2 型糖尿病以葡萄糖和脂類的異常代謝為特征，導致骨骼肌、肝臟以及脂肪組織等部位的胰島素抵抗和胰島 β 細胞胰島素分泌功能障礙，致使機體能量代謝失衡[1].目前，臨床上用于治療2 型糖尿病的藥物，如雙胍類（ 二甲雙胍） 、磺酰脲類（ 格列美脲） 、二肽基肽酶-4（ DPP-4） 抑制劑（ 維格列?。?、過氧化物酶體增殖物活化受體 γ（ PPARγ）激動劑（ 吡格列酮） 、α 糖苷酶抑制劑（ 阿卡波糖） 、胰高血糖素樣肽-1（ GLP-1） 類似物（ 利拉魯肽） 等雖然具有較好的降糖療效，但常伴隨有諸如低血糖、體重增加、水腫、乳酸血癥、胃脹氣等不良反應[2].因此，尋找新的治療糖尿病的作用靶點，開發更安全、更有效的降糖藥物就顯得尤為重要。腺苷酸活化蛋白激酶（ AMPK） 在細胞及機體能量代謝平衡方面起著至關重要的作用，且有研究表明，臨床上用于治療 2 型糖尿病的一線藥物，如二甲雙胍等，也可以通過激活肝細胞 AMPK,從而抑制乙酰輔酶 A 羧化酶（ acetyl-CoA carboxylase,ACC） 和誘導脂肪酸氧化達到降低血糖的目的[3].因此，AMPK 作為細胞的“代謝感受器”有望成為治療 2型糖尿病的又一個新的藥物作用靶點。本文對近幾年小分子 AMPK 直接激動劑的研究進展進行綜述。

1 AMPK 的結構特點與活性調節

1. 1 AMPK 的結構特點

AMPK 是一種異源三聚體蛋白，由高度保守的α、β 和 γ 3 個亞單位組成； 其中，α 亞單位起催化作用，β 和 γ 亞單位主要起調節作用[4],每個亞單位都存在 2 ~ 3 種基因所編碼的異構體（ α1,α2,β1,β2,γ1,γ2,γ3） .α1 在細胞中廣泛存在，而 α2在心肌、肝臟和骨骼肌中表達較高； β1 主要高表達于肝臟，而 β2 則在骨骼肌中表達較高； γ1、γ2 廣泛存在于各種組織，而 γ3 僅在骨骼肌中含量較高[5].α 亞單位含有 548 個氨基酸，結構由 1 個絲氨酸/蘇氨酸激酶區域（ kinase domain,KD） 、1 個自抑制區域（ autoinhibitory domain,AID） 、α-鉤域（ α-hook domain） 以及 1 個 β 亞單位結合域（ β-bindingdomain） 組 成； 其 激 酶 區 域 內 的 蘇 氨 酸 172（ Thr172） 結合位點及其磷酸化對 AMPK 活性的調節起著至關重要的作用[6].β 亞單位主要由 1 個糖原結合域（ glycogen binding domain,GBD） 和 α、γ亞單位結合域（ α，γ-binding domain） 組成，主要起連接 α 亞單位和 γ 亞單位的支架作用。γ 亞單位則由 1 個 β 亞單位結合域和 4 個胱硫醚-β-合成酶（ cystathionine-β-synthase,CBS） 串聯重復序列組成的兩個“貝特曼域”（ bateman domain） 組成； 其中，CBS4 被 ATP 完全占據，CBS1、CBS3 可以結合 1 個AMP、ADP 或 ATP,CBS2 因缺少關鍵的天冬氨酸殘基而空缺（ 圖 1）。

1. 2 AMPK 活性的調節

AMPK 作為一種重要的蛋白激酶參與多種代謝過程，其活性主要受 AMP/ATP 比值調控[8]; 任何引起機體 ATP 生成減少或者消耗增加的刺激，如組織缺血、缺氧、熱休克、運動等，都可以激活AMPK.其激活機制一般認為有 3 種方式： ①直接作用于 AMPK,變構激活 AMPK; ②與 AMPK 結合之后使其成為上游 AMPK 激酶（ AMPKK） 的良好底物，促進 Thr172 的磷酸化而激活 AMPK; ③降低Thr172 的去磷酸化程度[9].此外，AMPK 也可以被上游的 AMPK 激酶，如絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶B1（ serine / threonine protein kinase B1,LKB1） 、轉化生長因子 β（ TGF-β） 活化激酶-1（ TGF-β-activatedkinase 1,TAK1 ） 、鈣調蛋白激酶激酶 （ calmodulin-dependent protein kinasekinases,CaMKK） 直接激活，它們都是通過直接磷酸化 AMPKα 亞單位上的Thr172 而激活 AMPK（ 圖 2）[10].其中，LKB1 被普遍認為是一種抑癌基因，它可以直接磷酸 化AMPKα 亞單位上的 Thr172 而激 活 AMPK[11];TAK1 被廣泛認為是一種 MAPKK-7（ 促分裂原活化蛋白激酶激酶） ,其在 AMPK 活化通路中具有中樞般的調節作用[12]; CaMKK 主要存在于神經系統，其對 Thr172 的磷酸化不依賴 AMP 濃度的升高，而是通過調節細胞內鈣離子的濃度而啟動。另外，在靜息狀態下，AMPK 也可以被瘦素、抵抗素、脂聯素、二甲雙胍等激活[13].本文總結的 AMPK 小分子直接激動劑主要是通過對 α 亞單位 Thr172 的直接磷酸化而發揮作用。

