论文部分内容阅读
糖尿病(Diabetes mellitus,DM)是一种由胰岛素分泌不足或利用缺陷导致的慢性疾病。由其引起的长期高血糖会破坏多个组织器官的功能,导致一系列并发症的发生,严重时可致残致死。据2017年数据统计,全球共有4.25亿成年人患有糖尿病,且仅2017年就有400万人因糖尿病死亡。因此,抗糖尿病药物的研发工作刻不容缓。 根据发病机理的不同,糖尿病主要分为1型糖尿病,2型糖尿病(Type2diabetes mellitus,T2DM)和妊娠糖尿病,其中T2DM患者占到患病总人数的90%。T2DM主要表现为胰岛β细胞功能受损导致的胰岛素分泌相对不足,及胰岛素靶器官的胰岛素抵抗。肝脏作为胰岛素靶器官之一,在机体的糖稳态调节中具有重要的作用,由肝脏输出的葡萄糖占内源生成葡萄糖的90%。T2DM病人的肝糖输出是健康人的两倍,且胰岛素抑制糖异生的作用减弱,显示出肝脏的胰岛素抵抗。由于肝糖输出的增加是导致高血糖的重要原因,因此抑制肝糖异生、减少肝糖输出可以改善T2DM症状。在目前的T2DM治疗药物中,具有靶向肝糖异生效果的主要有二甲双胍和噻唑烷二酮类药物。其中二甲双胍抑制糖异生的具体靶点不明确,限制了对其进行进一步改造利用,而噻唑烷二酮类药物由于毒副作用较大,已经被一些国家禁止销售。因此针对新靶点,开发安全有效的糖异生抑制剂将对抗T2DM药物的开发具有重要的指导意义。 本论文基于肝糖异生抑制的策略,先后发现了三个糖异生小分子抑制剂:HS218、FX5及地氯雷他定。我们充分评价了这三个化合物的糖异生抑制效果,并对其抑制糖异生的机制进行了探究,为新型糖异生抑制剂的开发奠定了基础。 在本论文的第一部分中,我们针对法尼醇X受体(FarnesoidXreceptor,FXR)为靶点,开发了其小分子抑制剂HS218(N-benzyl-N-(3-(tert-butyl)-4-hydroxyphenyl)-2,4-dichlorobenzamide),并在小鼠原代肝细胞中证明了HS218可通过拮抗FXR抑制糖异生。进一步,我们发现HS218可改善两种T2DM模型小鼠(db/db小鼠和HFD/STZ小鼠)的血糖平衡。由于HS218具有良好的糖异生抑制效果及特异性拮抗FXR的作用,我们利用HS218作为探针分子,对FXR调控糖异生的机制进行了深入探究。首次发现HS218可拮抗FXR与过氧化物酶体增殖物激活受体γ共激活因子(Peroxisome proliferator-activated receptorγcoactivator1-a,PGC-1a)启动子的结合,进而抑制PGC-1α的活性,并降低其下游糖异生相关调控因子,氧化物酶体增殖物激活受体α(Peroxisome proliferator-activated receptorα,PPARα)的转录。HS218对PPARa的抑制还可进一步激活蛋白激酶B(Protein kinase B,AKT)-Forkhead box protein O1(FoxO1)通路,以达到改善肝糖代谢的目的。该项研究为靶向FXR开发新型肝糖异生抑制剂提供了重要思路,同时为2型糖尿病病理机制的进一步阐明提供了重要素材。 在本论文的第二部分中,我们以糖皮质激素受体(Glucocorticoid receptor,GR)为靶标,开发了具有抑制GR活性且可降低肝糖异生的活性小分子FX5(5-chloro-N-[4-chloro-3-(trifluoromethyl)phenyl]thiophene-2-sulfonamide)。我们发现FX5不仅可抑制胰高血糖素引起的糖异生,还可抑制地塞米松刺激的糖异生。因此我们对FX5抑制糖异生的机制进行了探究,发现FX5可特异性抑制GR下游的糖异生相关因子的表达,如肝细胞核因子4α(Hepatocyte nuclear factor4a,HNF4a)、葡萄糖-6-磷酸酶(Glucose-6-phosphate,G6Pase)和磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(Phosphoenolpyruvate carboxykinase,PEPCK)。进一步我们利用db/db小鼠评价了FX5的降血糖效果,发现FX5可明显抑制db/db小鼠的肝糖异生,并改善血糖平衡。FX5的发现证明了靶向抑制GR开发降血糖药物的方向是可行的。 在本论文的第三部分中,我们利用糖异生抑制剂筛选平台,发现了具有糖异生抑制效果的老药地氯雷他定(Desloratadine,DLT),并对其作用机制进行了初步的探究。发现DLT可通过激活肝细胞中的AKT-FoxO1通路对糖异生进行调节,但DUT调控AKT的作用不依赖于胰岛素受体,且DLT不会增加肝细胞中脂质的生成。说明了DLT有望作为一种新型胰岛素增敏剂用来治疗T2DM。 综上所述,本论文发现了具有糖异生抑制作用的FXR拮抗剂HS218,GR拮抗剂FX5及老药DLT。通过对这些化合物作用机制的研究,我们完善了糖异生的调控机制,并为基于糖异生抑制策略开发治疗T2DM药物提供了新的结构和研发思路。