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展肺缺血再灌注損傷(LIRI)是肺移植、體外循環術后常見并發癥，是影響移植成功率的重要因素，但其具體發病機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、免疫調節等多種胰腺外功能。最近的研究顯示DPP4抑制劑可能通過抑制炎癥反應、減輕氧化應激、調控血糖水平和激活自噬等多種機制減輕LIRI本文就DPP4抑制劑在LIRI中的臨床及臨床前應用和作用機制進行綜述。肺移植是終末期肺疾病的唯一治療手段，影響肺移植的預后因素包括原發性移植物功能障礙(primarygraftdysfunctionPGD)、排斥反應、感染、手術并發癥、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上再恢復血液灌注時損傷加重的臨床征象，常見于肺移植、體外循環、心臟驟停后心、肺、腦復蘇等情況。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］，近來研究發現DPP4抑制劑功能遠超出血糖控制，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，相對分子質量為2200~24，最初被稱為T細胞表面標記分化簇26(CD26)，廣泛表達于不同器官以及各種細胞類型的表面。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、基質細胞衍生因子-1a(stromalcell-derivedfactor-lalpha，SDF-1a)、促紅細胞生成素、粒細胞集落刺激因子和P物質［3］。人體血糖調控中GLP-1和葡萄糖依賴性促胰島素肽參與維持葡萄糖穩態，但人體自身產生的GLP-1極易被體內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督管理局批準用于成人T2型糖尿病［2］。DPP4參與促炎分子、趨化因子、細胞因子等的生成，DPP4抑制劑可以抑制T細胞的增殖分化調節免疫［4］以及炎癥因子的產生，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中的調控機制1.DPP4抑制劑影響氧化應激:LIRI損傷期間活性氧(reactiveoxygenspecies，ROS)水平的暴發誘導線粒體通透性轉換孔的打開，導致三磷酸腺苷(adenosinetriphosphate，ATP)裂解和線粒體腫脹，從而導致凋亡途徑激活和細胞死亡，并且ROS通過激活肺泡巨噬細胞來介導炎癥反應，并刺激釋放促炎細胞因子［5］。缺氧階段，細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化為黃嘌吟，H2O2和ROS。ROS通過轉錄因子(例如NF-kB)對激活炎癥反應或與一氧化氮反應形成二次活性氮物質，如硝基陽離子(NO+)、硝基陰離子(NO-)和過氧亞硝基陰離子(ONOO-)加重細胞損傷。超氧化物通過陰離子通道的孔穿過膜，導致一氧化氮降解、過氧亞硝酸鹽形成和蛋白質酪氨酸硝化，還減少烏頭酸酶內的鐵并使細胞內細胞器堿化，H2O2通過膜氧化半胱氨酸，使酪氨酸磷酸酶和絲氨酸-蘇氨酸磷酸酶鈣調神經磷酸酶失活，與過氧化物酶反應，引起細胞毒性［6］。DPP4抑制劑的靶點GLP-1可通過環磷酸腺苷(cyclicadenosinemonophosphate，cAMP)一蛋白激酶A(proteinkinaseA，PKA)途徑影響NADPH氧化酶或通過鳥苷5Z-三磷酸環水解酶1/一氧化氮合酶信號通路來減少ROS的產生［7］。Guo等［8］研究發現DPP4抑制劑沙格列汀在LPS誘導的小鼠急性肺損傷模型中通過調節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抑制劑調節炎癥反應：缺血后組織中NOX衍生的ROS可能導致炎癥細胞積聚，ROS過量產生可以激活NLRP3炎性小體［9］，此外細胞還會釋放多種化學介質例如磷脂酶A2、TNF-a、IL-10、IFN-y和血管緊張素II，磷脂酶A2的釋放誘導血小板活化因子的產生，導致血栓素和白三烯的組織水平增加引起局部炎癥加重。LIRI中多種信號轉導途徑被激活，絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activatedproteinkinase，MAPK)途徑也可促進單核巨噬細胞中炎癥細胞因子TNF-a、IL-8等的產生，并介導嗜中性粒細胞的激活°DPP4抑制劑維格列汀［10］增強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］研究發現在小鼠腎臟缺血再灌注模型中，從腎小管上皮細胞中過表達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減輕炎癥細胞的遷移，減少IRI后巨噬細胞和中性粒細胞的浸潤。Sherif等［12］研究也發現維格列汀抑制氧化應激標志物、促炎細胞因子TNF-a以及肺組織中缺氧誘導因子1-a/iNOS/肝細胞生長因子的表達來減輕IRI中肝、肺損傷。因此，DPP4抑制劑調控巨噬細胞及其促炎癥因子減輕LIRI中的炎癥因子風暴，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與經上皮Na離子轉運的平衡有關，因此上皮鈉通道(epithelialsodiumchannel，ENaC)是AFC的主要決定因素［i3］°Deng等［14］研究發現在肺泡上皮細胞中，胰島素增加了a-、分和汽ENaC的表達水平，以及磷酸化糖皮質激素誘導激酶1(glucocorticoid-induciblekinase-1，SGK1)的水平，通過PI3K/SGK1通路介導上調ENaC，保護肺上皮屏障，減少肺泡上皮細胞的凋亡，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肽Y的DPP4裂解來增加胰島素水平，上調ENaC改善肺水腫，減輕肺損傷。4.DPP4抑制劑調節自噬：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，ATP生成減少，隨后激活能量傳感器AMPK，然后上調AMPK-mTORC1-ULK1信號傳導并啟動自噬。在自噬降解破損細胞器過程中，游離脂肪酸和氨基酸被釋放出來，進入三羧酸循環生成ATP補充能量。此外，由于高水平的ROS誘導線粒體通透性轉換孔打開導致線粒體腫脹破裂，在缺血再灌注的后期通過自噬將受損細胞器或蛋白質清除，避免受損的線粒體釋放細胞毒性物質［15］。但IRI中不受控制地過度誘導自噬可能導致自噬樣細胞死亡(Autophagiccelldeath，ACD)，并且凋亡和自噬通路之間的存在串擾，Bcl-2抑制Beclinl依賴性自噬，Beclin1介導的再灌注期間自噬激活引起Bcl-2下調，同時Bcl-2蛋白還參與細胞凋亡的調節，Bcl-2表達降低可能導致細胞凋亡［16］。通過調節自噬治療IRI損傷是一個有效的潛在治療靶點，研究發現沙格列汀不僅抑制NLRP3炎性小體還可激活AMPK/mTOR通路使如LC3-II和Beclin1自噬通量表達增加減輕損傷［17］。Kong等［18］也發現在重癥急性胰腺炎相關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的氧化應激和過度自噬。Zheng等［19］研究發現西格列汀通過調節巨噬細胞M1/M2極化和抑制NF-kB減輕炎癥反應并且通過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］研究發現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胞和中性粒細胞浸潤，增強SDF-1a在細胞和蛋白質水平上抗炎作用減少巨噬細胞衍生的TNF-a并改善移植氧合，對LIRI的保護療效可達14d。Tang等⑵］也發現AB192抑制DPP4在大鼠肺移植模型中，下調緩激肽的表達，抑制移植物中炎癥細胞浸潤，髓過氧化物酶及丙二醛表達水平更高，AB192組具有更高的氧分壓，AB192通過抑制炎癥反應及氧化應激減輕LIRI，與Zhai等⑵］、Jungraithmayr等［22］前期研究結果一致。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胞中a-SMA和N-鈣黏蛋白的表達，調節上皮間質轉化，減輕慢性氣道排斥性病變［23］，減少浸潤性CD3(+)T細胞改善同種異體