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目的: 钠葡萄糖转运体2(SGLT2)是近年来抗糖尿病药物研发的新兴靶点。本论文的目的是建立SGLT2筛选模型,寻找和发现新型SGLT2选择性抑制剂,并在动物水平上系统评价其抗糖尿病活性。同时,以所发现的活性化合物为探针,研究SGLT2抑制剂长期给药后对胰岛功能的保护作用和对胰岛素抵抗及脂代谢紊乱的改善作用,并研究SGLT2抑制剂长期给药后对肾脏sglt1及sglt2基因表达的影响,为SGLT2抑制剂类抗糖尿病新药的研究和开发提供理论依据。 内容和实验方法: 将sglt1及sglt2基因分别构建至pCDNA3.1质粒卜,瞬转HEK293细胞,采用14C标记的α-甲基-D-吡喃葡糖苷(AMG)转运方法,测定化合物对SGLT2的抑制活性或对SGLT1的选择性。采用ICR小鼠口服糖耐量(OGTT)实验评价SGLT2抑制剂的体内降血糖作用。选择高活性SGLT2选择性抑制剂,研究其单次给药后对二型糖尿病GK大鼠尿糖排出和降血糖作用。采用二型糖尿病db/db小鼠模型,观察SGLT2选择性抑制剂长期给药后的降糖和改善脂代谢作用。应用离体骨骼肌孵育体系,观察SGLT2选择性抑制剂长期给药后对db/db小鼠骨骼肌葡萄糖摄取的影响,并应用Western blot方法分析胰岛素下游信号分子Akt和Gsk3β的磷酸化水平的变化。采用胰岛素免疫组化染色技术,研究SGLT2选择性抑制剂长期给药后对db/db小鼠胰岛功能的改善作用。采用实时荧光定量PCR方法检测db/db小鼠肾脏SGLT1及SGLT2相关基因表达水平的变化。 结果: 建立了SGLT1/SGLT2瞬转细胞模型,并用阳性化合物BMS512148和PF-04971729验证了模型的可靠性。对化合物进行筛选,发现了一系列具有良好SGLT2抑制活性和选择性的化合物,其中代表化合物SHR3824对SGLT2抑制作用的IC50为2.38 nM,对SGLT1抑制作用的IC50为4340 nM,提示该化合物是高活性的SGLT2选择性抑制剂。 SHR3824单次给药在ICR小鼠OGTT实验中可剂量依赖性的降低糖负荷后的血糖升高;SHR3824单次给药可显著增加二型糖尿病GK大鼠的排尿量和尿糖排出量,降低GK大鼠随机血糖,并呈现较好的量效关系。 SHR3824单次给药和长期给药后均可显著增加二型糖尿病db/db小鼠的排尿量和尿糖排出量,降低db/db小鼠随机血糖及糖化血红蛋白,并呈现较好的量效关系,同时还能降低db/db小鼠的血清甘油三酯及胆固醇水平。 db/db小鼠经SHR3824长期作用后,胰岛轮廓清楚,胰岛β细胞染色颗粒与模型对照组相比显著增多,胞质丰富,染色面积增大,且染色强度也明显增强,提示SHR3824长期给药后对db/db小鼠胰岛细胞功能有一定的改善作用。同时,SHR3824长期给药后可显著降低db/db小鼠血清基础胰岛素水平,并显著增加db/db小鼠比目鱼肌胰岛素诱导的葡萄糖摄取,且Akt和Gsk3β磷酸化水平和模型对照组比较也呈现增加的趋势,由此提示,SHR3824长期给药对db/db小鼠的胰岛素抵抗状态有明显的改善作用。SHR3824长期给药后,肾脏sglt1和sglt2转录水平和模型对照组相比未见差异。 结论: 本研究建立SGLT2细胞水平筛选模型,发现化合物SHR3824是强活性、高选择性SGLT2抑制剂,并在正常小鼠和糖尿病动物模型中显示出良好增加尿糖排出和降低血糖作用。同时,SHR3824长期给药可改善db/db小鼠胰岛细胞功能,增加骨骼肌的胰岛素敏感性,提示,SGLT2抑制剂类化合物对于二型糖尿病有多方面的治疗作用,具有良好的开发和应用前景。