揭示离子霉素作为PPARγ配体对改善2型糖尿病的功能研究

摘要

核受体PPARγ（peroxisomeproliferator-activatedreceptorgamma:过氧化酶增殖因子活化受体γ）在脂肪生成和葡萄糖代谢过程中发挥着关键的作用，是TZDs(thiazolidinedione)类药物治疗糖尿病的分子靶点，TZDs活化PPARγ后能改善胰岛素的敏感性，降低血糖，但会引发一些不良的副作用，如体重增加、水肿、心血管疾病等。我们通过Alphascreen手段筛选出Ionomycin（离子霉素，Streptomycesconglobatus代谢产生的一种抗生素）是PPARγ的配体，Ionomycin能特异性结合PPARγLBD并激活PPARγ，募集辅激活因子，且抑制PPARγ与辅抑制因子结合，诱导PPARγ转录活性，前期蛋白晶体结构显示，与其它配体相比，Ionomycin与PPARγ的LBD有独特的结合方式。本论文用Ionomycin药物处理2型糖尿病模型小鼠:db/db，结果发现Ionomycin显著降低小鼠血清中葡萄糖和胰岛素的水平，提高小鼠的葡萄糖耐受性和胰岛素敏感性，同时降低db/db小鼠肝脏胆固醇和甘油三酯含量，对db/db小鼠附睾脂肪组织和肝脏组织的基因表达进行分析，发现Ionomycin能抑制脂肪酸合成相关基因的表达，因此不会诱导脂肪细胞合成脂肪酸，并提高脂联素（能增强胰岛素敏感性）基因表达量，同时能抑制肝脏中糖异生基因和炎症基因表达，从而抑制糖异生和肝糖原的降解，降低血糖。另外，CDK5与P25蛋白结合后被其活化进而磷酸化PPARγ-S273，能降低胰岛素敏感性，而Ionomycin能在体内和体外抑制活化的CDK5磷酸化PPARγ-S273，表明PPARγ配体Ionomycin改善糖尿病与CDK5激酶信号通路有关。通过MTT实验表明Ionomycin基本对HepG2、Cos7和mIMCD3等细胞的存活率无影响，同时降低mIMCD3细胞离子通道基因和水通道基因等水肿基因的表达，另外Ionomycin诱导脂肪细胞分化的能力与对照组相似而明显弱于Rosiglitazone，表明Ionomycin诱导脂肪分化能力很弱和不会促进小鼠肾内髓质收集管细胞对水的重吸收，这与Ionomycin处理小鼠后无体重增加和脂肪垫比重增加的结果一致。因此Ionomycin作为PPARγ的配体，结合到PPARγLBD，募集辅激活因子，改善糖尿病的症状，降低血糖和提高胰岛素敏感性且没有发现明显的副作用，可为治疗糖尿病提供一种有效的药物模板或药物小分子。

目录

声明

摘要

1 前言

1．1 核受体简介

1．1．1 核受体的分类与命名

1．1．2 核受体结构

1．2 PPAR受体研究进展

1．2．1 PPARs的分布和功能

1．2．2 PPARγ的特点

1．2．3 PPARγ发挥作用的方式

1．2．4 PPARγ的辅因子调节

1．2．5 PPARγ的翻译后修饰

1．3 PPARγ的功能

1．3．1 PPARγ与脂肪细胞分化

1．3．2 PPARγ与肿瘤

1．3．3 PPARγ和炎症反应

1．3．4 PPARγ和糖尿病

1．3．5 PPARγ和脂类代谢

1．4 PPARγ配体

1．4．1 PPARγ与配体的结合方式

1．4．2 PPARγ的内源性配体

1．4．3 PPARγ的外源性配体及TZDs副作用

1．5 Ionomycin简介

1．5．1 Ionomycin分子结构

1．5．2 验证Ionomycin是PPARγ特异性配体

1．6 糖尿病模型小鼠简介

1．7 研究目的与意义

2 实验方法

2．1 实验使用的主要仪器

2．2 小鼠生理实验

2．2．1 小鼠血清成分的测定

2．2．2 肝脏甘油三酯、胆固醇的测定

2．2．3 检测组织基因的表达

2．2．4 测定葡萄糖耐受性和胰岛素敏感性

2．2．5 ELISA测定胰岛素

2．3 Ionomycin对CDK激酶活性的影响

2．4 Ionomycin对3T3-L1前脂肪细胞分化的影响

2．5 MTT法检测Ionomycin对细胞存活率的影响

2．6 数据统计学分析

3 实验结果

3．1 Ionomycin对db／db小鼠摄食量、体重和附睾脂肪组织重量的影响

3．2 Ionomycin对db／db小鼠血糖、胰岛素及甘油三酯的影响

3．3 Ionomycin对db／db小鼠肝脏甘油三酯和胆固醇的影响

3．4 Ionomycin提高db／db小鼠葡萄糖耐受性和胰岛素敏感性

3．5 Ionomycin对db／db小鼠脂类合成和糖异生基因表达的影响

3．6 Ionomycin对db／db小鼠炎症基因表达的影响

3．7 Ionomycin抑制CDK5对PPARγ LBD Ser273的磷酸化

3．8 Ionomycin诱导3T3-L1细胞分化较弱

3．9 Ionomycin对细胞存活率的影响

3．10 Ionomycin对水肿相关基因表达的影响

4 讨论

附录一：Abbreviations

附录二：图表索引

附录三：硕士期间参与发表的论文

参考文献

致谢