胰岛素类似物的潜在致癌作用【转】

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药物不良反应一直是医药学界、政府机构以及平民百姓关心的实际问题，在糖尿病的治疗领域中，因为药物出现严重副作用而引起的风波一直都没有停息过。苯乙双胍因为导致乳酸酸中毒而增加患者死亡率，为此，药物已经早已被淘汰出局；曲格列酮虽然因为增加胰岛素敏感性而引起了医学界的轰动效应，但肝毒性的事实，使得该药难逃昙花一现的厄运；过氧化酶增值体活化受体双受体激动剂拥有着让人吃惊的毒副作用，还没出炉就被毙杀于摇篮之中；罗格列酮因为Nissen的一篇Meta分析而掀起悍然大波……



由此可见，对于药物不良反应的关注从来都是医药界人士的工作重点。两年前，我在德国的一位接近退休的老朋友，著名内分泌学家Chantlau教授告诉，胰岛素类似物可能会导致恶性肿瘤发病率的增加，诺和诺德公司研发的Asp（B10）就是最有力的证据。为此，他本人书写过相关论文，但都被制药公司阻拦而未能得以发表。他建议我在中国的研究室探讨一下这个值得重视的问题。



本来准备对此进行深入研究的，但考虑到诸多原因，加上实验条件的限制，一直没有付诸行动。不过，我的研究生蒋晶晶博士还是认真复习了国外文献，并对这一问题做了比较详尽的综述。



胰岛素类似物是利用生物技术合成的与天然胰岛素结构相似的人造类胰岛素，在药代动力学及生物学效应上都与天然胰岛素有所差别。目前，已上市并用于临床的有3个品种，即Aspart、Lispro和Glargine，前两者为超短效胰岛素，后者为超长效胰岛素。与普通胰岛素相比，超短效胰岛素吸收与起效更快，能更好地模拟三餐引起的内源性胰岛素释放，而超长效胰岛素则能够24小时持续无峰值地平稳释放，更接近体内基础胰岛素分泌。因此，联合使用超短效和超长效胰岛素类似物能够更好地控制血糖。然而，胰岛素类似物的生物学效应与天然胰岛素有所不同，由此产生了一些顾虑，其中之一就是某些胰岛素类似物的促有丝分裂效应增加，可能具有潜在的致癌作用。



一、胰岛素受体与胰岛素样生长因子-I（IGF-I）受体



一般认为，胰岛素受体活化主要在代谢调控中发挥作用，而胰岛素样生长因子受体活化则主要与生长调控密切相关。



1、胰岛素受体



胰岛素受体是一种大分子跨膜糖蛋白,由两个α亚基和两个β亚基通过二硫键连接形成α2β2 四聚体。两个α亚基位于细胞外,具有胰岛素的结合位点。β亚基为跨膜蛋白,含有193 个氨基酸组成的细胞外区域,23 个氨基酸的螺旋跨膜区及402 个氨基酸组成的细胞内区域,后者含有受胰岛素调节的酪氨酸蛋白激酶。胰岛素只有与靶细胞表面的这种特异性受体结合才能发挥生物学效应。



2、IGF-I受体



IGF-I受体也是由α和β两个亚单位构成。α亚单位位于细胞外，β亚单位是跨膜多肽链。α和β亚单位通过1个二硫键链接而成α-β半受体, 2个半受体再通过α亚单位间形成的二硫键链接而成成熟的α2β2 完全受体,α亚单位包含一个半胱氨酸富集区域，是IGF-1 的结合部位；β亚单位的胞内部分含有酪氨酸激酶, 能交叉催化相应的β亚单位上的磷酸化位点磷酸化。



IGF-I受体和胰岛素受体在结构上具有高度同源性，两者都可以少量结合对方的配体。结构功能研究表明，胰岛素分子和胰岛素受体的结合与A1Gly，A2Ile，A3Val，A19Tyr，B6Leu，B12Val，B23Gly，B24Phe和B25Phe密切相关。而IGF-I和IGF-I受体的结合主要与B10和B26-30位点的氨基酸残基有关。对这些残基的改变会影响到配体-受体间的结合，在此基础上设计出的胰岛素类似物保留了受体结合力，而改变了其他方面的特性。



Slieker等发现，胰岛素类似物的促有丝分裂作用主要经IGF-I受体介导；Hansen等则报道，胰岛素类似物与胰岛素受体的解离减慢，引起胰岛素受体的持续激活也能增加有丝分裂活性。由此可见，胰岛素类似物的潜在致癌作用主要与IGF-I受体亲和力增加和从胰岛素受体解离速度减慢有关。



目前已有研究表明，IGF-I促进乳腺、结肠、前列腺以及肺组织癌细胞的生长，而胰岛素类似物对IGF-I受体的亲和力与普通胰岛素存在差别，因此，应当优先在这些组织研究胰岛素类似物的潜在致癌性。



