口服胰岛素受体激动剂(L-783,281)的降糖机理.pdf

综述与编译 口服胰岛素受体激动剂 L 783 281 的降糖机理 史文静综述宋怀东 陈家伦审校 上海第二医科大学附属瑞金医院 上海市内分泌研究所 上海200025 摘要 最近一些学者通过大规模 高通量的药物筛选技术 发现了一类拟胰岛素作用的口服非肽类小分子 化合物 如 L 783 281 它们同时有激活胰岛素受体和增强胰岛素效应的作用 并且在糖尿病动物模型中已证 明 该类化合物能显著地降低血糖 这一发现将可能使糖尿病 尤其 1 型糖尿病的治疗发生革命性的变化 关键词 糖尿病 受体 胰岛素 胰岛素受体激动剂 L 783 281 中图分类号 R587 105文献标识码 A 文章编号 1003 5435 2001 06 0286 03 胰岛素是人体内降低血糖 维持血糖稳定的主 要激素 它通过与其细胞膜上的受体结合而发挥生 理作用 其中胰岛素受体 亚基发生自身磷酸化 其 自身的酪氨酸激酶被激活是关键步骤 1 2 长期以来人们寻找能拟胰岛素作用有效的口服 制剂 但一直无满意的结果 最近 随着对胰岛素信 号转导的分子机制了解的深入 以及大规模 高通量 的药物筛选技术的出现 美国 Merck 研究中心的张 蓓 音译 Zhang Bei 等 2 从50 000种化合物中 筛选 出一种具有胰岛素样作用的小分子化合物 它可直 接激活胰岛素受体酪氨酸激酶 IRTK 启动胰岛素 信号系统 模拟胰岛素的生理功能 在多种糖尿病动 物模型中均可使血糖显著降低 4 5 为糖尿病的治疗 提供了一种新的途径 以下将对该类药物的发现 作用机理和效应进行简述 1新药的发现 1999 年 美国 Merck 研究室的张蓓等 2 以高表 达胰岛素受体的中国仓鼠卵巢细胞 CHO IR 为模 型 通过观察各种化合物对 IRTK 活性的影响 从 50 000多种人工合成或天然化合物中筛选鉴定出了 一种能够增强 IRTK 活性的小分子天然化合物 脱 甲基酯化苯醌 B 1 demethylesterriquinone B 1 简称 L 783 281 该化合物是从邻近金沙萨 刚果民主主 义共和国 的一种植物叶子收集到的 在有复制活性 的真菌 假单胞菌 菌株的培养液中分离出来 为了 抽提该化合物 将真菌在含有 D 甘露醇 NZ 胺 E 型 Difco 酵母提取物 硫酸铵和 K2HPO4 的培养基 基金项目 国家自然科学基金资助项目 30000082 作者简介 史文静 1975 女 天津人 硕士 研究方向 下 丘脑生理和食欲调控机理的研究 中培养 通过凝胶层析和 2 个连续循环的逆向高压 液相色谱法 从发酵培养液中抽提出该化合物 L 783 281 在 4 贮存时 可形成类似乙酸乙酯的紫黑 色针状晶体 2L 783 281 的作用机理 张蓓等 2 研究发现 在 3 6 mol L 浓度下 L 783 281 可激活 IRTK 使 IRTK 的活性达到 100 nmol L 胰岛素刺激时活性的 50 该浓度为胰岛素的药 理浓度 其生物学效应达到最大 而且随着 L 783 281 浓度的增加 IRTK 的活性也不断增加 但当浓度 达到 12 mol L 时 IRTK 的活性达到最大 为胰岛素 作用的 120 当 L 783 281 的浓度为 0 6 2 mol L 时 对 IRTK 的活性影响不大 但此时与胰岛 素合用 可增加胰岛素刺激的 IRTK 活性 这提示 L 783 281 可增加胰岛素的敏感性 而与 L 783 281 结构非常相似的天然化合物 L 767 827 hinulliqui none 却无上述功能 目前已有一些证据提示 L 783 281 是通过直接激活胰岛素受体细胞内 亚基 上的酪氨酸激酶的活性来起作用的 主要证据有 1 在能大量表达胰岛素受体胞内区与非胰岛素相 关受体 IRR 胞外区融合的嵌合体受体的 CHO 细胞 中 胰岛素不能使融合受体的酪氨酸激酶激活 但 L 783 281 仍能使该受体酪氨酸激酶活性增加 2 L 783 281 既不能替代标记的胰岛素 与 CHO 细胞 膜上表达的完整胰岛素受体结合 也不影响胰岛素 与其受体的亲和力 3 L 783 281 可增加离体重组 的 IRTK 的活性 4 L 783 281 的存在改变了胰岛 素受体胞内功能域 分子量为 48 ku 的水解模式 以前的研究发现 影响 IRTK 活性区构象的 ATP 类 似物 ATP S 能够使该功能域 48KD 蛋白 的水 682国外医学内分泌学分册 2001 年 11 月第 21 卷第 6 期 解模式发生变化 6 推测这可能与 IRTK 域构象改变 后 使其内部的酶切位点暴露 易于酶切之故 在这 种结果的提示下 张蓓等将 48KD IRTK 域蛋白与 