DPP酶的生理功能及药理作用

DPP酶的生理功能及药理作用 1 目录 DPP酶的生理功能 DPP酶的药理作用 2 DPP4与肠促胰素成为 T2DM治疗靶点的研发历程 其他底物 DPP4酶 家族成员 : DPP8/9/FAP 肠道对胰腺 分泌的影响 CD26/DPP4 肠促胰 素效应 GLP-1和 GIP是 人类肠促胰素 酶的作用 非酶的作用 代谢 细胞增殖、趋化 免疫调节 GLP-1和 GIP是 人体内 DPP4唯 一底物 T2DM治疗靶点 (二肽基肽酶 ) DPP4 抑制剂 GLP-1受 体激动剂 CD26： T细胞表面活化抗原 DPP4：二肽基肽酶 FAP： 成纤维细胞激活 蛋白 DPP8： 二 肽基肽酶 -8 DPP9： 二 肽基肽酶 -9 垂体腺苷酸环化酶激活多肽 (PACAP)、胃泌素释放肽 (GRP)、神 经肽 (NPY)、生长激素释放激素、 GLP-2等 Gorrell MD. Clin Sci (Lond) 2005; 108: 277-292 Hopsu-Havu VK, Glenner GG. Histochemie 1966; 7: 197-201 Bauvois B, et al. Br J Cancer 1999; 79: 1042-1048 3 肠促胰素的研发历程 首次观察到 肠道对胰腺 分泌的影响 首次提出肠 促胰素概念 通过口服和 静脉注射葡 萄糖两项研 究证实肠促 胰素效应 证实 GIP是 一种人类肠 促胰素 1902年 1932年 1964年 1973年 证实肠促胰 素在 T2DM 中的作用 1986年 GLP-1是一 种人类肠促 胰素 1987年 发现 DPP4 酶降解 GLP- 1和 GIP 1995年 Creutzfeldt W. TRegul Pept. 2005;128:8791. Bayliss WM, Starling EH. J Physiol. 1902;28:325353. La Barre J. Bull Acad R Med Belg. 1932;12:620634. Elrick H. J Clin Endocrinol Metab. 1964;10761082. McIntyre N, Holdsworth CD, Turner DS. Lancet. 1964;41:2021. Nauck M, Stockmann F, Ebert R, et al. Diabetologia. 1986;29:4652. Kreymann B, Williams G, Ghatei MA, et al. Lancet. 1987;2:13001304. Deacon CF,et al. Diabetes. 1995;44:11261131. 4 DPP4及 DPP4抑制剂的研发历程 1. Proc Natl Acad Sci U S A. 1998 Nov 24;95(24):14020-4. 2. Eur. J. Biochem.1993;214:829-835. 3. Curr Top Med Chem. 2007;7(6):579-95. 4. Wiedeman, Paul.Medical Chemistry.2007;45: 7173. 5. Kuhn, Bernd.Current Topics in Medicinal Chemistry2007;7 (6): 609619. 6. Curr Top Med Chem. 2007;7(6):557-68. 首次发 现 DPP4 /CD26 DPP4 /CD26具 有酶的作 用和非酶 作用 不同结构 的 DPP4 抑制剂公 布 1966年 1993年 1994年 1995年 DPP4抑制 剂同时抑 制 DPP8/9 ，可能存 在不良反 应 2005年 首个 DPP4 抑制剂西 格列汀获 批上市 (FDA) 2006年 全球已上市的 DPP4抑制剂： 西格列汀 维格列汀 沙格列汀 阿格列汀 利格列汀 2012年 新的以 N取代 的甘氨酰氰 基吡咯烷衍 生物问世， 成为热门研 究领域 DPP4的 X 线结构公 布，详细 介绍了其 结合位点 2003年 5 DPP4广泛分布于人体各组织器官 u DPP4是 一个多功能 的细胞表面 II型糖蛋白 u 在人 体 中 ， DPP4广泛存在于多种细胞和组织中 Eur. J. Biochem. 