书城医学药理学实验方法
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第30章 抗糖尿病药物(3)

(2)以蛋白质酪氨酸磷酸酶-1B(PTP1B)为靶点的抑制剂筛选组织中的PrPlB过度表达会降低酪氨酸磷酸激酶(PTP)的活性,使胰岛素受体无法与胰岛素结合,进而引起胰岛素抵抗。

【方法】含有磷酸的多肽para-Nitrophenyl Phosphate(pNPP)被PTP1B酶解掉一个磷酸后,产物pNP在波长405nm处有吸收峰,以在一定温度下一定时间内经PTP1B作用后生成pNP的量表示PTP1B酶的活性。

(3)以二肽基肽酶IV(DPP4)为靶点的抑制剂筛选抑制DPP4活性可以增加血浆中胰高血糖素样肽-1(GLP-1)和胃抑制性多肽(GIP)的浓度,引起血糖依赖性的胰岛素分泌,降低血糖浓度。研究表明DPP4抑制剂能够显著降低糖基化血红蛋白HhAk浓度,并具有较低的低血糖发生率。近期开发的代表性DPP4抑制剂有Vildagliptin、Saxagliptin、Sitagliptin,具有良好的应用前景。

【方法】DPP4ppNA(Gly-Pro-p-nitroanilide,Sigma)在DPP-4的作用下生成pNA(p-nitroanilide),而pNA在405nm处有吸收峰。

(4)以醛糖还原酶(Alode Reductase,AR)为靶点的抑制剂筛选AR是糖代谢多元醇通路中的关键限速酶。与糖尿病慢性并发症有着密切的关系。在高血糖的生理状况下,醛糖还原酶被激活,促使体内的葡萄糖转化成山梨醇,造成了山梨醇的聚积;使肌醇进入胞内减少,Na+,K+-ATP酶活性下降;使糖尿病患者机体氧化应激反应增加,从而引起机体糖尿病慢性并发症的发生。

【方法】以DL-甘油醛为底物,NADPH为辅酶,在Li2SO4。存在的条件下反应,测定340nm处每分钟OD值的减少量。以NaPi缓冲液作为空白对照,以托瑞司他或依帕司他作为阳性对照。

(5)以胰高血糖素样肽-1(glucagon-like peptide-1.GLP-1)受体为靶点的激动剂筛选:CLP-1是一种由哺乳动物肠L细胞分泌的肽,属于肠促胰岛素,可以促进高血糖状态下的胰岛素分泌。GLP-1受体激活后可以促进细胞内cAMP水平升高,刺激胰岛素胞吐作用,激活胰岛素信号通路增加胰岛素合成,促进抗凋亡基因的转录,促进胰岛细胞修复和再生。

【方法】将GLP-1受体信号通路调控的特异应答元件(RIP-CRE)多拷贝序列及报告基因E-GFP的重组载体转染到胰岛NTT-1细胞株,以检测转染细胞对GLP类似物的反应性和特异性,并通过稳定转染和单克隆培养,获得对GLP-1类似物特异应答的单克隆细胞株。该细胞模型在GLP-1类似物Exendm 4刺激下激活表达报告基因,激活作用可以被GLP-1受体阻断剂Exendin 9-39完全阻断,且激活途径非cAMP PKA依赖,具有GLP-1受体特异性。通过该细胞模型,可以对肽类或非肽类GIP-1类似物进行高通量筛选。目前GIP-1受体激动剂类药物已上市的有Exenatide(商品名Byetta),其他正在临床试验或者临床前研究中。

4.降糖药物筛选的靶点

除了上述介绍的几个靶点外,目前国内外正在研究的改善糖代谢及胰岛素抵抗的药物靶点还有以下几类。

(1)胰岛素及其类似物胰岛素作为治疗2型糖尿病的基本药物,主要来自猪胰脏和基因工程菌,能提高胰岛素基础水平,控制餐后及夜间血糖。正常人胰岛素的日分泌量有一个基础值,在三餐后出现3次高峰,而胰岛素分泌也出现3次高峰,因此胰岛素的使用应尽可能模拟这种生理现象。

目前临床应用的短小胰岛素主要有Novolin R、Novolin R penfill、Humulin R等。中小胰岛素为等量的鱼精蛋白锌吸附短效胰岛素形成的缓释剂,主要有Novolin N、Novolin N penfill、Humulin NPH等。长效胰岛素为超量鱼精蛋白锌吸附短效胰岛素形成的缓释剂。

(2)α2肾上腺素受体拮抗剂咪唑啉衍生物米格列唑不仅有α2受体阻滞作用,也能抑制胰岛B细胞上ATP敏感性钾通道。

(3)ATP敏感的K+通道胰岛B细胞型ATP敏感的K+通道(KATP)含有Kir6.2与SUR1特异结合结构,因此高选择性作用单一通道亚型,将是治疗糖尿病药物发展的又一主要方向。

(4)诱导型一氧化氨合酶抑制剂分为内皮型(eNOS)、诱导型(iNOS)和神经型(nNOS)。eNOS和nNOS为Ca2+依赖型一氧化氮合酶,iNOS为非Ca2+依赖型一氧化氮合酶。B细胞可被诱导表达iNOS,使B细胞自身产生高浓度的NO而死亡。