二、胰岛素类似物



1、Asp（B10）



Asp（B10）是最早开发的胰岛素类似物之一。结构上，Asp（B10）在B10位由天冬氨酸取代了天然的组氨酸，这一改变使Asp（B10）不像普通胰岛素那样容易形成聚合体，吸收速度比普通胰岛素快一倍。与普通胰岛素相比，Asp（B10）诱导胰岛素受体β亚单位、胰岛素受体底物1/2（IRS-1/2）、Shc磷酸化状态更持久，3H胸腺嘧啶掺入DNA也增加。Asp（B10）与胰岛素受体和IGF-I受体（尤其是后者）的亲和力都增加，从胰岛素受体解离速度减慢，胞内降解也减慢。Kurtzhals等在人骨肉瘤细胞（Saos/B10细胞）的研究表明，Asp（B10）对胰岛素受体的亲和力约为人胰岛素的2倍，而从胰岛素受体的解离率仅为人胰岛素1/7。另一方面，Asp（B10）对IGF-I的亲和力约为人胰岛素的近6倍，促有丝分裂作用约为人胰岛素的近10倍。1992年，Jorgensen等发现，大剂量的Asp（B10）能诱导SD大鼠产生乳腺癌，并具有明显的剂量相关性，因此，随后所有关于Asp（B10）的临床试验都于同年中止，此药的生存期就此结束。



2、Aspart和Lispro



Aspart和Lispro是分别由丹麦诺和诺德公司和美国礼来公司生物合成的超短效胰岛素类似物，目前已用于临床。Aspart以天冬氨酸取代了胰岛素分子B28位的脯氨酸，而Lispro将B28位的脯氨酸和B29位的赖氨酸对调。由此导致新分子间的相互作用减弱，使六聚体更易解离为二聚体和单体，因而，皮下吸收和起效更快。在人骨肉瘤细胞（Saos/B10细胞）的研究表明，Aspart和Lispro对胰岛素受体的亲和力与人胰岛素相近；Aspart和人胰岛素对IGF-I的亲和力相似，而Lispro与IGF-I的亲和力约为人胰岛素的1.5倍，但两者的促有丝分裂作用相近，且都低于人胰岛素。Zimmermann等在Fischer大鼠用Lispro（20-200U/Kg）皮下注射12个月，结果未能诱导大鼠发生乳腺癌，但由于使用的是不易诱发乳腺癌的Fischer大鼠，而不是诱导乳腺癌常用的SD大鼠，故其结论有待商榷。另一项研究在SD大鼠用Aspart（10-200U/Kg）皮下注射12个月，结果注射200U/Kg组可诱发乳腺癌，与未治疗对照组比较有显著差别，但与胰岛素治疗组无明显区别。因此，速效胰岛素类似的潜在致癌作用如何，目前尚无确定性结论，需要临床医生高度关注，并进行必要的科学研究。



3、Glargine



Glargine是生物合成的长效胰岛素类似物。与天然胰岛素相比，Glargine在B链C端增加了两个精氨酸，并且，用甘氨酸取代了A21位置上的天冬酰胺。这些修饰使Glargine的等电点升高到6.7，而胰岛素的等电点为5.4，因此，在生理pH值水平，Glargine的溶解度明显低于胰岛素。皮下注射后，沉积于皮下组织进而延缓吸收、延长作用时间。Glargine与胰岛素受体的亲和力稍低于普通胰岛素，结合后引起的受体及受体后效应水平相似。但Glargine与IGF-I受体的亲和力约为普通胰岛素的6.5倍，这反映了A21Gly和B31B32diArg的综合效应（B31B32diArg模拟IGF-I的C端Arg37Arg38，明显增加与IGF-I受体的亲和力，而A21Gly则削弱与IGF-I受体的亲和力）。Slawik等还发现，接受Glargine治疗的糖尿病患者血清IGF-I浓度升高。在Saos/B10细胞的研究表明，Glargine的促有丝分裂活性约为普通胰岛素的8倍。然而，Stammberger等在SD大鼠用Glargine（2U,5U,12.5U/Kg）皮下注射近两年，并没有诱发乳腺癌，不过，这可能与使用的剂量太少有关。然而，Glargine上市后已经在全球治疗了数以万计的患者，其有效性和安全性基本得到确认，其对儿童和妊娠妇女的使用安全性也得以证实。


三、小结

天然胰岛素，无论是人胰岛素还是动物胰岛素，都是经历了物种进化考验的，在代谢效应和促有丝分裂作用两者间保持着微妙的平衡，而胰岛素类似物对这种平衡的影响尚难以预料。因此，本着科学和对患者负责的态度，今后仍需进一步加强临床观察和研究，并用动物模型探讨胰岛素类似物的促有丝分裂活性及潜在致癌作用。

http://bbs.tnbz.com 2009-3-20 14:57