Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Theo thống kê từ các tổ chức y tế quốc tế, sự phát triển kinh tế đi kèm với biến đổi môi trường sống đã làm gia tăng nhanh chóng các bệnh lý chuyển hóa và thoái hóa mạn tính như đái tháo đường (ĐTĐ), béo phì, Alzheimer và Parkinson. Số liệu toàn cầu cho thấy bệnh nhân ĐTĐ đã tăng từ 151 triệu người năm 2000 lên 425 triệu người vào năm 2017. Khu vực Đông Nam Á trong năm 2017 ghi nhận 82 triệu ca mắc ĐTĐ và 1,1 triệu ca tử vong, đứng thứ hai thế giới sau khu vực Tây Thái Bình Dương. Cùng với đó, năm 2014 toàn cầu có khoảng 24 triệu người mắc Alzheimer (ước tính tăng gấp 4 lần vào năm 2050), tỷ lệ béo phì ở người trưởng thành đạt 11% ở nam giới và 15% ở nữ giới; trong khi bệnh Parkinson ảnh hưởng tới khoảng 1% dân số trên 60 tuổi vào năm 2017.

Phần lớn các phác đồ điều trị hiện hành chủ yếu tập trung kiểm soát triệu chứng mà chưa giải quyết triệt để căn nguyên do cơ chế bệnh sinh phức tạp. Các nghiên cứu y sinh học chỉ ra rằng tình trạng kháng insulin là điểm chung then chốt của các bệnh lý này. Incretin – nhóm hormon peptit đường tiêu hóa chịu trách nhiệm kích thích sản xuất và bài tiết tới 70% tổng lượng insulin của cơ thể, đồng thời có khả năng giảm kháng insulin, bảo tồn và phục hồi chức năng tế bào $\beta$ đảo tụy cũng như tế bào thần kinh – đã trở thành hướng tiếp cận trọng tâm trong nghiên cứu phát triển dược phẩm mới.

Khóa luận tốt nghiệp Dược sĩ của sinh viên Phan Anh Đào (Mã SV: 1301079), thực hiện tại Bộ môn Hóa Sinh – Trường Đại học Dược Hà Nội dưới sự hướng dẫn của TS. Đào Thị Mai Anh (2018), được tiến hành nhằm thực hiện 02 nhiệm vụ nghiên cứu:

  1. Hệ thống hóa các thông tin hóa sinh bao gồm nguồn gốc, cấu tạo, quá trình sinh tổng hợp, chuyển hóa và cơ chế tác dụng phân tử của các incretin.
  2. Tổng hợp và phân tích vai trò sinh bệnh học cùng các ứng dụng điều trị của các incretin và các nhóm thuốc thuộc liệu pháp incretin trong lĩnh vực Y Dược.

Đối tượng nghiên cứu là hệ thống hormon incretin (trọng tâm là GIP và GLP-1), các thụ thể tương ứng (GIPR, GLP-1R), các con đường truyền tin nội bào và các nhóm thuốc liên quan. Phạm vi nghiên cứu bao gồm các tài liệu khoa học, công trình thực nghiệm và thử nghiệm lâm sàng quốc tế về hóa sinh, dược lý và điều trị học liên quan đến incretin được công bố tính đến năm 2018.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận xây dựng trên khung lý thuyết nội tiết học và sinh học phân tử về trục điều hòa đường ruột - insulin (entero-insular axis) do R. Unger đề xuất năm 1969, cùng định nghĩa tiêu chuẩn 3 điểm xác định một incretin của W. Creutzfeldt (1979):

  • Được bài tiết sau khi quá trình tiêu hóa thức ăn diễn ra.
  • Kích thích bài tiết insulin khi nồng độ glucose ngoại sinh không vượt quá ngưỡng glucose máu sau ăn.
  • Chỉ được bài tiết khi nồng độ glucose trong máu tăng cao.

Khung phân tích thụ thể dựa trên hệ thống thụ thể bắt cặp protein G nhóm B (GPCRs class B), cấu trúc enzyme chuyển hóa prohormone convertase (PC1/3, PC2), dipeptidyl peptidase IV (DPP-IV) và neprilysin (NEP-24.11).

