葡萄糖激酶新发基因突变致MODY2一家系的临床及分子遗传学分析

目的报道1例中国人葡萄糖激酶(glucokinase,GCK)新发基因突变导致青少年起病的成人型糖尿病2型(maturity-onset diabetes of the young,type 2,MODY2)家系,分析其遗传学特征及临床特点。方法对1例MODY2家系行基因测序、临床资料采集及分析。结果调查此家系成员共18人,其中先证者及其弟、父亲、叔父、堂弟等父系成员11人罹患糖尿病;先证者及其弟、父亲、叔父均存在GCK基因杂合同义突变(exon1:c.45G>A:p.K15K),生物信息学功能预测提示该突变可能影响mRNA剪接而致GCK功能受损,国内研究人群尚未见此突变报道;先证者及其弟糖化血红蛋白分别为6.49%、6.72%,空腹血糖分别为6.80、7.01 mmol/L,糖尿病自身抗体谱均为阴性,6~18个月随访示血糖水平保持稳定。结论此MODY2家系中GCK基因杂合同义突变(exon1:c.45G>A:p.K15K)为中国人新发突变位点,其临床表现为轻度、持续稳定的空腹高血糖及糖化血红蛋白升高,不应低估GCK基因同义突变的致病性。

马钱苷调节AKT/AMPK/Nrf2通路改善氧葡萄糖剥夺/复氧诱导的神经元铁死亡的机制研究

目的:探讨马钱苷通过调节蛋白激酶B(AKT)/腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)/核因子-E2相关因子2(Nrf2)通路改善氧葡萄糖剥夺/复氧(OGD/R)诱导的神经元铁死亡的机制。方法:将神经元分为对照组、OGD/R组、OGD/R+L-马钱苷组、OGD/R+M-马钱苷组、OGD/R+H-马钱苷组、OGD/R+H-马钱苷+ML385组。透射电子显微镜观察神经元线粒体形态;检测铁含量、谷胱甘肽过氧化物酶4(GPX4)活性、4-羟基壬烯醛(4-HNE)、超氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛(MDA)、还原型谷胱甘肽(GSH)/氧化型谷胱甘肽(GSSG),还原型辅酶Ⅱ(NADPH)/辅脱氢酶Ⅱ(NADP^(+))及乳酸脱氢酶(LDH)含量;使用CM-H2DCFDA、C11-BODIPY581/591分别检测细胞内和脂质活性氧(ROS)水平;四唑盐(MTT)试剂盒检测细胞活性;蛋白免疫印迹法(Western Blot)检测B细胞淋巴瘤2(Bcl-2)、Bcl相关X蛋白(Bax)、剪切的半胱天冬氨酸蛋白酶3(cleaved Caspase-3)、磷酸化的蛋白激酶B(p-AKT)/AKT、磷酸化的腺苷酸活化蛋白激酶(p-AMPK)/AMPK、Nrf2蛋白表达。结果:OGD/R组神经元线粒体出现碎片化现象,嵴减少,线粒体膜密度有所增加。与对照组比较,OGD/R组GSH/GSSG、NADPH/NADP^(+)、SOD、GPX4相对活性、细胞活力以及Bcl-2水平、p-AKT/AKT、p-AMPK/AMPK、Nrf2水平下降(P<0.05),Fe^(2+)含量、细胞内ROS水平、脂质ROS水平以及4-HNE、MDA水平、LDH释放量、Bax以及cleaved Caspase-3水平上升(P<0.05);马钱苷处理后神经元线粒体中的线粒体嵴变得较为完整,碎片化现象消失,OGD/R+L-马钱苷组、OGD/R+M-马钱苷组、OGD/R+H-马钱苷组较OGD/R组GSH/GSSG、NADPH/NADP^(+)、SOD、GPX4相对活性、细胞活力以及Bcl-2水平、p-AKT/AKT、p-AMPK/AMPK、Nrf2水平上升(P<0.05),Fe^(2+)含量、细胞内ROS水平、脂质ROS水平以及4-HNE、MDA水平、LDH释放量、Bax以及cleaved Caspase-3水平下降(P<0.05),且随着马钱苷剂量的增加,改善效果更显著;OGD/R+H-马钱苷+ML385组以上指标与OGD/R组趋势一致。结论:马钱苷可能通过调节AKT/AMPK/Nrf2通路改善OGD/R诱导的神经元铁死亡。