214, 829-835 (1993) T淋巴细胞 （ CD26） 血液中 (可溶形式， DPP4) 肾脏刷状缘细 胞表面 肝细胞表面 (GPIIO/OX-61) 6 DPP4(二肽基肽酶 -IV)简介及其生理功能 u 是一种细胞表面丝氨酸二肽酶 u 从 N-末端第二位上存在脯氨酸或丙氨酸的肽链上分离出 N-末端二肽 u 表达广泛，血循环中也有活性形式 Front Biosci.2008;13:3168-80. u 酶的活性：裂解 Xaa-Pro二 肽 u T细胞表面抗原与细胞外基质结合，影响 T细胞的增殖和趋化 u 与腺苷脱氨酶结合（ ADAbp），参与血管内皮细胞的 迁移和侵袭 生理功能 DPP4酶灭活肠促胰素的机制 7 DPP酶的家族成员 FEBS J. 2010;277(5):1126-44. 丝氨酸 蛋白酶 家族 S9 S9A脯氨酰肽链内 切酶（ PEP / POP ） S9B二肽基肽酶（ DPP酶） S9C酰基肽水解酶 S9D谷氨酰肽链内 切酶 DPP6 DPP10 8 FAP的表达及酶的生理功能 u 52氨基酸序列 (人类酶 )和底物特异性与 DPP4相似 u 具有二肽酶活性和明胶酶活性，可参与调节肿瘤细胞的生长、分化、黏附和 转移 u 选择性地表达于上皮癌，愈合伤口的肉芽组织，骨和软组织肉瘤等 Scandinavian Journal of Immunology, 54, 249-264. 国际妇产科学杂志 .2012.39(3):235-238. 与 DPP8和 DPP4不同之处在于 : 只有 FAP具有明胶酶的活性，从 而决定了其作为肿瘤治疗靶点 明胶酶（ gelatinase）或称 型胶原酶（ type collagenase）属于金 属蛋白酶家族成员，是能够降解 型胶原的特异的一种基质水解酶， 其活性与肿瘤细胞侵袭和转移密切相关 9 DPP8和 DPP9的分布及酶的生理功能 u 26%与 DPP4相同 u DPP-8/9蛋白定位于细胞质中 u DPP-8/9均表达于 人体 血液中的 淋巴细 胞 和 单核细胞 、动物睾丸和精子细胞等 u DPP-9还在 肿瘤细胞 中表达 u DPP8/9具有参与 免疫应答 ，以及促进 男性精子发育的作用 Ajami, K.,et al. Biophys. Acta .2004;1679, 1828 Maes, M. B., et al J. Leukocyte Biol. 2007;81, 12521257 Schade, J., et al. J. Histochem. Cytochem. 2008;56, 147155 J Histochem Cytochem. 2009 June; 57(6): 531541. Kirby M, et al. Clin Sci (Lond). 2009 ;118(1):31-41. 细胞核 细胞膜 10 目录 DPP酶的生理功能 DPP酶的药理作用 11 u抑制 FAP的作用 u抑制 DPP8的作用 u抑制 DPP9的作用 u抑制 DPP4的 作用 uDPP4酶抑制剂未来的发展方向 12 FAP目前主要作为癌症治疗的靶点 u FAP有选择的在肿瘤基质纤维母细胞中表达，抑制 FAP的活性可降低 瘢痕纤维母细胞的侵袭性，提示 FAP对瘢痕瘤的侵袭具有重要作用 u 主要存在于 慢性肝疾病 的早期肝损伤和纤维化组织 u 在炎症、创伤、上皮性癌的基质中被激活的成纤维细胞中表达 国际妇产科学杂志 .2012.39(3):235-238. 目前主要作为癌症治疗的靶点进行研究 13 DPP8和 DPP9的抑制可诱导免疫应答 u 已被证明抑制 DPP8/9可诱导 IL-1 （刺激免疫应答的关键分子）的释 放，从而刺激细胞因子和趋化因子 的产生 u 目前其药理应用主要集中在 DPP4 抑制剂治疗 2型糖尿病的安全性考 虑 .au/sydnovate/opportunities/pharmaceuticals/summary/Sydnovate_10578_tech_summary.pdf14 DPP4作为 2型糖尿病治疗靶点的原因 u 人体试验发现 GIP和 GLP-1是 DPP4的唯一底物 u 肠促胰素与食物 消化，增强 葡萄糖依赖性胰岛 素分泌 和 维持正常血糖稳态 具有重要作用 u 肠促胰素还可 增加 细胞数量，刺激生长，分化 ，增殖和存活 u 因此 DPP4作为 2型糖尿病治疗的新靶点 FEBS J. 2010;277(5):1126-44. KIRBY M, et al. Clinical Science (2010) 118, 3141 Baetta R， Corsini A. Drugs 2011; 71 (11): 1441-1467. 