Phương pháp nghiên cứu được áp dụng là phương pháp tổng quan tài liệu có hệ thống (systematic literature review), kết hợp các kỹ thuật:

  • Thu thập, tra cứu tài liệu thứ cấp từ cơ sở dữ liệu y sinh học quốc tế (PubMed, Medline, khuyến cáo của Hiệp hội Đái tháo đường Hoa Kỳ - ADA, Cơ quan Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ - FDA).
  • Phân tích - tổng hợp hóa sinh: phân loại cấu trúc peptid bậc 1, bậc 3, giải mã cơ chế phiên mã, dịch mã, biến đổi sau dịch mã và tương tác phối tử - thụ thể.
  • Phân tích đối chiếu dược lý: so sánh tác dụng sinh lý, động học đào thải, cơ chế truyền tin nội bào giữa GIP và GLP-1, từ đó đánh giá ưu nhược điểm của từng nhóm thuốc trên lâm sàng.

Nội dung chính theo từng chương

Đại cương về các incretin và lịch sử nghiên cứu

Nội dung chương tổng kết tiến trình lịch sử phát triển của học thuyết incretin từ thế kỷ 19 đến nay:

  • Năm 1849, Claude Bernard lần đầu đưa ra nhận định về ảnh hưởng của yếu tố thần kinh đối với quá trình điều hòa glucose máu.
  • Năm 1902–1903, Bayliss và Starling phân lập secretin từ niêm mạc đường tiêu hóa và đặt giả thuyết về tín hiệu thể dịch từ ruột truyền tới kích thích bài tiết ở đảo tụy.
  • Năm 1928–1932, Zunz và La Barre chứng minh dịch chiết niêm mạc ruột làm giảm glucose máu thông qua tụy; La Barre chính thức đặt ra thuật ngữ "incretin" cho phần dịch chiết kích thích nội tiết tụy làm giảm đường huyết (phân biệt với "excretin" kích thích ngoại tiết tụy).
  • Năm 1964, Elrick và McIntyre chứng minh nghiệm pháp dung nạp glucose đường uống kích thích tiết insulin mạnh hơn đáng kể so với đường tiêm tĩnh mạch.
  • Năm 1969, R. Unger định danh khái niệm trục điều hòa đường ruột - insulin (entero-insular axis).
  • Năm 1975, John Brown phân lập peptide ức chế tiết acid dạ dày đặt tên là gastric inhibitory polypeptide (GIP); đến năm 1979 được đổi tên thành glucose-dependent insulinotropic polypeptide khi Elahi chứng minh tác dụng kích thích bài tiết insulin phụ thuộc glucose. Cùng năm 1979, Buchan xác định GIP được bài tiết từ tế bào K thành ruột.
  • Năm 1982–1987, Ebert, Creutzfeldt và các cộng sự chứng minh sự tồn tại của incretin thứ hai sau khi loại bỏ GIP vẫn còn hơn 50% hoạt tính bài tiết insulin; dẫn đến việc phân lập và xác định GLP-1 (glucagon-like peptide 1) đủ tiêu chuẩn một incretin vào năm 1987.

Glucose-Dependent Insulinotropic Polypeptide (GIP)

Chương này đi sâu vào chi tiết hóa sinh và dược lý của GIP:

