长链脂肪酸受体激动剂筛选及其抗糖尿病药理机制研究

发布时间：2017-12-18 11:32

  本文关键词：长链脂肪酸受体激动剂筛选及其抗糖尿病药理机制研究

  更多相关文章： 2型糖尿病 脂肪酸 GPR40 GPR120 脂肪肝 自噬 人参皂苷 Rb2

【摘要】：随着社会老龄化加剧和人们生活方式的改变,2型糖尿病及其并发症的发病率不断提高,正日益成为突出的全球性健康问题,研究和发现新的糖尿病治疗靶点及其相关药物具有重要的现实意义。2型糖尿病是一种常见的内分泌疾病,该病的显著特征是患者的胰岛β细胞功能受损和胰岛素敏感性降低。近来的研究发现,对游离脂肪酸信号感知及代谢过程与胰岛素分泌和外周组织胰岛素敏感性联系紧密。GPR40主要表达在胰岛β细胞上,可以直接促进糖刺激的胰岛素分泌,GPR120表达分布广泛,与食欲、糖脂代谢和骨的生成过程紧密相连。巨噬细胞和脂肪细胞中的GPR120信号能够起到抗炎的作用,通过减轻外周组织慢性炎症反应改善胰岛素敏感性。另外,GPR40和GPR120都可以促进肠内分泌细胞中肠促胰激素的释放,间接促进胰岛素释放并且增加饱腹感、提升胰岛素敏感性。选择性的GPR40激动剂作为糖依赖的促胰岛素释放候选药物的降糖作用已经在临床试验中得到了验证,GPR120亦被视作有希望的抗糖尿病药物靶标。本论文内容主要分为三个部分:第一部分(第2章和第3章):GPR120受体调节、激动剂的发现与研究。我们利用高表达h GPR120的细胞与钙流信号检测体系,筛选得到选择性的GPR120激动剂L34(EC50=100 n M)。L34不仅能促进β细胞糖刺激的胰岛素分泌,改善小鼠的口服糖耐量,而且表现出很强的抵抗脂多糖(Lipopolysaccharides,LPS)诱导的巨噬细胞炎症的作用。连续4周口服给予L34(50 mg/kg)显著改善了高胰岛素血症、肝脂肪浸润和胰岛素抵抗。在进一步的分子机制探究中我们发现,L34抑制了db/db小鼠的肝脏和脂肪组织中的炎症反应通路的激活,同时减少了炎症相关基因的表达。实验结果显示L34表现出多种机制的抗糖尿病作用,这为选择性GPR120激动剂应用于T2DM治疗提供了理论依据。另一方面,我们发现人参皂苷Rb2可以诱导巨噬细胞RAW264.7中GPR120表达升高,从而增强内源性GPR120激动剂亚麻酸(ALA)的抗炎作用。在LPS诱导的巨噬细胞炎症模型中,提前孵育Rb2可以显著增强ALA的抗炎作用;与ALA单独作用相比,显著降低了炎症通路的激活和炎症相关酶的表达,从而显著降低炎症因子的表达与分泌。这部分实验结果展示了GPR120表达量的可调节性及其与抗炎效应之间的紧密联系,并提示GPR120仍然可以作为长期用药的抗炎靶标来改善胰岛素抵抗。第二部分(第4章):GPR40受体激动剂的发现与抗糖尿病药效研究。利用高表达h GPR40的细胞与钙流信号检测体系,我们筛选得到一系列化学结构新颖的GPR40选择性激动剂,其中GPR40激动剂compound(R)-7k(EC50=81 n M)是完全激动剂。随后的细胞水平及体内药理药效实验中compound(R)-7k亦显示出了完全激动剂的特性:在小鼠胰岛β细胞MIN6上表现出比部分激动剂TAK875(EC50=27 n M)更强的促进糖刺激胰岛素分泌的作用;在小鼠急性降糖实验中,compound(R)-7k(10 mg/kg)体现了比TAK875更显著的增强急性口服糖耐量作用。通过对compound(R)-7k的药理药效研究,我们阐述了GPR40完全激动剂在T2DM治疗中的优势。第三部分(第5章):人参皂苷Rb2通过调节自噬改善非酒精性脂肪肝(Nonalcoholic fatty liver disease,NAFLD)。尽管大量研究认为对脂质代谢稳态失衡的调节将是治疗NAFLD的关键所在,但安全有效的NAFLD治疗药物还没有被充分研究和发现,临床仍处于NAFLD治疗缺乏安全有效药物的状态。天然产物是新药发现与研究的重要来源,有诸多的中药复方和天然小分子化合物被报道有改善NAFLD作用。自噬是一种细胞内的自我保护机制,是将细胞内损伤或多余的细胞成分进行自我消化,并为细胞器重新合成提供物质和能量循环的过程。研究表明自噬与NAFLD密切相关,但是目前,对促进肝细胞自噬可以改善NAFLD的结论仍存在争议。我们发现天然产物人参皂苷单体Rb2可以有效改善db/db小鼠的肝脂肪变性,胰岛素抵抗和肝细胞自噬。在体外实验中,Rb2可以通过促进细胞内自噬流从而减少高糖高脂诱导的肝细胞模型中的脂质堆积。进一步的机制研究中,我们通过研究Rb2与自噬的关系,发现Rb2通过激活AMPK-mTOR和sirt1-Foxo1信号通路改善自噬,阐明了Rb2改善非酒精性脂肪肝和胰岛素抵抗的分子药理机制,为自噬作为新的干预靶标治疗非酒精性脂肪肝提供理论依据。
【学位授予单位】：中国科学院大学(中国科学院上海药物研究所)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：R587.1

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本文编号：1304018