糖苷酶及其抑制剂的研究
α糖苷酶抑制剂.pdf
α-糖苷酶抑制剂是目前广泛应用的一类新型口服降糖药,临床常用的有阿卡波糖、伏格列波糖和米格列醇,三者的降糖作用并无明显差别。
α-糖苷酶抑制剂主要降低餐后高血糖,如果饮食中碳水化合物的热能占50%以上,则降糖效果更为明显。
α-糖苷酶抑制剂降糖作用温和,单独使用不会导致低血糖,无药物继发性失效的现象。
单药治疗可降低空腹血糖1.4~1.7毫摩尔/升、餐后血糖2.2~2.8毫摩尔/升、糖化血红蛋白0.7%~1.0%。
α-糖苷酶抑制剂的作用优势α-糖苷酶在食物的吸收过程中起着重要作用,食物必须与这种酶结合才能被消化吸收而使血糖升高。
α-糖苷酶抑制剂的作用部位在小肠上段,它通过可逆性地抑制肠系膜刷状缘的α-糖苷酶,延缓α-糖苷酶将多糖(如淀粉、寡糖等)分解为葡萄糖,从而减慢葡萄糖的吸收速度,降低餐后血糖。
阿卡波糖主要抑制α-淀粉酶,作用于大分子多糖的消化过程;伏格列波糖和米格列醇选择性地抑制双糖水解酶(麦芽糖酶、蔗糖酶),使双糖分解为单糖的过程受阻。
由于这种抑制作用是可逆的(α-糖苷酶抑制剂与α-糖苷酶结合数小时后又自行解离),所以碳水化合物向葡萄糖的转化仅仅是推迟,而不是完全阻断。
α-糖苷酶抑制剂对空腹血糖无直接作用,但可通过延缓肠道内糖的消化和吸收,降低餐后高血糖,减轻葡萄糖的毒性作用,改善胰岛素抵抗,进而使患者的空腹血糖也得到一定程度的改善。
α-糖苷酶抑制剂的适应证(1)α-糖苷酶抑制剂主要适用于以餐后血糖升高为主的2型糖尿病患者,尤其是肥胖者及老年人。
对于空腹、餐后血糖均升高的患者,可与其他口服降糖药或胰岛素合用;(2)该药能降低糖耐量低减患者向糖尿病转化的风险,故可用于对糖耐量低减患者的干预治疗;(3)2型糖尿病患者服用磺脲类或双胍类降糖药效果不佳,尤其是餐后血糖控制不理想,可以加用α-糖苷酶抑制剂;(4)用于单纯饮食治疗血糖得不到满意控制的糖尿病患者,特别是肥胖者更为适宜;(5)对于1型糖尿病患者,α-糖苷酶抑制剂可作为胰岛素的辅助治疗药物,但不能单独使用α-糖苷酶抑制剂控制血糖。
糖苷酶实验指导
α-糖苷酶抑制剂抑制活性测定实验原理:食物中的淀粉(多糖)经口腔唾液、胰淀粉酶消化成含少数葡萄糖分子的低聚糖(或称寡糖)以及双糖与三糖,进入小肠经α- 葡萄糖苷酶作用下分解为单个葡萄糖,为小肠吸收。
在生理状态下,小肠上,中、下三段均存在α- 葡萄糖苷酶,在服用α- 葡萄糖苷酶抑制剂后上段可被抑制, 而糖的吸收仅在中、下段,故吸收面积减少,吸收时间后延,从而对降低餐后高血糖有益, 在长期使用后亦可降低空腹血糖, 估计与提高胰岛素敏感性有关。
对硝基苯-α-D-葡萄糖苷(pNPG)经α-葡萄糖苷酶水解可产生对硝基苯酚,其在405nm呈特异性吸收,因此可以通过检测对硝基苯酚的生成量检测α-葡萄糖苷酶的活性。
仪器与试剂缓冲液:0.1M的磷酸钠缓冲液(pH6.8)--每100ml中1mol/l磷酸氢二钠4.6 ml,1mol/l磷酸二氢钠5.4 ml。
酵母α-葡萄糖苷酶:将100U/ml酶原液用0.1M的磷酸钠缓冲液(pH6.8)稀释为1U/ml的酶溶液,冷冻备用。
底物pNPG配制:2mM的pNPG溶解于0.1M的磷酸钠缓冲液中。
阿卡波糖抑制剂配制:200μg/ml溶于0.1M的磷酸钠缓冲液中。