  • Cấu trúc và di truyền: Dạng hoạt động tuần hoàn chính là GIP(1-42) gồm 42 acid amin (5105 Da), ngoài ra có dạng GIP(1-30)-NH2 do PC2 cắt tại tế bào $\alpha$ đảo tụy. Đoạn Tyr1-Ala2 ở đầu N quyết định hoạt tính sinh học, đoạn Phe6-Lys30 chịu trách nhiệm gắn thụ thể. Gen proGIP nằm trên nhánh dài nhiễm sắc thể 17, gồm 6 exon (exon 3 mã hóa GIP). Tiền chất proGIP (153 acid amin) được cắt bởi enzyme PC1/3 tại tế bào K (tá tràng và hỗng tràng) tại các vị trí Arg22 và Arg65.
  • Bài tiết và chuyển hóa: Glucose kích thích tế bào K qua kênh đồng vận chuyển natri-glucose 1 (SGLT-1) và kênh GLUT2, làm tăng tỷ lệ ATP/ADP, đóng kênh K+, mở kênh Ca2+ phụ thuộc điện thế để giải phóng GIP. Lipid kích thích qua GPR119 (thông qua 2-monoacylglycerol), trong khi somatostatin, insulin và thụ thể cannabinoid Cnr-1 ức chế bài tiết GIP. GIP bị enzyme DPP-IV phân hủy tại vị trí Tyr1-Ala2 tạo GIP(3-42) bất hoạt và thải trừ chủ yếu qua thận.
  • Tác dụng sinh lý: Trên tụy, GIP kích thích tế bào $\beta$ tăng tiết insulin phụ thuộc glucose, thúc đẩy dịch mã proinsulin và ức chế apoptosis qua con đường Bcl-2; kích thích tế bào $\alpha$ tiết glucagon khi nồng độ glucose máu thấp. Trên mô mỡ, GIP tăng hoạt tính lipoprotein lipase (LPL), tăng hấp thu glucose/acid béo và kích thích tiết adipokin (resistin, osteopontin). Trên xương, GIP làm tăng tạo xương (tăng collagen type 1, alkaline phosphatase, TGF-$\beta$) và giảm hoạt tính hủy cốt bào. Trên thần kinh trung ương, GIP kích thích tăng sinh tế bào tiền thân vùng hải mã.
  • Thụ thể và truyền tín hiệu: Thụ thể GIPR gồm 466 acid amin (thuộc họ GPCR), bắt cặp với protein Gs. Hoạt hóa GIPR kích thích adenylate cyclase (AC) $\rightarrow$ tăng cAMP $\rightarrow$ hoạt hóa Protein Kinase A (PKA) và Epac2. Con đường PKA phosphoryl hóa SUR1 đóng kênh $K_{ATP}$, bất hoạt kênh $K_V1.4$ kéo dài khử cực màng, tăng dòng $Ca^{2+}$ nội bào kích thích hòa màng túi tiết insulin. Con đường Epac2/Akt ức chế FoxO1 và Bax, bảo vệ tế bào $\beta$. Quá trình tắt tín hiệu điều hòa bởi các gốc Ser406, Ser411, Ser426 và Ser427.

Glucagon-Like Peptide 1 (GLP-1)

Chương này phân tích toàn diện về GLP-1:

