葡萄糖激酶小分子活化劑研究日益活躍

近年來，全球糖尿病發(fā)病率增長(zhǎng)迅速，糖尿病已經(jīng)成為繼腫瘤、心血管疾病之后第三大嚴(yán)重威脅人類健康的慢性疾病。在糖尿病患者中90%以上為2型糖尿病，其特征為胰島素分泌不足或不敏感引起高血糖癥。一直以來，用于治療2型糖尿病的藥物存在局限性，包括胰島素類、磺酰脲類、列酮類及雙胍類等藥物的單一或聯(lián)合使用，都不能很理想地控制血糖水平。隨著研究的不斷深入，葡萄糖激酶(GK)成為治療2型糖尿病研究的又一個(gè)重要靶標(biāo)。

GK主要存在于肝臟、胰島β細(xì)胞、一些神經(jīng)元、腸內(nèi)分泌細(xì)胞以及腦垂體中。它是糖代謝的限速酶，在ATP的存在下，催化葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸葡萄糖，是糖代謝過程的關(guān)鍵因素。研究表明，GK是通過增加胰島素釋放和促進(jìn)肝臟葡萄糖利用的雙重作用機(jī)制來降低血糖的，在維持血糖穩(wěn)態(tài)過程中發(fā)揮重要作用。血糖平衡與GK的活性密切相關(guān)，提高GK的活性、恢復(fù)其功能可治療由于GK活性低下引起的糖尿病。由此出現(xiàn)了一系列關(guān)于GK活性調(diào)節(jié)機(jī)制的研究，其中以直接作用于GK變構(gòu)位點(diǎn)的小分子活化劑研究較為活躍。

2001年，羅氏公司篩選出一個(gè)化合物，經(jīng)過結(jié)構(gòu)優(yōu)化得到第一個(gè)GK小分子活化劑RO-28-0450，為消旋化合物。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，只有其右旋光活體3-環(huán)戊基-2-(4-甲磺?；?苯基)-N-噻唑-2-基丙酰胺（RO-28-1675）有活性。當(dāng)濃度為3微摩爾/升時(shí)，GK催化磷酸化反應(yīng)的最大反應(yīng)速度（Vmax）增大1.5倍，最大半數(shù)活性濃度（S0.5）由原來的8.6毫摩爾/升降低至2.0毫摩爾/升，目前該化合物處于臨床前研究階段。

近年來不斷有新的活化劑合成出來。例如，阿斯利康公司的Brocklehurst博士等合成了兩個(gè)活化劑：5-[3-異丙氧基-5-(2-噻吩-3-基-乙氧基)-苯甲酰胺]-[1,3,4]噻重氮-2-羧酸(GKA1)和6-(3-異丁氧基-5-異丙氧基-苯甲酰胺)-煙酸（GKA2）。這兩個(gè)活化劑不影響Vmax，但能夠使GK對(duì)葡萄糖的親和力增大4~10倍。GKA1的半數(shù)有效濃度（EC50）值為1微摩爾/升，GKA2的為2~3微摩爾/升。它們可在肝細(xì)胞中刺激葡萄糖磷酸化、糖酵解以及肝糖合成，還可以促使GK從細(xì)胞核轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)。其中，GKA1與GK的結(jié)合位點(diǎn)是催化位點(diǎn)和變構(gòu)位點(diǎn)之外的一個(gè)全新位點(diǎn)。

禮來公司的Efanov博士等合成了2-環(huán)己基-1-(4-甲磺?；?苯基)-環(huán)丙甲酸噻唑-2-基-酰胺（LY2121260），該化合物增加了GK對(duì)葡萄糖的親和力和酶催化反應(yīng)的最大反應(yīng)速度。體外實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)濃度為10微摩爾/升時(shí)，Vmax增大40%，S0.5由6.8±0.5毫摩爾/升降低到0.4±0.1毫摩爾/升。該化合物還增強(qiáng)了離體胰島細(xì)胞和INS-1E細(xì)胞的胰島素分泌，增加了鼠肝細(xì)胞對(duì)葡萄糖的利用。

阿斯利康公司的McKerrecher博士等合成了系列活化劑GKAs。體外活性測(cè)試表明，6-[3-異丙氧基-5-(2-噻吩-3-基-乙氧基)-苯甲酰胺]-煙酸（Thiophene22）的EC50值達(dá)到0.09微摩爾/升，雌性Han-Wistar大鼠體內(nèi)實(shí)驗(yàn)半衰期為0.9小時(shí)，生物利用度為100%。雌性Zucker大鼠口服葡萄糖耐受性實(shí)驗(yàn)證實(shí)，其能夠有效降低血漿中的葡萄糖水平。該化合物已進(jìn)入臨床前研究階段，進(jìn)一步的研究仍在進(jìn)行之中。

美國(guó)的Castelhano博士等合成了脲類活化劑UREAs，其中，1-環(huán)戊甲基-1-(4-甲磺?；?苯基)-3-噻唑-2-基脲在C57BL/6J小鼠體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中，禁食過夜后口服給藥100毫克/千克時(shí)，未降低其血糖水平，說明該化合物可能不存在引發(fā)低血糖的問題。

迄今報(bào)道的GK小分子活化劑有8種結(jié)構(gòu)類型200余個(gè)活性化合物，其中5個(gè)處于臨床前研究階段（RO-28-1675、RO-27-4375、Thiophene22、PSN-105和PSN-010）。研究較多的主要有三（環(huán)）取代酰胺類化合物、（E）-2，3-二取代-N-芳雜丙烯酰胺類化合物、四唑基苯乙酰胺類化合物、芳基環(huán)烷基丙酰胺類化合物、α-酰基和α-雜原子取代苯乙酰胺類化合物、含乙內(nèi)酰脲結(jié)構(gòu)化合物等。此外，對(duì)位氨基取代的苯胺類化合物、N-芳雜苯乙酰胺類化合物等作為GK活化劑也有報(bào)道，但關(guān)于構(gòu)效關(guān)系分析的文獻(xiàn)報(bào)道較少。

GK小分子活化劑調(diào)節(jié)機(jī)制的探討、GK與葡萄糖和小分子活化劑復(fù)合物晶體構(gòu)的解析以及構(gòu)效關(guān)系的研究，為今后GK小分子活化劑的設(shè)計(jì)合成奠定了良好的基礎(chǔ)。當(dāng)然，基于該靶點(diǎn)的小分子活化劑用于糖尿病的治療也存在一些問題。例如，有研究者指出，該類化合物有可能引起低血糖和肝脂肪蓄積問題，而且可能對(duì)嚴(yán)重的2型糖尿病患者無效。但是隨著研究深入，人們對(duì)GK的理解必將更加透徹，從而能夠逐步解決存在的一些問題，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)更加安全有效的藥物，為糖尿病的治療拓展新的途徑。