实验内容1.分组:空白对照组、阴性对照组、阳性对照组、阳性对照组空白、待测样品大、中、小剂量组、待测样品组空白空白对照: 170μl缓冲液+30μl 2mM的pNPG阴性对照组:10μl酶溶液+160μl缓冲液+30μl 2mM的pNPG阳性对照:10μl酶溶液+60μl缓冲液+100μl阿卡波糖抑制剂+30μl 2mM 的pNPG阳性对照空白:10μl酶溶液+90μl缓冲液+100μl阿卡波糖抑制剂待测样品组:10μl酶溶液+60μl缓冲液+100μl待测样品+30μl 2mM的pNPG 待测样品空白:10μl酶溶液+90μl缓冲液+100μl待测样品2.实验步骤96孔酶标板上依次加入除底物外的所有反应液,37℃温浴10分钟,然后迅速加入底物,并测定反应初始吸光值(405nm);之后,用塑料膜密封酶标板,37℃保温,每隔15分钟测定一次吸光值,以吸光值对时间做反应曲线。
用于治疗糖病的α葡萄糖苷酶抑制剂及用法指南
用于治疗糖病的α葡萄糖苷酶抑制剂及用法指南α葡萄糖苷酶抑制剂是一种用于治疗糖尿病的药物,其通过抑制α葡萄糖苷酶的活性,减少肠道对碳水化合物的吸收,从而降低血糖水平。
本文将介绍α葡萄糖苷酶抑制剂的作用机制、常见的药物种类以及用法指南。
一、作用机制α葡萄糖苷酶是一种存在于肠道上皮细胞中的酶,在消化过程中起到将复杂的碳水化合物分解为简单的葡萄糖分子的作用。
糖尿病患者存在胰岛素功能异常,无法足够利用血液中的葡萄糖,导致血糖升高。
而α葡萄糖苷酶抑制剂能够抑制该酶的活性,减少葡萄糖的吸收,从而降低血糖水平。
二、常见的药物种类目前市场上常见的α葡萄糖苷酶抑制剂包括:阿卡波糖、伏格列波糖、米格列糖等。
这些药物的作用机制相似,但有些差异。
例如,阿卡波糖主要作用于小肠,其在肠道中形成可逆的酶药物复合物,从而延缓酶的活性,减少葡萄糖的吸收。
而伏格列波糖作用于小肠和肾小管,不仅抑制肠道葡萄糖的吸收,还可以增加尿液中葡萄糖的排泄。
米格列糖主要作用于小肠,通过竞争性地与肠道上α葡萄糖苷酶结合,从而减少碳水化合物的降解和吸收。
三、用法指南1. 用药时间:通常在餐前服用α葡萄糖苷酶抑制剂,以确保药物在进食前就生效。
具体用药时间应遵循医生的指导。
2. 用量:α葡萄糖苷酶抑制剂的用量应根据病情和体重等因素调整,一般起始剂量较低,随后逐渐增加,直到达到适当的控制血糖水平的剂量。
务必严格按照医生的指导用药。
3. 注意事项:a. 药物与饮食的配合:α葡萄糖苷酶抑制剂需要与饮食相结合,特别是高淀粉和高糖饮食。
在用药期间,尽量避免大量摄入含简单糖和复杂碳水化合物的食物,以免增加血糖升高的风险。
b. 药物与其他药物的相互作用:与其它药物相比,α葡萄糖苷酶抑制剂的药物相互作用较少。
但仍需在使用其他药物时告知医生,包括处方药、非处方药和补品等。
c. 不良反应:α葡萄糖苷酶抑制剂的常见不良反应包括腹胀、腹泻和恶心等消化系统反应。
如果出现严重的不良反应,应立即咨询医生。
DPP抑制剂与糖苷酶抑制剂有效性
DPP抑制剂与糖苷酶抑制剂有效性简介DPP-4抑制剂是一种口服治疗2型糖尿病的药物,通过抑制DPP-4酶的活性来提高胰岛素的分泌。
而糖苷酶抑制剂则是另一种主要治疗2型糖尿病的药物,通过阻断肠道糖苷酶的作用降低血糖水平。
这两种药物都是常见的治疗2型糖尿病的药物,其有效性备受关注。
本文将探讨这两种药物的有效性,并且比较它们的优缺点。
DPP-4抑制剂的有效性DPP-4抑制剂作为一种口服药物,其有效性已经得到了大量的研究和证实。
多项研究表明,DPP-4抑制剂能够显著减少血糖水平,并且可以改善糖化血红蛋白水平和胰岛素的敏感性。
同时,这种药物不会导致低血糖症状,且副作用较少。
这些优点使得DPP-4抑制剂成为目前治疗2型糖尿病的一线药物之一。
然而,DPP-4抑制剂并不是万能的。
一些研究表明,DPP-4抑制剂并不能完全满足所有患者的治疗需求。
例如,一些患者可能需要更强力的药物来控制血糖水平。