  • Cấu trúc và sinh tổng hợp: GLP-1 hoạt tính sinh học tồn tại chủ yếu dưới dạng GLP-1(7-36)NH2 (30 acid amin, 3297 Da) và GLP-1(7-37). Gen proglucagon nằm trên nhiễm sắc thể 2 (2q36-q37) gồm 6 exon, trong đó exon 4 mã hóa GLP-1. Phân tử proglucagon (180 acid amin) được xử lý sau dịch mã khác nhau tùy theo mô: tại tế bào L (hồi tràng xa, ruột già) và thần kinh trung ương (thân não, vùng dưới đồi), enzyme PC1/3 cắt tạo ra GLP-1, GLP-2, oxyntomodulin và glicentin; trong khi tại tế bào $\alpha$ tụy, enzyme PC2 cắt tạo glucagon, GRPP, IP-1 và MPGF.
  • Động học bài tiết và thải trừ: GLP-1 bài tiết theo mô hình 2 pha (pha sớm 10–15 phút, pha muộn 30–60 phút). Pha sớm phụ thuộc SGLT-1 và dẫn truyền phế vị; pha muộn kích thích bởi acid béo chuỗi ngắn do vi sinh vật lên men. Lipid kích thích qua GPR119, GPR120 và FFAR1; protein (L-Gln, L-Arg) và acid mật (qua TGR5) cũng kích thích tiết GLP-1. Thời gian bán thải ($T_{1/2}$) của GLP-1 nguyên vẹn trong máu rất ngắn (< 2 phút) do bị phân hủy nhanh bởi DPP-IV (tại vị trí His1-Ala2 tạo GLP-1(9-36)NH2) và NEP-24.11 (tạo GLP-1(28-36)); chỉ 10–15% lượng GLP-1 vào được tuần hoàn chung trước khi bị thải trừ qua thận ($T_{1/2}$ dạng chuyển hóa khoảng 5 phút).
  • Tác dụng sinh lý đa cơ quan:
    • Tuyến tụy: Kích thích tiết insulin phụ thuộc glucose, thúc đẩy tổng hợp insulin, ức chế tiết glucagon tới 80% ở tế bào $\alpha$ (khi glucose $\ge$ mức lúc đói) và kích thích tế bào $\delta$ tiết somatostatin.
    • Mô mỡ và gan: Giảm tổng hợp lipid, tăng phân giải mỡ, tăng tiêu thụ glucose tại mô mỡ, tăng sinh nhiệt ở mỡ nâu; giảm tân tạo đường và lipid ở gan, giảm VLDL, ApoB100.
    • Đường tiêu hóa: Làm chậm rỗng dạ dày, giảm nhu động ruột, giảm tiết acid, ức chế sản xuất chylomicron và ApoA-48.
    • Tim mạch: Tăng tưới máu mạch vành, tăng tiêu thụ glucose cơ tim, tăng nhẹ nhịp tim (2–3 nhịp/phút qua kích thích giao cảm), cải thiện chức năng thất trái, giảm huyết áp sau ăn.
    • Hệ thần kinh: Kích thích neuron POMC tạo cảm giác chán ăn, ức chế AgRP/NPY, giảm tiêu thụ thức ăn; kích thích sửa chữa DNA, tăng sinh synap và chống thoái hóa thần kinh.
    • Thận và miễn dịch: Giảm tái hấp thu $Na^+$ ở ống lượn gần, tăng bài tiết natri, lợi niệu; giảm các cytokin tiền viêm qua ức chế vi tế bào đệm.
  • Thụ thể GLP-1R và con đường truyền tin: GLP-1R gồm 463 acid amin, bắt cặp protein Gs. Truyền tín hiệu nội bào qua 3 trục: AC/cAMP/PKA (đóng $K_{ATP}$, mở kênh $Ca^{2+}$, hoạt hóa CREB/IRS-2); Epac2/Rap1/PLC-$\epsilon$ (thủy phân $PIP_2$, ức chế $K_V$ và $K_{ATP}$, tăng phóng thích $Ca^{2+}$ từ lưới nội chất qua IP3R và RyR); và $\beta$-arrestin 1/c-Src/ERK1/2 (hoạt hóa p90RSK, bất hoạt Bad, ức chế Caspase-3/9, Bax, Bik, thúc đẩy Bcl-2). Hiện tượng giảm nhạy cảm thụ thể diễn ra qua cơ chế dimer hóa đồng thể/dị thể hoặc phosphoryl hóa bởi PKC.

Vai trò của các incretin trong bệnh lý và các nhóm thuốc thuộc liệu pháp incretin

  • Vai trò trong bệnh đái tháo đường: Ở bệnh nhân ĐTĐ type 2, khả năng bài tiết GIP hầu như không đổi nhưng tác dụng kích thích tiết insulin bị suy giảm nghiêm trọng ("kháng GIP"). Ngược lại, sự bài tiết GLP-1 bị suy giảm nhưng hoạt tính kích thích tiết insulin của GLP-1 nội sinh/ngoại sinh vẫn được bảo tồn hoàn toàn. Tình trạng tăng đường huyết mạn tính làm bùng phát các con đường DAG/PKC, AGE, polyol và stress oxy hóa; liệu pháp dựa trên incretin giúp ức chế NF-$\kappa$B, giảm ROS và giảm apoptosis tế bào $\beta$.
  • Vai trò trong các bệnh lý khác: Béo phì (giảm mật độ GLP-1R vùng dưới đồi); bệnh Alzheimer và Parkinson (giảm thoái hóa sợi trục, phục hồi chức năng ty thể và giảm độc tính mảng bám); hội chứng Cushing do tăng tiết GIP lạc chỗ ở vỏ thượng thận; bệnh lý gãy xương ở phụ nữ mãn kinh; bệnh thận đái tháo đường; gan nhiễm mỡ không do cồn (NAFLD); hen phế quản liên quan béo phì; hội chứng tăng insulin máu bẩm sinh (CHI) và biến chứng hạ đường huyết sau phẫu thuật nối tắt dạ dày Roux-en-Y.
  • Các nhóm thuốc thuộc liệu pháp incretin:
    • Chất chủ vận thụ thể GLP-1 (GLP-1R agonists): Các dẫn xuất kháng DPP-IV tái cấu trúc chuỗi peptid (Exendin-4/Exenatide, Liraglutide, Lixisenatide, Albiglutide, Dulaglutide, Semaglutide).
    • Chất chủ vận kép trên cả GIPR và GLP-1R: Phân tử peptide lai đồng vận kích thích đồng thời cả hai thụ thể nhằm tối ưu hóa hiệu quả hạ đường huyết và giảm cân.
    • Chất ức chế enzyme DPP-IV (DPP-IV inhibitors): Các phân tử nhỏ ức chế cạnh tranh enzyme phân hủy incretin (Sitagliptin, Vildagliptin, Saxagliptin, Linagliptin, Alogliptin).
    • Chất chủ vận thụ thể GPR119: Kích thích bài tiết incretin nội sinh từ tế bào K và L.
    • Các thuốc liên quan đến GIP: Các chất chủ vận GIPR biến đổi cấu trúc hoặc chất đối vận GIPR ứng dụng trong kiểm soát chuyển hóa lipid.

