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4 · 第1學期藥理學特殊藥理

糖尿病藥物

Diabetes Drugs

難度 3 · 進階pharmacologyphysiology

糖尿病藥理學的近年發展深刻改變了 T2DM 的治療策略——從「以血糖控制為中心」轉向「以心腎結局為導向」(cardiorenal outcome-driven therapy)。ADA/EASD 2022 共識指南反映了這一範式轉移

Metformin 的分子機制:爭議與新觀點

Metformin 的確切分子靶點長期存在爭議。Zhou et al.(2001)報告 Metformin 活化 AMPK(經由 LKB1),被廣泛接受為主要機制。然而 Foretz et al.(2010)在 AMPK knockout 小鼠中證實 Metformin 仍可抑制 gluconeogenesis,暗示 AMPK 非唯一機制。目前認為 Metformin 的主要作用為:(1) 抑制粒線體 Complex I,降低 ATP/AMP 比值,活化 AMPK;(2) 直接抑制 mitochondrial glycerol-3-phosphate dehydrogenase(mGPD),改變肝臟氧化還原狀態抑制 gluconeogenesis(Madiraju et al., 2014, Nature);(3) 改變腸道菌群組成和增加腸道 GLP-1 分泌。乳酸中毒風險源於 Complex I 抑制後厭氧代謝增加,腎功能不全時 Metformin 累積加劇此風險。

Incretin-based therapies 的分子基礎

GLP-1 由腸道 L-cells 在進食後分泌,作用於 GLP-1R(Class B GPCR)。天然 GLP-1 的半衰期僅 ~2 分鐘(被 DPP-4 快速降解)。GLP-1 receptor agonists(GLP-1 RAs)通過結構修飾延長半衰期:Exenatide 為 exendin-4(Gila monster 唾液蛋白,53% 同源),抗 DPP-4 降解;Semaglutide 為修飾 GLP-1 類似物,C18 脂肪酸側鏈結合白蛋白延長至 T₁/₂ ~7 天。

GLP-1R 活化 Gs-cAMP-PKA-EPAC2 訊號促進 β 細胞的葡萄糖依賴性胰島素分泌(glucose-dependent insulinotropism)——此「葡萄糖感應安全閥」是低血糖風險低的分子基礎。GLP-1R 在中樞(下視丘弓狀核、腦幹孤束核)的表達介導食慾抑制和體重減輕。

SELECT trial(2023, Lincoff et al., NEJM)首次在非糖尿病肥胖患者中證實 Semaglutide 2.4 mg 降低 MACE 20%,開啟了 GLP-1 RA 作為心血管預防藥物的新紀元。Tirzepatide(dual GIP/GLP-1 RA)在 SURMOUNT 試驗中達到 ~22.5% 體重減輕,堪比減重手術效果。Retatrutide(triple GIP/GLP-1/glucagon RA)早期試驗顯示更強減重效果,多靶點 incretin 受體激動劑正快速發展。

SGLT2 抑制劑的心腎保護機制

SGLT2 抑制劑的心腎保護效果超越了單純降血糖所能解釋的程度。機制假說包括:

  1. 腎小管-腎絲球回饋(tubuloglomerular feedback, TGF)恢復:SGLT2 抑制增加遠端小管 Na⁺/Cl⁻ 送達 macula densa,活化 TGF 使入球小動脈收縮,降低腎絲球超濾壓(hyperfiltration)——Heerspink et al.(2016)認為此機制模擬了 ACEi/ARB 的腎保護但從不同端點切入。

  2. 代謝基質轉換:滲透性利尿和糖尿引起輕度酮血症,酮體(β-hydroxybutyrate)作為心肌和腎臟的更高效能量基質(「thrifty substrate」假說, Ferrannini et al., 2016),改善器官能量效率。

  3. 血流動力學效應:降低前負荷(滲透性利尿)和後負荷(降壓),減輕心臟負擔。

DAPA-CKD(2020, Heerspink et al., NEJM)和 EMPA-KIDNEY(2022)試驗證實 SGLT2i 在非糖尿病 CKD 患者中同樣有腎保護效果,使這類藥物從「降糖藥」躍升為「心腎保護藥」。DAPA-HF 和 EMPEROR-Reduced 證實其在 HFrEF 中的獲益,Empagliflozin 甚至在 HFpEF 中也有效(EMPEROR-Preserved, 2021)。

個人化治療的藥理遺傳學基礎

Sulfonylureas 在 maturity-onset diabetes of the young type 3(MODY3, HNF1A mutations)中特別有效,因 HNF1A 缺失導致 β 細胞 KATP channel 表達增加。Neonatal diabetes 因 KCNJ11 或 ABCC8 活化突變可從胰島素轉換為高劑量 Sulfonylureas 口服治療——Pearson et al.(2006, NEJM)的研究是精準醫學在糖尿病的經典案例。

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