此外,DPP-4抑制剂对于某些患者可能失效或者不起作用。
因此,有必要探索其他药物的有效性,以便为患者提供更好的治疗选择。
糖苷酶抑制剂的有效性糖苷酶抑制剂是另一种主要用于治疗2型糖尿病的药物。
这种药物通过阻断肠道糖苷酶的作用,减缓碳水化合物的消化和吸收,从而降低血糖水平。
许多研究表明,糖苷酶抑制剂对于2型糖尿病的患者是非常有效的。
其也可以显著地降低糖化血红蛋白水平,减少2型糖尿病相关并发症的发生,并且不会导致低血糖症状的出现。
尽管糖苷酶抑制剂的有效性得到了大量的研究和证实,但是它们也有一些不足之处。
一些研究表明,糖苷酶抑制剂也有可能导致胃肠道不适等不良反应。
此外,一些患者可能不适合使用糖苷酶抑制剂,因为其对于控制血糖水平并不是非常有效。
比较DPP-4抑制剂和糖苷酶抑制剂的优缺点这两种药物都有其优点和缺点。
DPP-4抑制剂的优点包括:•与其他药物相比,其副作用较少。
•药品的口服效果方便,可以提高患者的依从性。
•对于处理糖尿病相关并发症和预防病情进一步恶化有积极作用。
糖苷酶及抑制剂的深入
糖苷酶抑制剂的筛选技术
高通量筛选
利用自动化设备和多孔板 ,快速筛选大量候选化合 物,寻找潜在抑制剂。
酶活性测定
通过测定糖苷酶在抑制剂 存在下的酶活性,评价抑 制剂的抑制效果。
表面等离子共振技术 细胞水平筛选
实时监测糖苷酶与抑制剂 的相互作用,评估抑制剂 的结合能力和动力学参数 。
糖苷酶的结构通常包含催化域和底物 结合域,其中催化域负责催化反应,
底物结合域负责与底物结合。
底物特异性
糖苷酶通常对底物具有严格的特异性 ,只能催化特定类型的糖苷键水解。
催化机制
糖苷酶的催化机制通常涉及到两个关 键步骤,即底物的识别和催化水解, 这一过程中通常需要辅酶的参与。
活性调节
糖苷酶的活性受到多种因素的调节, 如底物浓度、辅酶浓度、温度、pH 等,这些因素的变化都可能影响糖苷 酶的催化活性。
糖蛋白、糖脂等的合成与降解,对于生物体的正常生理功能具有重要意
义。
02
抑制剂的作用机制
糖苷酶抑制剂通过抑制糖苷酶的活性,进而调控糖蛋白、糖脂等的代谢
过程,达到治疗某些疾病的目的。其作用机制多样,包括竞争性抑制、
非竞争性抑制等。
03
研究成果总结
近年来,对于糖苷酶及抑制剂的研究取得了显著进展,包括发现了多种
展望
随着糖生物学和糖苷酶研究的深入,人们对于糖苷酶在生理和病理过程中的作用将有更全面的认识,这将为糖苷 酶抑制剂的开发提供更多的靶点和思路。同时,基于新技术和新方法的应用,糖苷酶抑制剂的发现和优化也将变 得更加高效和精准。
05
总结与展望
对糖苷酶及抑制剂研究的总结
01
糖苷酶的重要性
中药中a-葡萄糖苷酶抑制剂的筛选及其抑制动力学研究的开题报告
中药中a-葡萄糖苷酶抑制剂的筛选及其抑制动力学研究的开题报告一、选题背景和意义a-葡萄糖苷酶(α-glucosidase)是在消化系统中参与糖类分解与吸收的一种重要酶类,在人体内发挥着重要的作用。
过量的α-葡萄糖苷酶活性会导致血糖升高,出现糖尿病等代谢性疾病。
因此,寻找植物中的a-葡萄糖苷酶抑制剂,能有效抑制糖类的吸收,降低人体血糖含量,对预防和治疗糖尿病等相关疾病具有潜在的治疗价值。
中药中的化学成分种类多样,其中一部分化合物被发现有能够抑制α-葡萄糖苷酶活性的作用。
为了寻找中草药中的a-葡萄糖苷酶抑制剂,本研究将从中草药中筛选可能具有抑制α-葡萄糖苷酶活性化合物,探讨其抑制动力学,为中草药的开发利用提供理论依据。
二、研究内容和方法本研究将从中草药中筛选可能具有抑制α-葡萄糖苷酶活性的化合物,利用体外酶活测定方法对其抑制活性进行评价。