Kết quả và đóng góp

Khóa luận đã tổng hợp và so sánh toàn diện các đặc tính hóa sinh, sinh lý học và dược lý của hai hormon incretin chủ chốt:

Đặc tính so sánh Glucose-Dependent Insulinotropic Polypeptide (GIP) Glucagon-Like Peptide 1 (GLP-1)
Vị trí bài tiết chính Tế bào K (tá tràng, hỗng tràng), tế bào $\alpha$ đảo tụy Tế bào L (hồi tràng xa, ruột già), neuron thân não và vùng dưới đồi
Gen mã hóa Gen proGIP (Nhiễm sắc thể 17, 6 exon) Gen proglucagon (Nhiễm sắc thể 2, 6 exon)
Dạng hoạt động chính GIP(1-42) (5105 Da) và GIP(1-30)-NH2 GLP-1(7-36)NH2 (3297 Da) và GLP-1(7-37)
Enzyme biến đổi tiền chất PC1/3 (tế bào K), PC2 (tế bào $\alpha$) PC1/3 (tế bào L, não)
Thời gian bán thải ($T_{1/2}$) Dài hơn GLP-1, phân hủy chậm hơn bởi DPP-IV Rất ngắn (< 2 phút trong tuần hoàn do DPP-IV và NEP-24.11)
Sản phẩm bị bất hoạt GIP(3-42), GIP(3-30) GLP-1(9-36)NH2, GLP-1(28-36)
Tác dụng trên tiết Glucagon Kích thích tiết glucagon khi nồng độ glucose máu hạ thấp Ức chế bài tiết glucagon (giảm tới 80% khi glucose máu $\ge$ mức lúc đói)
Tác dụng trên dạ dày - ruột Ức chế tiết acid dạ dày ở liều cao; không ảnh hưởng tốc độ rỗng dạ dày Giảm bài tiết acid dạ dày, làm chậm rỗng dạ dày, giảm nhu động ruột
Tác dụng trên chuyển hóa lipid Kích thích hoạt tính LPL, tăng tích lũy mỡ Tăng phân giải lipid, kích thích tạo nhiệt tại mô mỡ nâu
Ảnh hưởng trên cảm giác ăn uống Tác động phức tạp, ít ảnh hưởng trực tiếp đến trung tâm thèm ăn Kích thích mạnh neuron POMC, ức chế AgRP/NPY, tạo cảm giác no, giảm cân
Tình trạng ở bệnh nhân ĐTĐ typ 2 Bài tiết bình thường/giảm nhẹ nhưng mất đáp ứng tiết insulin ("kháng GIP") Bài tiết suy giảm nhưng tế bào $\beta$ đáp ứng kích thích tiết insulin nguyên vẹn
Ứng dụng điều trị chủ đạo Đang nghiên cứu chất chủ vận kép (GIPR/GLP-1R) hoặc chất đối vận Phát triển mạnh các nhóm GLP-1R agonists và thuốc ức chế DPP-IV

