【摘 要】
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目的:糖尿病(Diabetes mellitus,DM)是犬猫最常见的内分泌疾病之一,严重危害了犬猫的健康。其中犬最常见的糖尿病形式类似于人类的Ⅰ型糖尿病(Type 1diabetes mellitus,T1DM),而猫最常见的是Ⅱ型糖尿病(Type 2 diabetes mellitus,T2DM)。患有糖尿病的犬猫,常通过降糖药物进行治疗,但目前所用均为人用药物。已有研究证明,胰岛素原(Pro
【基金项目】
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国家重点研发计划课题(2016YFD0501000);
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目的:糖尿病(Diabetes mellitus,DM)是犬猫最常见的内分泌疾病之一,严重危害了犬猫的健康。其中犬最常见的糖尿病形式类似于人类的Ⅰ型糖尿病(Type 1diabetes mellitus,T1DM),而猫最常见的是Ⅱ型糖尿病(Type 2 diabetes mellitus,T2DM)。患有糖尿病的犬猫,常通过降糖药物进行治疗,但目前所用均为人用药物。已有研究证明,胰岛素原(Proinsulin,ProINS)与转铁蛋白(Transferrin,Tf)融合形成的重组蛋白(ProINS-Tf)具备肝脏特异性,并能够长效降血糖,可以作为治疗T1DM的潜在替代药物。而成纤维细胞生长因子(Fibroblast growth factor 1,FGF1)的变体(FGF1ΔHBS)被证明在调节胰岛素敏感性和血糖控制方面发挥着重要作用,且其致瘤风险低于野生型FGF1(FGF1WT),可以作为治疗T2DM的潜在安全候选者。大肠杆菌表达系统具有蛋白产量高的优势,但会在蛋白纯化过程中残留部分内毒素(Lipopolysaccharide,LPS),为了提高蛋白产量且不残留LPS,本研究尝试利用大肠杆菌ΔHBS-BL21表达并纯化ProINS-Tf与FGF1ΔHBS,并分析ProINS-Tf与FGF1ΔHBS在T1DM和T2DM中的治疗效果,从而为研究犬猫专用且安全有效的降糖药物奠定一定基础。方法:本试验通过将ProINS-Tf与FGF1ΔHBS序列分别克隆到p ET28a载体上,构建原核表达质粒p ET28a-ProINS-Tf与p ET28a-FGF1ΔHBS,并在大肠杆菌ΔHBS-BL21中表达并纯化ProINS-Tf与FGF1ΔHBS。最后,通过链脲佐菌素(Streptozotocin,STZ)诱导的T1DM小鼠模型以及高糖高脂饮食联合STZ诱导的T2DM小鼠模型分析ProINS-Tf与FGF1ΔHBS在动物糖尿病中的治疗效果。结果:成功在大肠杆菌ΔHBS-BL21中高效表达ProINS-Tf和FGF1ΔHBS,其中ProINS-Tf主要以包涵体的形式存在,经过洗涤、变性、复性后转变为纯度较高的可溶性蛋白;而FGF1ΔHBS主要在上清中表达,经过Ni-NTA亲和层析柱纯化后,得到高纯度的目的蛋白。经动物试验,发现ProINS-Tf虽然对T1DM小鼠的葡萄糖耐受不良无明显影响,但能够直接降低其血糖,在270nmol/kg剂量以内不会导致低血糖。FGF1ΔHBS能够改善T2DM小鼠的葡萄糖耐受不良并降低其血糖,在2mg/kg剂量以内不会导致低血糖。而且连续使用FGF1ΔHBS治疗两周虽然对T2DM小鼠的胰腺损伤无显著效应,但能够改善其肝脏损伤以及高脂血症。此外,虽然单独注射FGF1ΔHBS对T1DM小鼠无明显治疗效果,但可以显著增强ProINS-Tf的降糖效应。结论:(1)成功在大肠杆菌ΔHBS-BL21中高效表达并纯化了ProINS-Tf和FGF1ΔHBS。(2)ProINS-Tf能够显著降低T1DM小鼠的血糖;FGF1ΔHBS能显著降低T2DM小鼠血糖,且对葡萄糖耐受不良、肝脏脂质积累具有改善作用。(3)FGF1ΔHBS能显著增强ProINS-Tf的降糖效应。
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