葡萄糖激酶激活剂治疗2型糖尿病研究进展

葡萄糖激酶(GK)是细胞内葡萄糖代谢的第一个限速酶,能感知葡萄糖水平变化,并启动核心调糖靶器官的精密协作,以维持血糖稳态。GK激活剂(GKA)作为一种全新机制的治疗药物,能激活2型糖尿病(T2DM)患者下降的GK功能,重塑血糖稳态,正逐渐应用于临床。本文就T2DM发病机制、GK作用机制及GKA治疗T2DM的研究进展进行综述,为临床正确认识和使用GKA提供新思路。

基于葡萄糖激酶探讨“脾虚燥热”与血糖稳态失衡的关系

血糖稳态失衡是2型糖尿病复杂发病机制的共同特征。葡萄糖激酶是机体糖代谢过程中重要的感受器。中医学认为,脾主运化、为中央土以灌四傍,“脾气亏虚、燥热偏盛”是导致血糖稳态失衡的关键病机。葡萄糖激酶调控全身多个器官以维持血糖稳态与中医学“脾”的作用相似。因此,现从葡萄糖激酶出发论述脾虚燥热导致2型糖尿病血糖稳态失衡的现代生物学基础,为健脾清热法防治2型糖尿病提供新的科学内涵。

基于专利视角的葡萄糖激酶激活剂研究分析

近年来,全球糖尿病患者数量高速增长,中国成人糖尿病患病率已经达到11.9%。药物是治疗糖尿病的重要手段之一,其中针对在肝细胞葡萄糖稳态调控中起核心作用的葡萄糖激酶这一靶点的葡萄糖激酶激活剂(GKA),是2型糖尿病新型药物研发的热点之一。科学分析葡萄糖激酶激活剂相关专利技术现状,能够为葡萄糖激酶激活剂相关产业发展提供科技情报支撑及决策参考。本文运用专利计量学方法,以德温特专利数据库和Cortellis数据库为数据源,对葡萄糖激酶激活剂相关专利的申请态势、专利分布区域、专利申请人及其药物、专利技术构成及其热点,以及技术发展路径等进行分析。结果表明,目前GKA技术仍在持续发展中,美国和日本是主要布局区域;在专利申请人方面,国外的罗氏公司、阿斯利康公司和辉瑞公司以及国内的华领医药公司申请数量较多;专利技术热点涉及药物结构、药物剂型、药物配伍、药物化学、疾病治疗等七个方面。最后,基于分析结果对我国葡萄糖激酶激活剂领域提出建议,以期为未来专利的申请布局以及产品创新研发等提供参考。