Đóng góp khoa học của đề tài:

  • Hệ thống hóa hoàn chỉnh bức tranh phân tử của trục đường ruột - insulin, làm rõ mối tương quan giữa biến đổi cấu trúc acid amin với ái lực gắn thụ thể và độ bền enzyme của từng phân tử peptide.
  • Giải thích bản chất sinh học phân tử tại sao liệu pháp incretin ban đầu tập trung vào GLP-1 thay vì GIP trong điều trị ĐTĐ type 2 (do hiện tượng kháng GIP tại thụ thể tế bào $\beta$).
  • Cung cấp cơ sở lý thuyết tổng hợp về các nhóm thuốc mới (chất chủ vận GLP-1R, chất ức chế DPP-IV, phối hợp đồng vận kép GIPR/GLP-1R), phục vụ công tác đào tạo và nghiên cứu phát triển thuốc tại Việt Nam.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế: Đề tài dừng lại ở mức độ nghiên cứu tổng quan lý thuyết, tổng hợp dữ liệu thứ cấp từ y văn quốc tế tính đến tháng 5/2018, chưa tiến hành các nghiên cứu thực nghiệm in vitro hoặc in vivo độc lập do giới hạn của khóa luận tốt nghiệp Dược sĩ đại học. Một số cơ chế phân tử (như con đường vận chuyển trực tiếp của GLP-1 qua hàng rào máu não hay thụ thể GLP-1 trực tiếp tại tế bào gan) vào thời điểm nghiên cứu vẫn còn những giả thuyết chưa được khẳng định hoàn toàn.
  • Hướng nghiên cứu tiếp:
    • Theo dõi và cập nhật kết quả từ các thử nghiệm lâm sàng giai đoạn III về hiệu quả của các chất đồng vận kép GIPR/GLP-1R và đồng vận ba (GIPR/GLP-1R/GlucagonR).
    • Nghiên cứu sâu cơ chế phục hồi tính nhạy cảm của GIPR khi đường huyết được đưa về mức bình thường nhằm mở rộng tiềm năng phối hợp GIP trong điều trị.
    • Khảo sát mở rộng các chỉ định ngoài đái tháo đường của liệu pháp incretin, đặc biệt trong điều trị thoái hóa thần kinh (Alzheimer, Parkinson) và bảo vệ tim mạch - thận.

Giá trị tham khảo

  • Đối tượng thụ hưởng:
    • Sinh viên, học viên sau đại học ngành Dược học, Y đa khoa và Hóa sinh Y học cần tài liệu chuyên khảo chuyên sâu về sinh học phân tử của các hormon đường tiêu hóa.
    • Dược sĩ lâm sàng và bác sĩ chuyên khoa Nội tiết - Chuyển hóa tra cứu cơ chế tác dụng, đích phân tử và dược động học của các nhóm thuốc điều trị đái tháo đường mới.
  • Nội dung có giá trị tham khảo cao:
    • Sơ đồ chi tiết các con đường truyền tín hiệu nội bào qua trung gian AC/cAMP/PKA, Epac2/Rap1/PLC-$\epsilon$ và $\beta$-arrestin 1.
    • Phân tích cơ chế tác dụng đa cơ quan ngoài tụy (tim mạch, hệ thần kinh trung ương, xương, thận) của GLP-1.
    • Bảng tổng hợp cấu trúc hóa học, vị trí cải tiến acid amin của các hoạt chất chủ vận GLP-1R và các chất ức chế DPP-IV lưu hành trên thị trường.

Câu hỏi thường gặp

1. Định nghĩa chuẩn của Creutzfeldt (1979) về một hormon incretin gồm những tiêu chí nào?
Một chất chỉ được công nhận là incretin khi thỏa mãn đủ 3 tiêu chí: (1) Được bài tiết sau khi quá trình tiêu hóa thức ăn diễn ra; (2) Kích thích bài tiết insulin khi nồng độ glucose ngoại sinh không vượt quá ngưỡng glucose máu sau ăn; (3) Được bài tiết chỉ khi nồng độ glucose trong máu tăng cao.