15 问题 证据 结论 底物 选择 性 DPP4是否参与除 GLP-1和 GIP以外 底物的 调节 ？ 体外 试验 中 DPP4可 使多种 肽 酶 分解 DPP4不参与除 GLP-1和 GIP以 外底物的 调节 GLP-1和 GIP是已知 的人体内 DPP4酶 的 主要底物 肽 功能 选择 性 DPP4是否参与免 疫功能的 调节 ？ 目前未 发现 DPP4催 化活性参与 T细 胞激 活及干 扰 免疫功能 的 证 据 暂 未 发现 其参 与免疫 调节 抑制作用 选择 性 DPP4与 DPP8/9 相比， 选择 性抑 制的重要性如何 ？ ？ ？ 抑制 DPP4的安全性考虑 Diabetes, Obesity and Metabolism, 9, 2007, 153165 BMC Immunology 2009, 10:19 16 抑制 DPP-8、 DPP-9与免疫毒性相关 DPP-8和 DPP-9被抑制后会出现一些 毒性反应 ，如脱发、血小板减少、贫血、 脾大和多器官病理改变等 Diabetes,2005;54:2988-2994. 在大鼠 (10, 30, 100 mg/kg/d治疗 2周 )和狗 (单一剂量 10mg/kg)中选择性 抑制剂的毒性反应的研究 物种 毒性反应 DPP-8/9选择性抑制 (mg/kg) 大鼠 脱发 100 (5/10) 血小板减少 30 (3/10) 贫 血 无 网 织红细 胞减少 30 (2/10) 脾大 10 (4/10) 死亡率 100 (2/10) 狗 腹泻 10 (3/3) 17 选择性 DPP4抑制剂副作用更少 研究选择性抑制剂的 T细胞活性 Diabetes,2005;54:2988-2994. 复合物浓度 (mol/L) 抑制作用比列 选择性 DPP-4抑制剂 选择性 DPP-8/9抑制剂 Val-boro-Pro(无选择性的抑制剂 ) 18 阿格列汀和利格列汀的选择性更高 参数 西格列汀 维格列汀 沙格列汀 阿格列汀 利格列汀 给药剂 量 100 mg qd 50 mg bid 5 mg qd 25 mg qd 5 mg qd 体外 DPP4抑制 浓 度 (nmol/L) IC50： 19 IC50： 62 IC50： 50 IC50： 24 IC50： 1 DPP4选择 性 选择 性抑制 DPP4超 过 DPP-8/9的倍数 2600 100 100 14000 10000 选择 性抑制 DPP4超 过 FAP的倍数 5550 300 14000 14000 100 对 血 浆 DPP4活性功 效 (多 剂 量 给药 ) 在 100mg qd剂 量下 经过 24小 时 抑制率 80% 在 50mg bid剂 量 下 经过 24小 时 抑制 率 80% 在 5mg bid剂 量下 经过 24小 时 抑制 率 70% 在 25mg qd剂 量 下 经过 24小 时 抑 制率 80% 在 50mg qd剂 量 下 经过 24小 时 抑 制率 80% 对 活性 GLP-1水平的 功效 100mg qd增加 2 倍 50mg bid增加 3倍 2.5mg qd增加 1.5 -3倍 2.5mg (单 一口服 剂 量 )增加 2-3倍 25mg (单 一口 服 剂 量 )增加 4倍 Drugs 2011; 71 (11): 1441-1467. IC50：半数抑制量 19 高选择性的阿格列汀：直 击 细胞，强效降 糖 1.Drucker DJ. Expert Opin Invest Drugs. 2003;12(1):87100 2.Ahrn B. Curr Diab Rep. 2003;3:36537220 阿格列汀能延缓肠促胰岛素失活 Clin Ther. 2008 Mar;30(3):513-27. 活性 GLP-1 浓度 自基线的变化 (pmol/L) 早餐 午餐 晚餐 给药后的时间 (h) 阿格列汀 25mg(n=5) 安慰剂 (n=6) 21 阿格列汀能改善 细胞的功能，促进胰岛素分泌 阿格列汀改善肥胖糖尿病大鼠 细胞 功能，增加胰岛素分泌 Diabetes Obes Metab. 