L 783 281 共同孵育后 用胰蛋白酶水解 发现它与空 白对照 单加 ATP S 及同时加入 L 783 281 和 ATP S 组出现不同的蛋白水解模式 在 L 783 281 与 IRTK 域蛋白孵育后水解的图谱中 增加一种约 30 ku 的条带 而若不加 L 783 281 则需用高于该浓 度 10 50 倍的胰蛋白酶水解 才可产生 30 ku 的蛋 白水解条带 对该条带的氨基端测序发现 其序列 为 Thr1031 Val Asn Glu Ser Ala Ser Leu 该肽段与胰岛 素受体 Lys1030紧邻 而胰岛素受体上 1030 位的 Lys1030在 ATP 结合到 IRTK 功能域 进而激活 IRTK 中起关键性作用 由此推测 L 783 281 可使 IRTK 功能域内的 ATP 结合位点周围区域蛋白的构象发 生改变 导致 Lys1030附近的胰蛋白酶酶切位点暴露 出来 从而使胰岛素受体 48KD 蛋白的酶切图谱发 生改变 2 L 783 281 除了直接刺激 IRTK 外 还能 够增加胰岛素信号转导分子胰岛素受体底物 IRS 1 的磷酸化 并能使磷脂酰肌醇 3 PI 3 激酶和蛋白 激酶 B PKB 激活 同时也能使大鼠脂肪细胞和肌肉 葡萄糖的摄取增加 4 但 L 783 281 不能将胰岛素 受体超家族的其他受体 如细胞胰岛素样生长因子 受体 CHO IGFIR 内皮生长因子受体 EGFR 及血 小板衍生物生长因子受体 PDGFR 激活 提示 L 783 281 对 IRTK 活性的影响具有明显的受体特异 性 此外 该化合物与以前发现的拟胰岛素样作用 的钒酸盐明显不同 后者是通过抑制酪氨酸磷酸酶 PTPases 的活性 使受体的酪氨酸磷酸化增加 从 而发挥其降血糖作用 因此钒酸盐增加受体酪氨酸 磷酸化的作用是无选择性的 6 但 L 783 281 对 IRTK 活性的影响具有明显的受体选择性 且在离体 时 对酪氨酸磷酸酶无明显的抑制作用 2 3L 783 281 对糖尿病大鼠血糖的影响 在 db db 和 ob ob 两种 2 型糖尿病动物模型中 L 783 281 能够使血糖明显下降 张蓓等的研究发 现 给 9 周龄的 db db 雄鼠单独口服 L 783 281 5 mg kg 1或 25 mg kg 1 发现服药后 1 2 h 血糖显著下 降 分别为 P 0 05 P 0 002 2 4 h 时 5 mg kg 1组血糖略有回升 但 25 mg kg 1组血糖继续 下降 并能维持血糖降低到治疗前 50 以下达 3 6 h 2 8 周 龄 的 db db 雄 鼠 长 期 服 用 L 783 281 5 mg kg 1 d 1或 20 mg kg 1 d 1 连续 7 d 则发现两组 均可使血糖显著降低 P 0 05 2 若给予 12 周龄 出现高血糖 高胰岛素血症的 ob ob 雄鼠单独口服 L 783 281 5 mg kg 1或 20 mg kg 1 3 h 后 腹腔内注 射葡萄糖 0 3 mg kg 1后进行葡萄糖耐量实验 发现 两组大鼠的葡萄糖耐受力均明显提高 其中以20 mg kg 1组明显 2 有明显胰岛素抵抗的 ob ob 鼠口服 L 783 281 后 血浆胰岛素水平明显降低 P 0 05 2 连续给予药理剂量的 L 783 281 长达 15 d 不影响大鼠的食欲 它们的体重 器官重量和血 生化如肝功能等均无变化 2 由于 L 783 281 能够直接激活胰岛素受体上酪 氨酸激酶的活性 且在多种糖尿病模型中有明显的 降血糖作用 因此 作为一类潜在的新型治疗糖尿病 的药物引起了人们的广泛兴趣 最近 人们合成了 一系列与 L 783 281 结构相似的 3 6 二芳香基 2 5 二羟基苯醌 3 6 diaryl 2 5 dihydroxy benzoquinones 的化合物 并测定了它们对 IRTK 的激活效应 从中 发现了一种选择性更高 作用更强的 IRTK 的激动 剂 2 5 二羟基 6 吲哚基 3 苯基 1 4 苯醌 2 5 Di hydroxy 6 methylindol 3 phenyl 1 4 benzoquinone 该 化合物在 0 3 mol L 浓度时 即能达到对 IRTK 最大 刺激效应的 50 而对胰岛素受体家族成员的酪氨 酸激酶 即使浓度达到 30 mol L 也无刺激作用 给 db db 糖尿病小鼠口服该化合物 0 1 10 mg kg 1 d 1 后 产生剂量依赖性的降血糖效应 并能使高 血糖降低到接近正常的水平 3 给 ob ob 小鼠口服 10 mg kg 1的该化合物 可使血中胰岛素水平明显下 降 3 Qureshi 等 5 最近报道了另一个与 L 783 281 结构相似的化合物 