胰岛素信号通路相关酶中药抑制剂的筛选及降糖效果研究

胰岛素是机体内唯一降低血糖的激素，也是唯一同时促进糖原、脂肪、蛋白质合成的激素。GLP-1是一种肠降血糖素，研究表明，如果增加糖尿病患者体内GLP-1的含量，可以有效降低血糖，但GLP-1在体内会很快被DPPⅣ水解而失活，通过抑制DPPⅣ的活性可以有效提高GLP-1的含量，从而达到治疗糖尿病的作用。而胰岛素在细胞水平的生物作用是通过与靶细胞膜上的特异受体结合从而进入胰岛素受体信号通路而启动的，该过程主要受到蛋白质酪氨酸磷酸酶（PTPs）的调节。研究表明PTP1B 及SHP-1基因敲除的小鼠对胰岛素的敏感性增高，并对肥胖症具有抵抗性。因此，通过抑制PTP1B及SHP-1在体内的活性，有可能恢复糖尿病人对血糖的控制能力、提高机体对胰岛素的敏感性，有效地治疗2型糖尿病。本课题拟针对这三种靶标酶进行其中药抑制剂的筛选，通过分子水平药物筛选及动物水平降糖效果研究，探索中药抑制剂的降糖机理。

我们以PTP1B及DPP-IV作为靶标，通过在中药及中药单体中筛选相关酶抑制剂。其中中药厚朴已在中国传统医药中用于治疗糖尿病，但是其在体内抗糖尿病的效果和机制目前尚不明确。本实验中用到的厚朴提取物是从中药厚朴中分离提纯得到的，其中主要的成分为和厚朴酚与厚朴酚，通过体外抑制剂筛选，发现和厚朴酚较厚朴酚而言，表现出更为有效的对PTP1B的抑制作用，其IC50为63.43 ± 1.07 μM。此外，较其他几种PTPs，和厚朴酚对PTP1B抑制效果具有很好的专一性。动物实验表明，与不给药的模型对照组（33.06 ± 0.24 mmol/l）相比，连续8周给药200 mg/kg和厚朴酚组的小鼠（13.14 ± 1.32 mmol/l, p < 0.0001）明显表现出：空腹血糖水平降低和体重紊乱得以改善等现象。较模型对照组相比，200 mg/kg和厚朴酚给药组的小鼠，肝脏，骨骼肌和脂肪组织中的胰岛素受体IRβ和细胞外调节蛋白激酶ERK1/2的酪氨酸磷酸化水平明显增加，而在骨骼肌中PTP1B的表达水平明显下降。我们推测，和厚朴酚对2型糖尿病模型小鼠的降糖作用很可能是通过抑制PTP1B的表达水平和其酶活性，进而激活胰岛素信号通路而实现的，这为中药厚朴及和厚朴酚对2型糖尿病的治疗提供理论依据。.我们从现有的47种中药单体化合物中筛选DPP-IV酶的抑制剂，其中异槲皮苷对DPP-IV酶的抑制效果最好，达到了98.1%，测定其对DPP-IV的IC50为96.8μmol/L，在动物水平上，给药组小鼠血糖浓度明显下降，其中高剂量组（80mg/kg)小鼠血糖浓度下降明显，下降到14.8 mmol/L(p<0.001)。与模型组相比，HE染色可见，异槲皮苷给药组和磷酸西格列汀组小鼠胰岛病理切片腺管部分恢复饱满充盈状态，细胞排列规则，细胞形态完整，尤其是高剂量(80mg/kg)给药组，胰腺细胞形态基本恢复到正常组水平。