抑制活性强的化合物将进行进一步的抑制动力学研究,包括计算抑制常数(Ki)、测定酶活性对抑制剂浓度的响应曲线和半最大抑制浓度(IC50)等实验。
研究方法如下:1. 筛选活性化合物:选用常见的中草药材,按照常规提取方法制备中药提取物,利用体外酶活测定方法对其抑制α-葡萄糖苷酶的活性进行筛选。
2. 抑制动力学研究:确定活性化合物的IC50值,测定其对酶活性的影响曲线,计算Ki值,探讨其抑制动力学特性。
三、预期结果本研究预计通过对中药提取物进行筛选,得到数种具有较强抑制α-葡萄糖苷酶活性的化合物。
通过实验确定这些化合物的抑制动力学特性,包括IC50、Ki等参数,为进一步开发和利用这些化合物提供理论依据。
同时,本研究将从中草药提取物中筛选出具有降低血糖作用的化合物,为糖尿病等代谢性疾病的治疗提供科学依据。
四、研究进度安排第一年:1. 确定实验方案,搜集相关文献,制定实验计划;2. 提取中药提取物,进行a-葡萄糖苷酶体外酶活测定,并初步筛选出具有抑制a-葡萄糖苷酶活性的化合物;3. 将抑制活性较强的化合物选择出来,并进行抑制动力学研究。
酶抑制剂的发展和应用研究
酶抑制剂的发展和应用研究酶抑制剂是一类能够抑制酶活性的化合物。
它们可以通过与酶结合,抑制酶的活性,从而阻碍生物体内的某些代谢过程。
酶抑制剂广泛应用于医学、农业和食品加工等领域。
在这篇文章中,我们将探讨酶抑制剂的发展和应用研究。
一、酶抑制剂的发展1.1 早期酶抑制剂最早的酶抑制剂是抗生素。
抗生素可以抑制细菌体内的某些代谢酶活性,从而有效地杀死细菌。
然而,由于抗生素的应用广泛,细菌很快就会产生耐药性,严重影响了抗生素的临床应用。
1.2 新型酶抑制剂随着生物技术的迅速发展,酶抑制剂的研究也不断取得进展。
近年来,利用计算机辅助设计,研发了一系列新型酶抑制剂,如蛋白酶抑制剂、糖苷酶抑制剂、酸类抑制剂等。
这些新型酶抑制剂具有高效、低毒性、广谱性等优点,已经成为临床应用研究的热点之一。
二、酶抑制剂的应用研究2.1 药物研究酶抑制剂在药物研究中有着广泛的应用。
例如,利用蛋白酶抑制剂可以抑制癌细胞的生长和扩散,从而有效地治疗多种恶性肿瘤。
此外,糖苷酶抑制剂也被广泛应用于治疗糖尿病和肥胖症等疾病。
2.2 农业研究酶抑制剂在农业研究中也有着广泛的应用。
例如,利用植物生长调节剂和酶抑制剂可以有效地提高作物产量和品质。
此外,酶抑制剂还被广泛用于植物和动物的疫苗研究中。
2.3 食品加工研究酶抑制剂在食品加工研究中也有着重要的应用。
例如,利用酶抑制剂可以有效地控制酵母生长,从而延长面包的保鲜期。
此外,酶抑制剂还可以用于葡萄酒和啤酒等酒类的生产。
总之,酶抑制剂的发展和应用研究已经成为当前生物技术研究的热点之一。
未来,我们可以预见,新型的酶抑制剂将会不断涌现,并且在医学、农业和食品加工等领域发挥更为广泛的作用。
α-葡萄糖苷酶抑制剂的研究进展和趋势
α-葡萄糖苷酶抑制剂的研究进展和趋势熊能;韦圣;胡忠策【摘要】α-葡萄糖苷酶抑制剂是治疗Ⅱ型糖尿病的一类主力药物,能够竞争性抑制小肠中的各种α-葡萄糖苷酶,阻断1,4-糖苷键水解,延缓食物中的碳水化合物水解为葡萄糖的进程,有效地降低餐后血糖水平.α-葡萄糖苷酶抑制剂作为口服降糖药具有使用安全简便、见效快和副作用小等特点.并且对溶酶体堆积病、病毒感染和肿瘤等也有一定的疗效.对新型α-葡萄糖苷酶抑制剂的挖掘和开发意义重大.对α-葡萄糖苷酶抑制剂的作用机理、治疗效果、来源及筛选方法进行了综述,将为研发新结构、高抑制活性和低毒副作用的α-葡萄糖苷酶抑制剂提供新思路.