米扎格列净通过抑制钠-葡萄糖共转运体1的功能抑制常染色体显性多囊肾细胞增殖和纤维化

目的探究钠-葡萄糖共转运体1(SGLT1)抑制剂米扎格列净(MIZA)在常染色体显性多囊肾病(ADPKD)中的作用。方法用蛋白质印迹法、qPCR、免疫荧光染色测定PKD1^(-/-)小鼠和PKD1^(+/+)小鼠肾脏组织、人肾癌旁组织和人ADPKD组织中SGLT1的表达和分布。用MIZA处理囊肿衬里上皮细胞OX161和肾小管上皮细胞UCL93,37℃孵育24、48和72 h后通过MTT实验和集落形成实验观察细胞增殖情况。以100μmol/L MIZA处理OX161细胞48 h后,通过qPCR测定细胞中α1-Ⅰ型胶原蛋白、α1-Ⅲ型胶原蛋白和纤连蛋白1的mRNA表达量。用犬肾细胞MDCK 3D囊肿形成实验验证MIZA对囊肿形成的作用。通过mRNA-seq数据分析筛选UCL93细胞和OX161细胞、OX161细胞和100μmol/L MIZA处理48 h后的OX161细胞的差异表达基因,利用京都基因与基因组百科全书(KEGG)数据库进行通路富集分析。结果SGLT1在ADPKD患者和PKD1^(-/-)小鼠多囊肾组织中的表达水平较正常肾脏组织升高(P<0.05,P<0.01),免疫荧光染色发现SGLT1主要表达在囊肿衬里上皮细胞。在体外实验中,MIZA呈浓度和时间依赖性地抑制多囊肾细胞的增殖和纤维化,3D形成实验表明MIZA抑制了囊肿的形成。mRNA-seq数据分析和KEGG富集分析结果显示,OX161细胞和100μmol/L MIZA处理48 h的OX161细胞的差异表达基因主要富集在PI3K-Akt、MAPK等信号通路,与OX161细胞和UCL93细胞的差异表达基因富集通路相同。结论SGLT1抑制剂MIZA可能通过PI3K-Akt、MAPK等通路抑制多囊肾细胞的增殖和纤维化,延缓多囊肾的生长,是ADPKD的一个潜在治疗靶点。

葡萄糖激酶激活剂治疗2型糖尿病有效性和安全性的Meta分析

目的 系统评价葡萄糖激酶激活剂治疗2型糖尿病的有效性和安全性。方法 检索PubMed、Cochrane Library、Web of Science、Embase、中国知网等数据库,时间为建库至2022年3月。纳入葡萄糖激酶激活剂与安慰剂(或其他口服降糖药)对照治疗2型糖尿病的随机对照试验,提取资料并用RevMan 5.4软件进行Meta分析。结果 纳入9项研究,2 150名患者。降糖效果方面,与对照组相比,葡萄糖激酶激活剂能显著降低糖尿病患者糖化血红蛋白[MD=-0.40,95%CI(-0.53,-0.26),P<0.000 01]、空腹血糖[MD=-0.53,95%CI(-0.85,-0.20),P=0.001]和餐后2 h血糖[MD=-2.28,95%CI(-2.68,-1.88),P<0.000 01]。安全性方面,总体上葡萄糖激酶激活剂的低血糖发生率要高于对照组[RR=1.55,95%CI(1.20,2.01),P=0.000 8];根据葡萄糖激酶激活剂激活的脏器进行亚组分析,胰腺肝脏双激活剂组[RR=1.44,95%CI(1.11,1.89),P=0.007]和肝脏选择性激活剂组[RR=2.26,95%CI(1.02,5.03),P=0.05]的低血糖发生率均要高于对照组,差异有统计学意义。结论 葡萄糖激酶激活剂能有效降低2型糖尿病患者的糖化血红蛋白、空腹血糖及餐后2 h血糖,但其低血糖风险仍有待解决。

葡萄糖激酶激活剂研究进展可视化分析

目的为葡萄糖激酶激活剂(GKA)的进一步研究与开发提供参考。方法以Web of Science核心合集为数据来源,检索GKA相关文献,检索时限为自建库起至2022年4月30日。应用CiteSpace 6.1.R2软件对纳入文献的作者、国家(或地区)、研究机构进行合作网络分析,对文献和期刊进行共被引分析,对关键词进行共现分析和突现词探测,绘制可视化科学知识图谱。结果共纳入文献533篇,全球年发文量自2004年起总体呈增长趋势,于2013年达到峰值(50篇)后呈下降趋势并趋于稳定。发文量最多的国家为美国(226篇),且与英格兰、德国等国家(或地区)合作密切,中国(54篇)与其他国家(或地区)合作较少;发文量最多的研究机构为罗氏公司(37篇),其次为阿斯利康公司(34篇),再次为辉瑞公司(33篇),且基本形成了以三者为中心的合作关系网,国内中国科学院发文量最多(10篇),但仅与少数国内研究机构有交流合作;发文量最多的作者团队为罗氏公司的GRIMSBY团队(24篇),且与同公司的SARABU团队及宾夕法尼亚大学的MATSCHINSKY团队合作较多。共被引频次最高的期刊为Diabetes,MATSCHINSKY团队于2009年发表的1篇综述共被引频次最高(114次)。结论GKA的研究方向逐步从构效关系研究转向临床试验研究。

