喹诺酮类抗生素引起血糖异常的分子机制研究

喹诺酮（Quinolone）类药物是一类国内外畅销的抗感染抗生素，但临床上引起用药患者严重血糖异常的不良反应，使喹诺酮类药物的安全性问题受到了国际高度关注。目前喹诺酮类药物造成血糖异常的毒理机制并不清楚。过氧化物体增殖物激活受体（PPARs）是一种代谢性核受体，通过调节与糖代谢密切相关多种基因的表达，在血糖调节中起关键作用。本研究在前期工作中通过报告基因的转录激活方法以及计算机分子对接，在国际上首次发现喹诺酮类药物是PPARs活化的有效激动剂。本项目拟在此基础上，利用基因表达芯片、RNA干扰、定量PCR等技术，通过对PPARs调控的糖代谢、胰岛素分泌等途径中关键基因表达的研究，从分子水平揭示喹诺酮类药物造成血糖异常的毒理机制；并通过计算机分子对接的构效关系研究，揭示喹诺酮类药物结构中造成造成血糖异常的关键结构基团，为新型、低毒、高效的喹诺酮药物研发提供理论依据和策略。

喹诺酮（Quinolone）类药物是一类国内外畅销的抗感染抗生素，但临床上引起用药患者严重血糖异常的不良反应，特别是2006年加替沙星因此原因撤出市场，使喹诺酮类药物的安全性问题受到了国际高度关注，但有关喹诺酮类药物造成血糖异常的毒理机制并不清楚。过氧化物体增殖物激活受体（Peroxisome proliferators-activated receptors，PPARs）是代谢性核受体成员中的重要成员，通过调节与糖代谢密切相关多种基因的表达，在血糖调节中起关键作用。本研究通过报告基因、基因表达芯片、RNA干扰、定量PCR，基因功能验证等技术在国际上首次发现并证明喹诺酮类药物是PPARs选择性的部分激动剂，并通过与PPAR的计算机分子对接，揭示了喹诺酮类药物结构中激活PPARs的关键结构基团。本研究通过对基因表达芯片结果分析发现喹诺酮类药物可以诱导PTPN1的表达，其编码一个在胰岛素信号通路中起着重要的负调控作用，在糖的代谢和平衡生理过程中起重要作用的蛋白酪氨酸磷酸酯酶1B(protein tyrosine phosphatase 1B, PTP1B)。进一步的qRT-PCR，westernblot and PTP1B siRNA 等研究结果表明加替沙星不仅剂量和时间依赖地诱导PTP1B的mRNA水平和PTP1B的蛋白水平的提高，对重组表达的PTP1B酶活能有效激活，并剂量和时间依赖地通过脱磷酸化降低AKT的磷酸化水平，从而拮抗胰岛素的信号通路。这些研究阐明了喹诺酮类对PTP1B的活化作用可能是喹诺酮类药物持续用药引起高血糖的原因之一。总之，本研究从分子水平揭示了两种喹诺酮类药物造成血糖异常的不良反应机制，为今后低毒、高效的喹诺酮药物研发提供理论依据。