综述：GLP-1和GIP类药物在阿尔茨海默病和帕金森病中具有神经保护特性

《Frontiers in Neuroscience》：GLP-1 and GIP class drugs have neuroprotective properties in Alzheimer’s and Parkinson’s disease

　　

阿尔茨海默病和帕金森病是两种中枢神经系统（CNS）疾病，对疾病修饰疗法存在巨大的未满足需求。近期，两项评估GLP-1类似物Semaglutide（Wegovy, Ozempic）在阿尔茨海默病患者中的3期临床试验未显示出改善。这一失败不应令人惊讶，因为多年来已知Semaglutide无法穿过血脑屏障（BBB），仅微量进入大脑。该药物被设计为滞留于血液中，并在血液中具有很长的半衰期（168小时）。相比之下，GLP-1类似物Liraglutide（Victoza）的半衰期较短（13小时），一项2期临床试验显示，治疗1年后认知测试有所改善。GLP-1受体激动剂已在帕金森病患者的临床试验中接受测试，并出现了类似的情况。能够良好穿过BBB的药物（exenatide, lixisenatide）显示出良好的保护作用，而无法穿过BBB的药物（NLY01）则未显示效果。显然，在治疗CNS疾病时，将药物递送入脑以确保靶点结合至关重要。本综述将更详细地审视已进行的临床试验，描述从临床前试验中得出的作用机制，并讨论将GLP-1受体激动剂递送入脑以成功治疗CNS疾病的新策略。

**GLP-1和GIP可穿过血脑屏障（BBB）**
胰高血糖素样肽-1（GLP-1）和葡萄糖依赖性促胰岛素多肽（GIP）受体在中枢神经系统（CNS）中广泛表达，但神经元释放的GLP-1与受体表达之间存在不匹配：位于下脑干的神经元仅投射至基底脑的有限区域，而受体遍布整个CNS，包括新皮层和海马。这一谜题的解决方案在于，GLP-1和GIP能够穿过血脑屏障（BBB），激活所有区域的受体。长期以来已知，指示代谢状态的肽激素可穿过BBB，以向神经元传递能量可用性信号。重要的是，市面上用于治疗糖尿病的GLP-1受体激动剂（GLP-1 RAs）进入大脑的能力各不相同，从良好渗透到极低不等，这取决于分子的设计。近期，对位于BBB后方且表达GLP-1受体的脑区兴趣增加。例如，腹侧纹状体中的奖赏中心含有GLP-1受体，激活该受体可降低食欲，并减少吸烟、饮酒或使用其他药物所获得的奖赏感。此外，边缘系统中有表达GLP-1受体的区域，GLP-1 RAs可改善情绪障碍。一项对服用GLP-1 RAs治疗糖尿病的患者队列数据库分析甚至显示精神分裂症有所改善；针对情绪障碍患者的临床试验也显示出一定改善。此外，GLP-1和GIP受体激动剂若能穿过BBB，则在阿尔茨海默病（AD）和帕金森病（PD）动物模型的大脑中具有神经保护作用。

**哪些GLP-1受体激动剂能穿过BBB？**
使用放射性标记GLP-1 RAs的研究表明，药物穿过BBB的能力存在巨大差异。一般而言，未经修饰以延长血液停留时间且半衰期较短的肽类，能最好地穿过BBB。Exenatide（Bydureon）和lixisenatide（Adlyxin）是此类能相对较好穿过BBB的肽，其在血液中的半衰期分别约为2.4小时和3小时。为更好治疗2型糖尿病而经修饰以延长血液停留时间的肽类，穿过BBB的能力较弱。例如，liraglutide（Victoza）经C16脂肪酸修饰，血液存活时间延长至约13小时，其穿过BBB的能力因此大幅降低。Semaglutide（Ozempic）是经C18修饰的GLP-1肽，血液半衰期约7天，其无法以有意义数量穿过BBB，患者脑脊液（CSF）中药物浓度不足血浆的0.1%。双重GLP-1/GIP受体激动剂tirzepatide经C20脂肪酸修饰，血液半衰期约5天。经聚乙二醇化（pegylation）以延长血液存活时间的肽类同样难以穿过BBB。一种经聚乙二醇化的双重GLP-1/GIP受体激动剂并未很好地穿过BBB。总之，设计为在血液中长时间停留的药物不易穿过BBB，不适用于治疗CNS疾病。为增强BBB穿透，研究人员设计了具有增强BBB穿透修饰的双重GLP-1/GIP受体激动剂，例如DA5-CH添加了Tat序列。Tat序列是带正电荷的氨基酸序列，可被受体识别，通过吸附性转胞吞作用（adsorptive transcytosis）跨过BBB。