葡萄糖激酶激活剂多格列艾汀的最新研究进展

糖尿病是一种因胰岛素分泌和(或)利用缺陷所致的以慢性高血糖为特征的代谢性疾病,其中2型糖尿病(T2DM)患者占大多数,治疗主要以药物为主。现有的降糖药不良反应较多,近年来研发了一些新靶点降糖药如葡萄糖激酶激活剂(GKA),其既能增加胰腺的胰岛素分泌也能促进肝脏中的糖原合成,从而减少肝葡萄糖输出[1]。

小檗碱对NIT-1细胞胰岛素分泌和葡萄糖激酶活性的影响

本文探讨小檗碱对NIT-1细胞胰岛素分泌的影响及其分子机制。采用不同浓度小檗碱干预NIT-1细胞后,以放射免疫法、液体闪烁计数法、酶法分析及Western blotting分别检测其胰岛素水平、葡萄糖利用、葡萄糖激酶(GK)活性、GK和葡萄糖激酶调节蛋白(GKRP)的表达。结果表明,在高浓度葡萄糖刺激下,与空白对照组相比,小檗碱组的NIT-1细胞胰岛素分泌增加、葡萄糖利用活跃,且GK酶活性增强、GK表达增加,而GKRP表达降低(P<0.05)。结果表明,小檗碱促进NIT-1细胞高浓度葡萄糖诱导的胰岛素分泌,可能与其作为GK激活剂,使NIT-1细胞葡萄糖利用增加、GK酶活性及表达增强有关。

饲料脂肪对翘嘴红鲌生长、葡萄糖激酶和葡萄糖-6-磷酸酶活性与基因表达的影响

选用360尾翘嘴红鲌(Erythrocutler ilishaeformis Bleeker),体质量约40g。随机分成为2组,分别为高脂组(脂肪质量分数19.93%,碳水化合物质量分数14.45%)、低脂组(脂肪质量分数9.92%,碳水化合物质量分数12.38%),每组设3个重复,饲养8周。分别于摄食后0h、3h、6h、12h、24h测定血液指标、糖代谢酶葡萄糖激酶(Glucokinase,GK,E.C.2.7.1.1)以及葡萄糖-6-磷酸酶(glucose-6-phosphatase,G6Pase,E.C.3.1.3.9)活性及基因表达,并分析高脂肪与低脂肪水平日粮对翘嘴红鲌生长的影响。与低脂水平日粮相比,高脂水平日粮组血液甘油三酯水平和游离脂肪酸水平分别在摄食后3h、12h有增加现象,肝胰脏粗蛋白与脂肪含量有显著增加(P<0.05)。与低脂水平日粮相比,在摄食后3～12h高脂肪水平日粮组糖代谢酶GK的mRNA水平显著增加(P<0.05),但是日粮脂肪水平并不能显著影响GK活性(P>0.05)。在摄食后3～24h高脂肪水平日粮组糖代谢酶G6Pase的mRNA水平得到显著促进,并在摄食后24hG6Pase活性显著增加(P<0.05)。因此,摄食高脂肪水平日粮能增加肝胰脏粗蛋白与脂肪含量,造成翘嘴红鲌高血糖效应,诱导G6Pase酶活性及基因的表达,这可能是影响翘嘴红鲌碳水化合物利用的原因之一。