2011 Apr;13(4):337-47 Eur J Pharmacol. 2008 Jul 7;588(2-3):325-32. 对照组 阿格列汀 (0.03%) 正常对照组 与对照组相比， #P0.025 正常对照组 对照组 5mg/kg 15mg/kg 45mg/kg 与对照组相比， *P 0.05 胰岛素增量（ pM,0-10min ） 细胞 /胰岛总面积的比例 肥胖大鼠 22 阿格列汀改善胰岛素敏感性 OGTT 第 10min 时胰岛素水平 IRI(ng/mL) #P 0.025，与对照组相比 J. Med. Chem. 2007, 50, 2297-2300 对照组 阿格列汀 阿格列汀剂量（ mg/kg） 23 评价阿格列汀用于 2型糖尿病患者的有效性和安全性的 一项国际多中心、随机、双盲、安慰剂对照 III期研究 牵头医院： 301医院 参加医院：协和医院，同仁医院，盛京医院，西京医院，天津代谢 病医院等 30家医院 24 研究 基本信息 u研究中心：总共 30个 u 28 个在中国大陆 u 1 个在香港 u 1 个在台湾 u治疗组：阿洛列汀 vs. 安慰剂 u单药治疗组（ N=172） u二甲双胍联合用药组（ N=188 ） u吡格列酮联合用药组，同时联合 /不联合二甲双胍（ N=120） u样本量 u计划入组 480例（实际入组 506例） u研究持续时间 u筛选期：最长 2周 u安慰剂导入期： 4周 u治疗期： 16周 2525 研究流程图 治疗期 单药治疗组 25 mg SYR-322，每日一次 筛选期 安慰剂导 入期 二甲双胍联合用 药组 25 mg安慰剂，每日一次 治疗期间，受试者必须不能服用任何额外的抗糖尿药 物 25 mg SYR-322，每日一次 随访 吡格列酮联合用 药组 25 mg安慰剂，每日一次 整个研究期间，受试者继续接受相同剂量的二甲双胍 ，治疗期间不能给予额外的抗糖尿药物； 25 mg SYR-322，每日一次 25 mg安慰剂，每日一次 整个研究期间，受试者继续接受相同剂量的吡格列酮 或吡格列酮合并二甲双胍，治疗期间不能给予额外的 抗糖尿药物； 26 阿格列汀单药治疗有效降低 HbA1c和 FPG A1c 自基线的 变化 (%) 在所有组中，与安慰剂相比， p 0.001 DeFronzo RA, et al. Diabetes Care. 2008;31:2315- 2317.Covington P, et al. Clin Ther. 2008;30:499512. FPG 自 基线的 变化 (mmol/L) 27 以阿格列汀为基础的联合治疗进一步降低 HbA1c A1c 自基线的 变化 (%) 在所有组中，与安慰剂相比， p 0.001 DeFronzo RA, et al. Diabetes Care. 2008;31:2315- 2317.Covington P, et al. Clin Ther. 2008;30:499512.28 阿格列汀治疗期间低血糖事件的发生率与安慰剂类似 受试者数量 (%) 单药治疗组 二甲双胍联合治疗组 吡格列酮联合治疗组 总计 安慰剂 阿洛列汀 安慰剂 阿洛列汀 安慰剂 阿洛列汀 安慰剂 阿洛列汀 (N=92) (N=92) (N=98) (N=99) (N=63) (N=61) (N=253) (N=252) 至少出现一起低血糖 事件的受试者 0 1 (1.1) 1 (1.0) 2 (2.0) 1 (1.6) 1 (1.6) 2 (0.8) 4 (1.6) 轻度至中度 0 1 (1.1) 1 (1.0) 2 (2.0) 1 (1.6) 1 (1.6) 2 (0.8) 4 (1.6) 有症状的 0 1 (1.1) 1 (1.0) 2 (2.0) 1 (1.6) 0 2 (0.8) 3 (1.2) 无症状的 0 0 0 0 0 1 (1.6) 0 1 (0.4) 重度 0 0 0 0 0 0 0 0 29 自基线的 改变 (kg) 单药治疗 二甲双胍加用 阿格列汀 吡格列酮加用 阿格列汀 安慰剂安慰剂 阿格列汀 25mg p=0.061 p=0.213 p=0.326 阿格列汀体重变化与安慰剂组无显著差异 30 研究小结 疗效 在中国 2型糖尿病受试者中，阿格列汀单药治疗组联合治疗均显著降低 HbA1c 阿格列汀 25mg QD显著降低 FPG 安全性 阿洛列汀 25 mg QD低血糖发生率低