称为化合物 2 它也具有提高 IRTK 活性及选择性激活胰岛素受体的功能 在 db db糖尿病小鼠中 口服该化合物可使血糖显著下 降 连续给药 8 d 在 10 mg kg 1组 有 75 的糖尿病 鼠的血糖恢复正常 而且在链脲菌素诱导的糖尿病 动物模型中 化合物 2 可增强胰岛素的降血糖效应 在正常小鼠中 化合物 2 可增强动物对口服葡萄糖 的耐受性 并能使葡萄糖诱导的胰岛素释放明显减 少 5 而另一种结构相近的化合物 3 则不能使 IRTK 活化 在糖尿病动物模型中也无降血糖效应 提示化合物 2 对 IRTK 的激活具有明显的结构特异 性 5 总之 人们在大规模 高通量的药物筛选中 发 现了一类小分子 非肽类的化合物 它们能通过刺激 IRTK 使多种糖尿病动物的血糖下降 长期应用大 多数动物的血糖可恢复近正常 通过对该类化合物 结构的改造 将有可能获得作用更强 副作用更小的 782国外医学内分泌学分册 2001 年 11 月第 21 卷第 6 期 降糖新药 为糖尿病 尤其 1 型糖尿病的治疗带来新 的希望 参考文献 1 Luo R Z T Beniac D R Fernandes A et al Quaternary structure of the insulin insulin receptor complex J Sci ence 1999 285 1077 1080 2 Zhang B Salituro G Szalkowski D et al Discovery of a small molecule insulin mimetic with antidiabetic activity in mice J Science 1999 284 974 977 3 Krook A Roth R A Jiang X J et al Insulin stimulated Akt kinase activity is reduced in skeletal muscle from NIDDM subjects J Diabetes 1998 47 1281 1284 4 Qureshi S A Ding V Li Z et al Activation of insulin signal transduction pathway and anti diabetic activity of small mol ecule insulin receptor activators J J Biol Chem 2000 275 36590 36595 5 Liu K Xu L Szalknowski D et al Discovery of a potent highly selective and orally efficacious small molecule acti vator of the insulin receptor J J Med Chem 2000 43 3487 3494 6 Denu J M Lohse L Vijayalakshmi J et al Visualization of intermediate and transition state structures in protein ty rosine phosphatase catalysis J Proc Natl Acad Sci USA 1996 93 2493 2498 收稿日期 2000 12 20修回日期 2001 04 19 单核苷酸多态性及其在糖尿病易感基因筛选中的应用 吴刚综述李果审校 上海第二医科大学附属瑞金医院 上海市内分泌研究所 上海200025 摘要 近年来引起生命科学界广泛关注的单核苷酸多态性 SNP 是人类基因组中最丰富的一种 DNA 序列变 化 发生在基因内或其邻近序列的 SNP 控制个体之间表型的差异 包括疾病的易感性和对药物的反应 糖尿病作 为一种复杂多基因疾病存在许多微效基因 若使用研究单基因疾病的方法来定位克隆其易感基因比较困难 由于 SNP 具有高频性 稳定性并且可以发展成为自动筛查技术 因此作为新一代的遗传标记将给糖尿病易感基因筛选工 作带来重大的进展 关键词 单核苷酸多态性 糖尿病 基因 中图分类号 R587 104文献标识码 A 文章编号 1003 5435 2001 06 0288 03 糖尿病 DM 是由遗传和环境因素相互作用而 导致的临床综合征 King 等 1 预测其患病率在 2025 年将达到 5 4 约 3 亿人 研究 DM 的易感基因将 有助于它的诊断 治疗和预防 单核苷酸多态性 SNP 的高密度 低突变率使其在 DM 易感基因的定 位克隆中具有极大的应用潜力 1SNP 的定义及特点 SNP 是指基因组内某一核