小檗碱对胰岛素抵抗大鼠肝脏葡萄糖激酶及其调节蛋白的影响

目的:研究小檗碱对胰岛素抵抗大鼠肝脏葡萄糖激酶(GK)活性及肝脏GK与葡萄糖激酶调节蛋白(GKRP)表达的影响．方法:选用♂Wistar大鼠,以高脂高热量饲料喂养8 wk,复制胰岛素抵抗大鼠模型,成模后随机分成模型组、小檗碱组、二甲双胍组,各药干预4 wk后,比较各组大鼠胰岛素敏感性、肝糖原、肝脏GK活性、肝脏GK与GKRP蛋白(Western blot法)表达的差异．结果:比模型组比较,小檗碱组胰岛素敏感性提高(-4．93±0．30 vs-5．35±0．40,P<0．05),肝糖原含量明显升高(136．58±52．57μg／g vs 65．88±27．80μg／g,P<0．05),肝脏GK活性升高(226．55±10．62μkat／g vs 92．69±6．43μkat／g, P<0．05),肝脏GK蛋白表达增强(1．71±0．49 vs 1．24±0．22,P<0．05),而GKRP表达减弱(1．19±0．20 vs．94±0．56,P<0．01):与二甲双胍组比较,小檗碱组肝糖原含量高(136．584±52．574μg/g vs 89．427±31．971μg/g,P<0．05),余指标无显著性差异(P>0．05)．结论:小檗碱改善胰岛素抵抗的作用机制可能与提高肝脏GK活性有关．

小檗碱对HepG2细胞葡萄糖激酶活性及其mRNA表达的影响

目的探讨小檗碱对HepG2细胞葡萄糖激酶活性和基因表达的影响。方法体外培养HepG2细胞,使用不同浓度的小檗碱(0,5,15,45,100μmol.L-1)以及作为阳性对照的生物素[1,2]组作用24h后,检测细胞增殖能力、葡萄糖激酶活性及其mRNA的表达、葡萄糖激酶下级产物糖原含量。结果小檗碱浓度低于5μmol.L-1时对HepG2细胞增殖无明显影响,在15μmol.L-1浓度以上对细胞增殖的抑制作用随浓度增加而加强;葡萄糖激酶的活性随着小檗碱的浓度增加而提高,而且HepG2细胞糖原含量以及葡萄糖激酶mRNA的表达在一定范围内也与小檗碱的浓度呈正相关。结论小檗碱能够提高HepG2细胞葡萄糖激酶的活性和葡萄糖激酶mRNA的表达。

烫伤大鼠肝葡萄糖激酶、肌己糖激酶活性及红细胞三磷酸腺苷含量的变化

为进一步探讨损伤后糖代谢状况，我们测定了３０％体表烫伤后大鼠不同时间的血糖和血乳酸，并比较休克期（伤后６ｈ）和高代谢期（伤后７２ｈ）的肝葡萄糖激酶及比目鱼肌已糖激酶（Ⅱ型）活性。结果显示血乳酸水平在伤后６ｈ和４８ｈ各有一个高峰，可能分别是应激和代谢紊乱的表现。血糖水平在伤后６ｈ明显升高，但６ｈ内波动很大。伤后７２ｈ肝葡萄糖激酶活性显著降低（Ｐ＜０．０５），可能与创伤后血糖升高，糖异生增强及胰岛素抵抗等现象有关。伤后比目鱼肌已糖激酶活性及红细胞三磷酸腺苷（ＡＴＰ）含量未发现明显变化。

小檗碱对胰岛素分泌缺陷型糖尿病大鼠葡萄糖激酶相关糖代谢的影响

目的探讨小檗碱对胰岛素分泌缺陷型糖尿病大鼠肝脏葡萄糖激酶(GK)相关糖代谢的影响。方法观察小檗碱对实验性胰岛素分泌缺陷型糖尿病大鼠空腹血糖、血清胰岛素(INS)、糖原、肝脏乳酸(LA)、GK活性及其蛋白表达的影响。结果与模型组比较,小檗碱组大鼠血清空腹血糖水平明显降低,而INS、肝脏LA无明显变化,肝糖原合成增多、GK活性及其蛋白表达明显增高。结论小檗碱能调节胰岛素分泌缺陷型糖尿病大鼠糖代谢,这可能与其促进GK活性及其蛋白表达有关。

