A(proteinkinaseA，PKA)途徑影響NADPH氧化酶或通過鳥苷5Z-三磷酸環(huán)水解酶1/一氧化氮合酶信號通路來減少ROS的產(chǎn)生［7］。Guo等［8］研究發(fā)現(xiàn)DPP4抑制劑沙格列汀在LPS誘導(dǎo)的小鼠急性肺損傷模型中通過調(diào)節(jié)Nrf-2/HO-1和NF-kB通路降低了ROS、丙二醛、髓過氧化物酶的水平，并增加了超氧化物歧化酶和過氧化氫酶的水平。DPP4抑制劑作用于其靶點抑制LIRI中ROS的生成，緩解缺氧及再灌注階段對肺組織造成的損傷。2.DPP4抑制劑調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)：缺血后組織中NOX衍生的ROS可能導(dǎo)致炎癥細(xì)胞積聚，ROS過量產(chǎn)生可以激活NLRP3炎性小體［9］，此外細(xì)胞還會釋放多種化學(xué)介質(zhì)例如磷脂酶A2、TNF-a、IL-10、IFN-y和血管緊張素II，磷脂酶A2的釋放誘導(dǎo)血小板活化因子的產(chǎn)生，導(dǎo)致血栓素和白三烯的組織水平增加引起局部炎癥加重。LIRI中多種信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑被激活，絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activatedproteinkinase，MAPK)途徑也可促進(jìn)單核巨噬細(xì)胞中炎癥細(xì)胞因子TNF-a、IL-8等的產(chǎn)生，并介導(dǎo)嗜中性粒細(xì)胞的激活°DPP4抑制劑維格列?。?0］增強(qiáng)SDF-1a的抗炎作用，減輕小鼠肺移植中的缺血再灌注損傷。Du等［11］研究發(fā)現(xiàn)在小鼠腎臟缺血再灌注模型中，從腎小管上皮細(xì)胞中過表達(dá)CD26的外泌體可以改善腎功能，裂解趨化因子受體CXCR4和配體SDF-1a減輕炎癥細(xì)胞的遷移，減少IRI后巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞的浸潤。Sherif等［12］研究也發(fā)現(xiàn)維格列汀抑制氧化應(yīng)激標(biāo)志物、促炎細(xì)胞因子TNF-a以及肺組織中缺氧誘導(dǎo)因子1-a/iNOS/肝細(xì)胞生長因子的表達(dá)來減輕IRI中肝、肺損傷。因此，DPP4抑制劑調(diào)控巨噬細(xì)胞及其促炎癥因子減輕LIRI中的炎癥因子風(fēng)暴，緩解肺損傷。3.DPP4抑制劑增加胰島素水平：LIRI再灌注階段因PVR增高引起嚴(yán)重的非心源性肺水腫，肺部的液體量由肺泡液清除率(alveolarfluidclearanceAFC)決定，AFC與經(jīng)上皮Na離子轉(zhuǎn)運的平衡有關(guān)，因此上皮鈉通道(epithelialsodiumchannel，ENaC)是AFC的主要決定因素［i3］°Deng等［14］研究發(fā)現(xiàn)在肺泡上皮細(xì)胞中，胰島素增加了a-、分和汽ENaC的表達(dá)水平，以及磷酸化糖皮質(zhì)激素誘導(dǎo)激酶1(glucocorticoid-induciblekinase-1，SGK1)的水平，通過PI3K/SGK1通路介導(dǎo)上調(diào)ENaC，保護(hù)肺上皮屏障，減少肺泡上皮細(xì)胞的凋亡，改善肺泡液清除率，減輕肺水腫。DPP4抑制劑通過抑制GLP-1，垂體腺苷酸環(huán)化酶激活肽，血管活性腸肽，葡萄糖依賴性促胰島素肽和神經(jīng)肽Y的DPP4裂解來增加胰島素水平，上調(diào)ENaC改善肺水腫，減輕肺損傷。