(5)血糖调节剂瑞格列奈是苯甲酸类衍生物,此类药物为新的非磺脲类口服降糖药,其结构完全不同于已知的各类降糖药和抗高血糖药。作用机制与磺脲类相似,但不对B细胞引发直接的细胞胞吐作用,且比磺脲类在B细胞上有更强的结合位点,并能克服二硝基苯酚引起的代谢应激。

(6)肉碱脂酰转移酶抑制剂肉碱脂酰转移酶(CPT)有CPT-1和CPT-2两种同工酶,其中CPT-1抑制剂可特异性抑制长链脂肪酸氧化,增加葡萄糖利用,抑制糖原异生,能明显降低血糖,同时能定程度地降低血脂及抑制酮体生成。

(7)磷酸二酯酶抑制剂磷酸二酯酶(PDE)为cAMP和cGMP的水解酶,分为6个亚型,其中PDE3和PDE4与糖尿病性周围血管病变和神经病变关系密切,抑制PDE3、PDE4的活性,可抑制TNF-α的生成,降低糖化血红蛋白水平,从而增加胰岛素敏感性,控制血糖。

(8)以SGLT2为靶点肾脏在血糖调节中有重要作用,这一治疗途径近来成为研究热点。钠离子-葡萄糖共转运体2型(SGLT2)主要分布在肾小球近端小管上皮细胞。在上皮细胞的基底侧外膜,SGLT2利用钠离子浓度梯度与钠离子同向转运葡萄糖,是肾重吸收糖的主要方式。SGLT2胞的竞争性抑制剂能够抑制肾脏对葡萄糖的重吸收,这为糖尿病的治疗开辟了一条新的途径。通过促进肾脏葡萄糖的排出,SGLT2抑制剂能够在降低血糖的同时能够降低体重。通过尿糖排出,SGLT2抑制剂能够改善空腹和餐后高血糖。SGLl2具有良好的血糖控制作用和“胰岛素节约”效应,进而可能打破胰岛B细胞的恶性循环,改善胰岛素作用.并保护胰岛B细胞。根皮苷作为SGLTs的特异性抑制剂,在糖尿病模型上能显著提高尿糖的浓度和降低血糖的水平,但其由于生物利用度低而被限制使用。1999年,Tsujihara等发现了一种新的化合物T-1095,能够通过口服给药。近期发现的新的SGLT2抑制剂有:Dapagliflozin、Sergliflozin等,其中Dapagliflozin研究已经进入Ⅲ期临床试验阶段。

(9)sHIP2和PTEN SHIP2可对胰岛素信号通路中关键磷脂信呼分子(如PIP3)脱磷酸化,从而减弱胰岛素信号。最近发现,SHIP2基因发生突变的杂合小鼠,对葡萄糖耐受性、胰岛素敏感性都大人增强。同时用反义核苷酸阻断SHIP2表达可增加肌肉组织对葡萄糖摄取。PTEN是一种肿瘤抑制因子,同样能对PIP3进行脱磷酸。在3T3-L1细胞中过度表达PTEN可以使PIP3下游信号分子(如Akt、P70S6等)磷酸化降低,胰岛素诱导葡萄糖转运和Glut4向质膜方向易位等过程受到抑制。向细胞中注入PTEN抗体时,Glut4易位显著增强。

(10)IKK Shoelson等人揭示一个改善胰岛素抵抗新的药物作用靶点。他们发现高剂量水杨酸盐(IKK选择性抑制剂)可增加胰岛素的敏感性,同时IKK基因剔除小鼠对胰岛素敏感性增加。其机制为:IKK活化(被TNF2α或游离脂肪酸等激活)促使IRSlS/T磷酸化增强,而使得IRSI活化PI3K能力减弱,导致胰岛素抵抗。

(11)PKCθ和PKCεDAG敏感的PKCs(如PKCθ和ε)对胰岛素信号起负调节作用。过度表达PKCθ后,IRS21的Ser307磷酸化增加,导致激活下游分子PI3K的能力降低,从而引起胰岛素抵抗。在脂肪酸诱导胰岛素抵抗的肌肉组织中可观察到PKCθ活性增高。筛选PKCθ选择性抑制剂已成为条改善胰岛素抵抗新途径。

(12)原合成酶激酶3(GSK3)在胰岛素通路中起着多重作用。它不仅通过,磷酸化糖原合成酶来抑制糖原的合成,而且对葡萄糖转运也存在调节作用,Lithium(GSK3的特异性抑制剂)作用于脂肪细胞后能促进葡萄糖的转运。Cline Gw和Plot-kin B等人分别用GSK3抑制剂喂养模型小鼠后发现糖原合成显著增加,而且在口服葡萄糖耐量实验(OGTT)中CSK3抑制剂也能明显加快各组织对血液中的葡萄糖摄取和利用。糖原合成酶不仅受到GSK3磷酸化调节,而且也受到蛋白磷酸化酶1(PP1)脱磷酸化作用,并增强糖原合成酶的活性。