彭泽鲫葡萄糖激酶基因全长cDNA克隆及表达分析

本试验采用RT-PCR和cDNA末端快速扩增(RACE)方法克隆获得了彭泽鲫(Caras-sius auratusvar.Pengze)葡萄糖激酶(GK)基因全长cDNA序列。结果表明,该cDNA全长2 050bp,含1个1 431bp的开放阅读框(ORF),编码476个氨基酸,GK蛋白计算分子量为53.78ku,等电点为5.14。彭泽鲫GK氨基酸序列的ATP结合位点、葡萄糖结合位点、己糖激酶标签序列、N-连接糖基化位点、细胞黏附序列和糖胺聚糖黏附位点等主要功能位点与其他脊椎动物相比基本保守。彭泽鲫GK氨基酸序列与建鲤、人和鼠GK氨基酸序列相似百分比分别为98.1%、79.8%和79.1%。以β-actin为内标,采用半定量RT-PCR方法对GK基因在彭泽鲫大脑、白肌、脾脏、肠系膜脂肪和肝胰脏各组织中的表达进行了研究。结果表明,GK基因主要在肝胰脏中表达;在脾脏、肠系膜脂肪和大脑中也检测到微量表达,但表达量显著低于肝胰脏(P<0.05);白肌中没有检测到GK基因表达。

脂联素对大鼠肝细胞葡萄糖激酶与磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶活性影响的研究

目的:探讨脂联素对体外培养大鼠肝脏细胞葡萄糖激酶与磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶活性影响,及其在胰岛素抵抗中的意义。方法:以BRL肝脏细胞株为细胞模型,分别用10μg/ml、30μg/ml、50μg/ml脂联素处理细胞,用6-磷酸葡萄糖脱氢酶偶联比色法、乳酸脱氢酶偶联比色法检测大鼠肝脏细胞葡萄糖激酶与磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶活性。结果:与对照组比较,磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶在脂联素处理24h后活性明显降低,且随脂联素浓度升高作用越明显,P<0.05。葡萄糖激酶在脂联素处理24小时后,活性与对照组比较没有显著性差异,P>0.5。结论:脂联素对葡萄糖激酶无明显的调节作用,而对于磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶具有显著的抑制作用。脂联素通过对肝细胞磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶活性的调节,降低肝脏葡萄糖异生,减少肝糖输出,改善胰岛素抵抗。

常见型非胰岛素依赖型糖尿病患者的葡萄糖激酶基因分子扫查

对３０例起病于４５岁或以前及／或伴糖尿病家族史的中国人常见型非胰岛素依赖型糖尿病（ＮＩＤＤＭ）患者，进行葡萄糖激酶基因（ＧＣＫ）编码区及拼接区分子扫查。就扫查中发现的突变／变异，进一步在５６例ＮＩＤＤＭ者及１３４例非糖尿病患者中筛查，确认其频率。结果表明：①分子扫查未见ＧＣＫ编码区及拼接区突变，提示此类突变不是中国人常见型ＮＩＤＤＭ主要病因。②中国人常见型ＮＩＤＤＭ中，尤其是起病早及伴有明显糖尿病家族史者，可伴ＧＣＫ内含子１ｂ变异，此种变异未见于非糖尿病患者（４．７％比０％，Ｆｉｓｈｅｒ确切Ｐ值＝０．０２２）。此变异是否影响ＧＣＫ表达尚待阐明。

吡啶类葡萄糖激酶激动剂的三维定量构效关系分析

葡萄糖激酶GK是调节体内葡萄糖代谢和参与血糖动态平衡的主要靶点之一。本文针对46个具有GK激动剂活性的吡啶类衍生化合物进行构效关系研究,研究了其结构与活性的关系。基于分子共同骨架叠合用分子力场分析法(COMFA),比较分子相似指数法(COMSIA)两种经典三维定量构效关系(3D-QSAR)方法,建立相应模型,进行分子结构和抗糖尿病活性分析。COMFA模型的交叉验证系数q^2为0.613,相关系数r^2为0.989;COMSIA模型交叉验证系数q^2为0.621,相关系数r^2为0.982。数据证明两种模型都显示出较好的预测性,为设计新的活性更高的小分子激动剂提供了可靠信息。