2 AMPK 在葡萄糖和脂類代謝中的作用

2. 1 AMPK 在糖類代謝中的作用

葡萄糖體內穩態的平衡由肝葡萄糖的生成和周圍組織對葡萄糖的攝取兩方面來維持（ 圖 3） .肝葡萄糖生成過量 （ hepatic glucose production,HGP） 是空腹高血糖的主要原因，且有研究表明，給予健康或胰島素抵抗的 ob/ob 小鼠注射 AMPK激動劑 AICAR（ 1） 致使肝臟 AMPK 激活、血糖濃度降低正是通過抑制 HGP 而實現的[14].AMPK 促進周圍組織對葡萄糖的攝取主要通過誘導葡萄糖轉運蛋白（ GLUT） 向細胞膜轉位以及磷酸化轉錄因子從而開啟 GLUT 基因的表達來完成的[15].另外，磷酸果糖激酶（ phosphofructokinase,PFK） 是糖酵解的限速酶，AMPK 活性增加時，PFK2 活性和2,6-二磷酸的含量明顯增加。體外純化的 AMPK可磷酸化 PFK2 也進一步證明了 AMPK 在糖酵解方面的促進作用。在肝細胞實驗中，活化的 AMPK不僅通過抑制6-磷酸果糖-2-激酶、L 型丙酮酸激酶等促進葡萄糖酵解，還能通過抑制果糖 1,6-二磷酸激酶抑制糖異生[16].總之，AMPK 通過調節肝葡萄糖的轉化和增強周圍組織對葡萄糖的攝取和利用，從而維持機體糖代謝的穩定。

2. 2 AMPK 在脂類代謝中的作用

乙酰輔酶 A 羧化酶（ ACC） 和羥甲基戊二酸單酰輔酶 A 還原酶（ HMGR） 分別是脂肪酸和膽固醇合成的關鍵酶。ACC 是脂肪酸合成的限速酶，糖代謝生成的乙酰輔酶 A 可在 ACC 作用下合成丙二酰輔酶 A,后者又可以通過負反饋抑制肉毒堿棕櫚酸轉移酶-1（ CPT-1） 的活性，從而抑制線粒體的脂肪酸氧化以及酮體的生成； 而 HMGR 為膽固醇合成的限速酶，可催化羥甲基戊二酸單酰輔酶 A 生成甲羥戊酸。ACC 和 HMGR 均為 AMPK 的重要底物，活化的 AMPK 能夠使兩者磷酸化失活，從而分別抑制膽固醇和脂肪合成[17].此外，脂肪酸氧化是肌肉組織能量來源的重要方式，AMPK 的激活可以通過磷酸化作用抑制 ACC,減少丙二酰輔酶 A的合成，負反饋增強 CPT-1 的活性以及脂肪酸的氧化。因此，AMPK 的激活既降低了膽固醇和脂肪的合成，又增強了脂肪酸的氧化作用，表明其在脂類代謝調節方面具有重要的作用。

3 小分子 AMPK 直接激動劑

AMPK 在血糖調節方面的突出表現，使其成為尋找新型降血糖藥的熱門靶點。自 2005 年由Abbott 實驗室通過計算機高通量篩選并進行結構優化 得 到 第 1 個 小 分 子 AMPK 直 接 激 動 劑A-769662（ 5 ） 以 來，各制藥公司一直將小分子AMPK 直接激動劑作為調節血糖藥物研究的重點；目前尚無小分子 AMPK 直接激動劑作為降血糖藥物上市，但不斷有新的藥物進入臨床試驗（ Ⅰ/Ⅱ期臨床 1 個； Ⅱ期臨床 2 個） .現根據文獻報道的小分子 AMPK 直接激動劑的結構類型進行綜述。

3. 1 阿卡地新（ acadesine,AICAR）

化合物 AICAR（ 1） 是 1956 年從受磺胺類藥物抑制的大腸桿菌中分離出來的結晶化合物[18].該化合物的 5-羥基在體內被腺苷激酶磷酸化后轉化成化合物 ZMP（ 2）[19],后者于 1994 年經Sullivan 等證實具有較好的 AMPK 激動活性，且與AMPK 親和力較之 AMP （ 3 ） 更強； 激活機制與AMP 相同，都是通過綁定 γ 亞單位上的 CBS1 或CBS3 結合位點而變構激活 AMPK[20],但不同之處在于 ZMP 激活 AMPK 過程并沒有檢測到明顯的 AMP/ATP 比 值 的 變 化，這 使 其 成 為 研 究AMPK 的理想探針[21].嚙齒動物實驗研究表明，AICAR 可以激活不同組織的 AMPK,而且同時促進 GLUT 向細胞質膜的轉運[22]; 臨床前實驗研究表明，AICAR 可以明顯降低血糖濃度，提高口服糖耐量[23].截至 2015 年 1 月，該化合物正由Merck&Co. 公司進行Ⅰ / Ⅱ期臨床研究。