4.DPP4抑制劑調(diào)節(jié)自噬：自噬在LIRI中扮演著雙刃劍角色，在缺血階段，由于線粒體功能受損和磷酸化解偶聯(lián)，ATP生成減少，隨后激活能量傳感器AMPK，然后上調(diào)AMPK-mTORC1-ULK1信號傳導(dǎo)并啟動自噬。在自噬降解破損細(xì)胞器過程中，游離脂肪酸和氨基酸被釋放出來，進(jìn)入三羧酸循環(huán)生成ATP補(bǔ)充能量。此外，由于高水平的ROS誘導(dǎo)線粒體通透性轉(zhuǎn)換孔打開導(dǎo)致線粒體腫脹破裂，在缺血再灌注的后期通過自噬將受損細(xì)胞器或蛋白質(zhì)清除，避免受損的線粒體釋放細(xì)胞毒性物質(zhì)［15］。但I(xiàn)RI中不受控制地過度誘導(dǎo)自噬可能導(dǎo)致自噬樣細(xì)胞死亡(Autophagiccelldeath，ACD)，并且凋亡和自噬通路之間的存在串?dāng)_，Bcl-2抑制Beclinl依賴性自噬，Beclin1介導(dǎo)的再灌注期間自噬激活引起B(yǎng)cl-2下調(diào)，同時Bcl-2蛋白還參與細(xì)胞凋亡的調(diào)節(jié)，Bcl-2表達(dá)降低可能導(dǎo)致細(xì)胞凋亡［16］。通過調(diào)節(jié)自噬治療IRI損傷是一個有效的潛在治療靶點，研究發(fā)現(xiàn)沙格列汀不僅抑制NLRP3炎性小體還可激活A(yù)MPK/mTOR通路使如LC3-II和Beclin1自噬通量表達(dá)增加減輕損傷［17］。Kong等［18］也發(fā)現(xiàn)在重癥急性胰腺炎相關(guān)急性肺損傷中運用西格列汀可通過激活p62-Keap1-Nrf2信號通路減少炎癥損傷中的相關(guān)的氧化應(yīng)激和過度自噬。Zheng等［19］研究發(fā)現(xiàn)西格列汀通過調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞M1/M2極化和抑制NF-kB減輕炎癥反應(yīng)并且通過AMPK/mTOR信號通路激活自噬改善小鼠胰島素抵抗，增強(qiáng)胰島素作用。三、DPP4抑制劑在肺移植模型中的實驗研究近年來DPP4抑制劑在多種疾病模型中的研究愈加豐富，探索DPP4抑制劑在小鼠肺移植模型中的作用，為臨床診療提供新的視野。Jang等［10］研究發(fā)現(xiàn)DPP4抑制劑維格列汀在小鼠小鼠肺移植缺血再灌注模型中顯著減少巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞浸潤，增強(qiáng)SDF-1a在細(xì)胞和蛋白質(zhì)水平上抗炎作用減少巨噬細(xì)胞衍生的TNF-a并改善移植氧合，對LIRI的保護(hù)療效可達(dá)14d。Tang等⑵］也發(fā)現(xiàn)AB192抑制DPP4在大鼠肺移植模型中，下調(diào)緩激肽的表達(dá)，抑制移植物中炎癥細(xì)胞浸潤，髓過氧化物酶及丙二醛表達(dá)水平更高，AB192組具有更高的氧分壓，AB192通過抑制炎癥反應(yīng)及氧化應(yīng)激減輕LIRI，與Zhai等⑵］、Jungraithmayr等［22］前期研究結(jié)果一致。DPP4抑制劑不僅在肺移植模型中減輕LIRI，同時可以降低野生型肺成纖維細(xì)胞中a-SMA和N-鈣黏蛋白的表達(dá)，調(diào)節(jié)上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化，減輕慢性氣道排斥性病變［23］，減少浸潤性CD3(+)T細(xì)胞改善同種異體