2. Tại sao ở bệnh nhân đái tháo đường typ 2, GLP-1 được ưu tiên phát triển thành thuốc điều trị hơn GIP?
Ở bệnh nhân ĐTĐ type 2, mặc dù nồng độ bài tiết GIP không giảm nhiều nhưng hoạt tính kích thích bài tiết insulin của GIP bị suy giảm nghiêm trọng (hiện tượng "kháng GIP" do giảm biểu hiện GIPR hoặc rối loạn truyền tin sau thụ thể). Ngược lại, dù sự bài tiết GLP-1 nội sinh bị suy giảm nhưng tế bào $\beta$ vẫn giữ nguyên vẹn độ nhạy cảm và đáp ứng bài tiết insulin khi được kích thích bởi GLP-1 hoặc các chất chủ vận GLP-1R.

3. Enzyme nào chịu trách nhiệm chính làm mất hoạt tính của GIP và GLP-1 trong máu, và vị trí cắt xảy ra ở đâu?
Enzyme chịu trách nhiệm chính là Dipeptidyl Peptidase IV (DPP-IV). Enzyme này cắt bỏ 2 acid amin đầu N: cắt tại liên kết Tyr1-Ala2 của GIP(1-42) tạo thành GIP(3-42) bất hoạt, và cắt tại liên kết His1-Ala2 của GLP-1(7-36)NH2 tạo thành GLP-1(9-36)NH2 bất hoạt. Ngoài ra, enzyme NEP-24.11 (neprilysin) cũng tham gia cắt đuôi C của GLP-1 tạo dạng GLP-1(28-36).

4. GLP-1 tạo cảm giác no và giảm tiêu thụ thức ăn qua các con đường thần kinh nào?
GLP-1 tác động qua hai con đường: (1) Con đường trực tiếp qua một số vị trí hàng rào máu não thấm được (như vùng AP, ARC); (2) Con đường gián tiếp qua việc kích hoạt dây thần kinh phế vị hướng tâm tại ruột và tĩnh mạch cửa, truyền tín hiệu đến nhân bó đơn độc (NTS) ở thân não. Từ đó, tín hiệu kích hoạt các thụ thể GLP-1R tại nhân cạnh não thất (PVN), vùng dưới đồi, kích thích chọn lọc các neuron POMC (tạo cảm giác chán ăn) và ức chế các neuron AgRP/NPY (tạo cảm giác thèm ăn), đồng thời làm chậm rỗng dạ dày.

5. Cơ chế phân tử nào giúp GLP-1 bảo vệ tế bào $\beta$ đảo tụy khỏi quá trình chết theo chương trình (apoptosis)?
Thông qua kích hoạt thụ thể GLP-1R, GLP-1 hoạt hóa đồng thời trục PKA và trục $\beta$-arrestin 1/ERK1/2. PKA phosphoryl hóa CREB làm tăng biểu hiện yếu tố sống còn IRS-2 và protein chống chết tế bào Bcl-2, Mcl-1; đồng thời ức chế các protein tiền apoptosis như Bax, Bik, FoxO1. Ngoài ra, dòng thác ERK1/2 hoạt hóa enzyme p90RSK giúp phosphoryl hóa và bất hoạt protein Bad, từ đó ức chế sự phân cắt hoạt hóa của Caspase-9 và Caspase-3.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp Dược sĩ của sinh viên Phan Anh Đào đã hệ thống hóa toàn diện cơ sở hóa sinh, sinh học phân tử và dược lý học của hai incretin kinh điển GIP và GLP-1. Công trình phân tích sâu sắc cơ chế truyền tín hiệu nội bào qua trung gian Gs/cAMP/PKA và Epac2, làm rõ tác dụng sinh lý đa cơ quan cũng như vai trò bệnh học then chốt của incretin trong đái tháo đường, béo phì và thoái hóa thần kinh. Các dữ liệu tổng hợp về nhóm thuốc chủ vận GLP-1R, ức chế DPP-IV và phối hợp đồng vận kép cung cấp nguồn tài liệu tham khảo khoa học có giá trị cao cho nghiên cứu phát triển dược phẩm và thực hành dược lâm sàng.