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糖尿病是一种内分泌代谢性的慢性终身性疾病。糖尿病,特别是2型糖尿病(非胰岛素依赖性糖尿病),已经成为影响人类健康的患病率最高的非传染性疾病之一,并且其流行趋势还在不断保持增长的势头。因而,对于抗2型糖尿病治疗药物的研发工作具有了重要的意义。
糖尿病病人表现出复杂的病理表型,包括胰腺β细胞胰岛素分泌能力的损伤、机体对胰岛素作用的抵抗,以及增加的肝糖输出。这三方面共同作用,最终导致机体糖代谢失衡以及明显的高血糖。在本论文的工作中,我们在对2型糖尿病的发病过程和病理特性进行研究的基础上,对药物筛选靶点进行了选择,用于建立细胞水平的体外药物筛选系统。蛋白酪氨酸磷酸酶1B(PTP—1B)是胰岛素信号转导通路的重要负调控因子,在基因水平上对其进行抑制,可以显著改善机体的胰岛素敏感性。葡萄糖转运子GLUT4是一类胰岛素响应的葡萄糖转运蛋白,在机体维持糖稳态过程中起着重要的作用,增加其表达量可以显著改善血糖的控制。过氧化物酶体增殖体激活受体γ(PPAR γ)是属于核受体超家族的配体激活转录因子。PPAR γ一旦被其配体激活,能够调节代谢有关的一系列基因和蛋白的表达和分泌,调节脂质代谢,提高胰岛素敏感性,并发挥其抗炎作用。
在本研究中,我们将PTP-1B和GLUT4启动子基因分别克隆至报告基因载体pGL3B-neo中,并分别将重组载体转染进非洲绿猴肾细胞CV1中,构建稳定表达的细胞株SPTP-1B和SGLUT4,作为PTP-1B表达下调剂和GLUT4表达上调剂的筛选模型。并且,我们克隆了PPAR γ的配体结合域基因序列,使之与酵母GAL4DNA结合域共同表达,并与报告基因质粒pGL3BN—tk—luc共同转染CV1细胞,构建稳定细胞株SPPAR γ,从而建立了PPAR γ激动剂筛选模型。SPTP-1B、SGLUT4和SPPAR γ共同构成了抗2型糖尿病药物体外筛选系统。并且,我们还发展了使用此筛选系统进行筛选工作的分析方法,并对筛选过程进行了优化。
使用建立的药物筛选系统,我们对有抗2型糖尿病作用的活性化合物或者中药提取混合物进行了筛选。在此过程中,我们得到了对PTP-1B启动子活性有良好抑制作用及量效关系的化合物CM107和中药提取混合物SZY3,对GLUT4启动子有良好激活作用及量效关系的化合物077和中药提取混合物MMH1,以及对PPAR γ有明显激活作用的几个活性样品。
同时,我们还建立并研究了对活性物质进行体内研究的2型糖尿病小鼠模型。使用特别设计的高脂高糖饲料诱导C57BL/6J小鼠胰岛素抵抗状态,并配合链脲佐菌素(STZ)腹腔注射,获得了具有2型糖尿病病理特征的小鼠模型。STZ注射后高血糖出现,同时模型动物表现出胰岛素耐量低减、胰岛素抵抗、降低的肝糖原储备、脂质代谢紊乱等症状。我们使用阳性药二甲双胍对此动物模型的有效性进行了验证,并同时建立起使用此2型糖尿病动物模型进行药物体内研究的检测指标,从而建立了一种2型糖尿病药物体内筛选模型,由此,在本工作中所建立的抗2型糖尿病药物体外筛选系统和体内研究模型,共同组成了抗2型糖尿病药物筛选系统。