**在AD或PD动物模型中比较不同GLP-1受体激动剂**
GLP-1 RAs已在不同CNS疾病动物模型中测试并显示出神经保护作用。Exendin-4（exenatide）可进入大脑，在AD和PD动物模型中保护神经元。Lixisenatide能穿过BBB，在AD和PD动物模型中同样显示神经保护作用。相比之下，不能穿过BBB的药物如tirzepatide仅在大脑保护中显示出有限效果或无效果。聚乙二醇化的exendin-4版本NLY01不易穿过BBB，在AD动物模型中显示有限效果；在PD动物模型中，其对BBB渗漏的转基因小鼠模型显示良好保护作用，但在MPTP小鼠模型中效果有限，且在一项PD患者临床试验中未显示效果。尽管作者声称NLY01能穿过BBB，但其展示的数据反驳了这一说法，显示该药物在野生型小鼠中并未以有意义数量进入大脑。对NLY01的BBB穿透测试证实其不易进入大脑，在MPTP小鼠模型中仅显示有限效果。聚乙二醇化技术旨在延长肽在血液中的悬浮时间以更好治疗2型糖尿病，而非增强BBB穿透。在动物模型中头对头比较不同GLP-1 RAs时，存在明显趋势：能轻易穿过BBB的药物在保护大脑方面比不能穿过BBB的药物更有效。在PD小鼠模型中比较不同双重GLP-1/GIP受体激动剂与liraglutide时，能最好穿过BBB的双重激动剂最有效，而缺乏增强BBB穿透修饰的双重激动剂效果较差，liraglutide在保护CNS多巴胺能神经元方面效果最差。与semaglutide相比，能更好进入大脑的双重GLP-1/GIP激动剂在PD动物模型中保护大脑更有效。另一种能更好进入大脑的双重激动剂在AD小鼠模型中优于liraglutide。比较双重激动剂DA5-CH与exendin-4和tirzepatide时，能进入大脑的双重激动剂最有效，其次为exendin-4，tirzepatide在6-OHDA大鼠PD模型中保护大脑效果最差。总之，靶点结合（target engagement）是GLP-1 RAs保护神经元的关键，仅将药物保留在血液中并不足够。

**在AD或PD患者中测试GLP-1受体激动剂的临床试验**
由于市面上已有多种GLP-1 RAs用于治疗糖尿病，可重新利用这些药物在AD或PD患者中进行测试。此处不讨论因患者招募不足而无法显示统计显著药物效果的初步研究（pilot studies），此类试验结果无法解释。

**AD患者的临床试验**
**Liraglutide减缓AD患者认知衰退**
在AD动物模型中，liraglutide显示出良好的神经保护效果，包括改善认知、减轻慢性炎症反应、减少突触丢失、改善突触传递以及降低β-淀粉样蛋白水平。基于此，研究人员获得资助在AD患者中进行liraglutide的2期试验。该研究随机分配204名患者至药物组或安慰剂组，治疗12个月。在ADASexec测试组合中，liraglutide组恶化速度慢于安慰剂组。其他认知测试未显示显著差异。此外，与AD进展相关的前额叶和顶叶等关键脑区的大脑萎缩显著减少。以FDG-PET测量的大脑葡萄糖摄取未改变，该生物标志物被选为主要终点。这项首次在AD患者中测试GLP-1 RA的2期试验已显示出一些阳性结果，证明该方法是可行的。Liraglutide仅显示有限的BBB穿透，因此能更好进入大脑的其他药物可能具有更优的保护效果。