%α-Glucosidase inhibitors are mainstream drugs for the treatment of type 2 diabetes mellitus.T hey can competitively inhibit a variety of α-glucosidases in the small intestine,block the hydrolysis of 1,4-glycosidic bond,delay the hydrolysis of carbohydrates into glucose,and effectively reduce postprandial blood glucose levels.As an oral hypoglycemic agent,α-glucosidase inhibitors are safe and easy to use,have quick efficacy and few side effects.Meanwhile it also has significant efficacies in the treatment of lysosomal storage disorder,antiviral,antitumor and so on.It is of importance to mine and develop novel α-glucosidase inhibitors.In this review,the mechanism,efficacy,source and screening method of α-glucosidase inhibitor were summarized, w hich might provide new ideas for the development of α-glucosidase inhibitors with new structures,higher inhibitory activity,lower toxicity and fewer side effects.【期刊名称】《发酵科技通讯》【年(卷),期】2018(047)001【总页数】7页(P58-64)【关键词】α-葡萄糖苷酶抑制剂;Ⅱ型糖尿病;高通量筛选;生物催化【作者】熊能;韦圣;胡忠策【作者单位】浙江工业大学生物工程学院,浙江杭州310014;浙江工业大学生物工程学院,浙江杭州310014;浙江工业大学生物工程学院,浙江杭州310014【正文语种】中文【中图分类】R977α-葡萄糖苷酶抑制剂作为一类口服降血糖药物,能够抑制人体小肠黏膜刷状缘上的α-葡萄糖苷酶对二糖或寡糖1→4-糖苷键的水解作用,从而有效地降低餐后血糖水平,对Ⅱ-型糖尿病具有良好的疗效[1].阿卡波糖、伏格列波糖和米格列醇是目前作为降糖药上市的α-葡萄糖苷酶抑制剂,由于疗效好、毒副作用较小,在国内外具有可观的市场销量[2].阿卡波糖于1990年由德国拜耳公司开发上市,伏格列波糖于1994年由日本武田制药公司开发上市,米格列醇则是拜耳公司研发的第三代α-葡萄糖苷酶抑制剂,于1997年上市[3].目前国内阿卡波糖产品主要有德国拜耳公司的“拜糖平”、华东医药股份有限公司的“卡博平”和四川宝光药业的“贝希”.伏格列波糖产品主要有日本武田药业的“倍欣”、江苏晨牌药业的“家能”、浙江震元药业的“安立泰”和浙江京新药业的“佳倍舒”.米格列醇的产能及其市场规模也逐年扩大,除四川维奥制药有限公司在2004年上市的“奥恬苹”以外,还包括浙江医药股份有限公司生产的“来平”和山东新时代药业的“瑞舒”.由于α-葡萄糖苷酶抑制剂的市场前景相当乐观,该类药物产能的提高和新药物的研发能够带来很好的经济效益.