**两项测试semaglutide在AD患者中的3期临床试验**
基于liraglutide研究的成功，启动了两项大型研究测试semaglutide在AD患者中的效果。不幸的是，semaglutide血液半衰期极长，且无法以有意义数量穿过BBB。测量12周后患者CSF中semaglutide浓度显示，以血浆与CSF浓度比表示，不足0.1%的药物穿过BBB。Evoke试验初始有1855名患者，Evoke+有1953名患者，持续2年，可延长1年。不出所料，治疗2年后，这些试验在一系列认知任务中未显示改善。在第130和156周，多项认知测试有改善趋势，但总体效果太小且出现太晚。治疗78周后CSF中关键生物标志物的分析显示，部分AD生物标志物降低：p-tau181、np-tau205、p-tau217、np-tau181、总tau水平、YKL-40（神经炎症标志物）。此外，与神经退行性变相关的生物标志物neurogranin也因药物治疗而降低。其他生物标志物未显著改变。关键AD生物标志物的变化表明存在有限药物效果，显示病理学改善，但变化不足以转化为认知测试的改善。尽管semaglutide不易穿过BBB，但观察到的有限改善支持GLP-1 RAs在大脑中确实具有保护作用，但需要足够药物进入大脑才能获得完全效果。此外，对超过100万服用semaglutide治疗糖尿病的患者队列数据分析显示，3年内发展为AD的患者数量显著减少，表明该药物确实具有一定保护作用，但不足以在2年临床试验中显示有意义差异。

**PD患者的临床试验**
**Exendin-4（exenatide, byetta）在PD患者初步研究中显示良好效果**
Exenatide是首个获准治疗糖尿病的GLP-1 RA，使其可在PD患者中测试。一项初步研究（无安慰剂对照）招募了44名患者，20名接受药物。所有患者按需服用标准药物如左旋多巴，2型糖尿病为排除标准。平均诊断后时间为10年，表明患者已处于较晚期。试验持续12个月，在第1、6、12个月及停药后3个月和12个月进行评估。药物治疗阻止了疾病进展，患者在1、6、12、15和24个月时评分相似，而对照组在2年内显著恶化。有趣的是，服药患者在Mattis认知评估中得分更高，即使24个月后仍如此，而对照组恶化至无法进一步测量。该初步研究的主要缺点是缺乏安慰剂对照，MDS-UPDRS第3部分运动测试可能引发安慰剂效应。

**Exendin-4（exenatide, bydureon）在PD患者中的2期研究**
同一团队进行了安慰剂对照、双盲2期研究，62名患者随机分配至药物组或安慰剂组。使用每周一次exendin-4制剂（Bydureon），平均诊断后时间约6年。试验持续48周，停药后12周复查。60周时，药物组MDS-UPDRS第3部分评分改善1.0分，安慰剂组恶化2.1分，调整后平均差异为-3.5分。药物组在试验期间运动测试未恶化，停药后3个月差异仍显著，表明药物具有疾病修饰作用。此外，认知表现也有所改善。分析源自大脑的血液外泌体生物标志物时，胰岛素脱敏作用被药物减轻，证明药物在大脑中活跃并可逆转疾病相关的胰岛素脱敏。这一阳性结果是概念验证，表明GLP-1 RAs具有治疗PD的潜力。

**对exendin-4（exenatide, bydureon）在更大患者群体中的随访研究**
同一团队进行了更大规模研究，194名患者随机分配，平均诊断后时间4.3年，试验持续96周。MDS-UPDRS第3部分运动测试无差异，次要终点亦不显著。进一步分析显示，对药物有反应的患者属于外周胰岛素脱敏组。在2期研究中，32%患者HbA1c水平>39，而本次试验仅17%患者处于该类别。这表明GLP-1 RAs并非对所有PD患者有效，可能PD存在不同亚型，部分发展出外周胰岛素脱敏，部分则否。另一可能性是PD患者疾病进展尚不足以发展出外周胰岛素脱敏。因此，未来试验需将PD患者按外周胰岛素脱敏进行分层，以确保成功。

**Liraglutide（Victoza, saxenda）在PD患者中的2期试验**
一项双盲、安慰剂对照2期试验中，患者每日一次给药，持续54周。药物组37名患者，安慰剂组18名。在MDS-UPDRS第2部分（日常活动）和总体评分中显示阳性结果，认知和记忆测试及PDQ-39（生活质量）评分也有改善。然而，在MDS-UPDRS第3部分运动评估中，两组均从基线改善，安慰剂组的改善很可能归因于安慰剂效应，因此该主要终点的结果无法解释。

**Lixisenatide（Lyxumia, adlyxin）在PD患者中的2期研究**
Lixisenatide是一种能良好穿过BBB的GLP-1 RA，与exenatide类似。随机、安慰剂对照、双盲试验中，156名患者接受药物或安慰剂1年，停药后2个月复查。两组间MDS-UPDRS第3部分评估差异高度显著，药物组在一年内未恶化，而安慰剂组恶化。停药后2个月差异仍显著，表明疾病修饰作用。该结果与Bydureon 2期试验结果相似，证明GLP-1 RAs具有治疗PD患者的潜力，至少对表现外周胰岛素脱敏的患者如此。

**NLY01在PD患者中的2期临床试验**
一种聚乙二醇化exenatide版本（NLY01）被开发为PD潜在治疗药物。该肽经40kDa聚乙二醇化，分子量增加十倍，血液半衰期从约2小时延长至88小时（非人灵长类）。这导致药物无法快速离开血液穿过BBB。数据显示NLY01在野生型小鼠中未以有意义数量穿过BBB。因此，在一项安慰剂对照2期临床试验中，该药物在主要和次要MDS-UPDRS测试终点均未显示效果。

**开发能穿过BBB的GLP-1受体激动剂**
现有临床证据表明，此类肽穿过BBB的能力是成功的关键要素。因此，研究人员开发了两种双重GLP-1/GIP受体激动剂，添加了氨基酸序列以增强跨BBB转运，例如DA5-CH添加了Tat序列。Tat序列可被细胞表面受体识别，通过结合受体被摄取并跨BBB转运。在一系列AD或PD动物模型中，这些双重激动剂比标准GLP-1 RAs（exendin-4、liraglutide、semaglutide、tirzepatide）更有效。在6-OHDA大鼠PD模型中直接比较semaglutide与DA5-CH时，DA5-CH在改善运动控制、保护SN多巴胺能神经元和减轻炎症反应方面更优。同样，在相同动物模型中比较tirzepatide与DA5-CH时，DA5-CH在保护SN多巴胺能神经元和减轻炎症反应方面更好。DA5-CH（KP405）已完成1期临床试验，在健康老年受试者和PD患者中安全。对源自大脑的外泌体生物标志物分析显示，药物治疗改善了炎症标志物和胰岛素信号标志物，α-突触核蛋白水平也降低。这些结果显示了每日一次皮下注射的双重激动剂的靶点结合，且在第1天后即显示CNS关键生物标志物的改善。2期试验正在规划中。

**结论**
现有临床证据表明，能以有意义数量进入大脑的GLP-1受体激动剂具有减缓AD和PD疾病进展的潜力，甚至可能对其他神经退行性疾病也有效。在PD患者中，外周胰岛素脱敏是与药物反应相关的重要因素，并显示出最佳改善。需要进一步研究确定哪些疾病进展阶段中的患者亚组最可能从此类药物中获益。开发对患者有显著改善且无严重副作用的新型治疗方法的前景光明。