而近年来该类药物的研发趋势则聚焦于半合成药物的开发和天然产物挖掘.笔者将分别从α-葡萄糖苷酶抑制剂的作用机理、临床疗效和研发进展进行综述,以期为新型α-葡萄糖苷酶抑制剂的研发提供新思路.1 α-葡萄糖苷酶抑制剂类药物1.1 α-葡萄糖苷酶抑制剂的作用机理葡萄糖苷酶能够水解葡萄糖苷键并释放葡萄糖,广泛存在于以碳水化合物为能源的具有细胞结构的生物体内.根据该酶水解糖苷键的类型不同,可将其分为α和β-葡萄糖苷酶,所以可以将葡萄糖苷酶抑制剂分为α和β-葡萄糖苷酶抑制剂[4].人体内的α-葡萄糖苷酶主要存在于小肠黏膜刷状缘上,分为四种类型,分别为麦芽糖酶、异麦芽糖酶、葡糖淀粉酶和蔗糖酶.麦芽糖酶和异麦芽糖酶有两个糖结合位点,葡糖淀粉酶和蔗糖酶有四个糖结合位点,从而相比于前两种酶,它们能够结合更长的糖基链.然而对于非还原末端的糖基链,α-葡萄糖苷酶仅有一个糖结合位点.α-葡萄糖苷酶的作用为水解α-(1→4)-糖苷键,释放出非还原末端的葡萄糖.此外,对α-(1→6)-糖苷键的水解也是淀粉消化的重要过程,如异麦芽糖酶通过水解α-(1→6)-糖苷键消化潘糖(panose)和异麦芽糖等[5].α-葡萄糖苷酶对α-(1→4)-糖苷键的水解过程为α-葡萄糖苷酶抑制剂通过抑制小肠黏膜刷状缘上的消化酶,如蔗糖酶、葡糖淀粉酶和异麦芽糖酶等活性[6],从而延缓机体对葡萄糖的吸收.通过抑制剂对酶活性的动力学研究,可以确定抑制剂的抑制类型,如竞争性、非竞争性、反竞争性以及混合型抑制.如米格列醇、阿卡波糖和伏格列波糖对小肠上α-葡萄糖苷酶的竞争性抑制[6];松树皮提取物对酵母α-葡萄糖苷酶存在非竞争性-反竞争性抑制作用[7];三种唇型科植物的提取物对α-葡萄糖苷酶存在混合型非竞争性-反竞争性抑制作用[8];以及通过引入金属离子化学合成的2,4-二羟基丙醛-氨基酸席夫碱复合物对α-葡萄糖苷酶存在非竞争性抑制作用等[9].与磺脲类等降糖药不同,在治疗过程中米格列醇不会引起体重增加和低血糖症[10].Ⅱ型糖尿病患者单用磺脲类药物导致血糖控制不佳,加用阿卡波糖能够更好地控制血糖[3].1.2 用于治疗Ⅱ-型糖尿病的α-葡萄糖苷酶抑制剂1.2.1 阿卡波糖阿卡波糖是一种微生物来源的寡糖类似物,由游动放线菌规模发酵获得[11].它能够竞争性地抑制小肠黏膜刷状缘上的α-葡萄糖苷酶和其他消化酶对淀粉和寡糖的消化吸收,降低人体餐后血糖水平[12].研究表明其也能够减少Ⅱ-型糖尿病的并发症的发生,并预防患者引起的高血压和心血管疾病等[13].目前报道的阿卡波糖副作用主要为轻度或中度的肠胃不适,如肠胀气、腹胀、腹泻和消化不良.这些副作用是由结肠中的细菌对未消化的碳水化合物进行发酵引起的.调整阿卡波糖的服用剂量能够有效的缓解肠胃紊乱症状.阿卡波糖本身只有很小剂量被人体吸收,因此药物本身引起的副反应微乎其微[13].1.2.2 伏格列波糖伏格列波糖作为N-取代井冈霉醇胺的衍生物,其结构并不类似于葡萄糖苷酶底物.伏格列波糖通过竞争性抑制麦芽糖酶和蔗糖酶,能够延缓对碳水化合物和寡糖物质的消化吸收,并且能够有效控制血糖水平及延缓后续疾病的发生[11].相比于其他的α-葡萄糖苷酶抑制剂,伏格列波糖的副作用更小,但是疗效却不如阿卡波糖[14].过量服用磺脲类药物会引起患者的餐后低血糖症状,而使用低剂量的伏格列波糖能够有效地控制上述症状的发生.并且伏格列波糖也具有抑制氧化应激反应和预防血管内皮功能紊乱的作用[15].伏格列波糖的摄入可能导致肠胃的不适症状,如肠胀气、便秘和腹泻等,上述副作用出现的概率低于阿卡波糖[16].虽然伏格列波糖能够作为治疗Ⅱ-型糖尿病的药物,但是可能引起患者出现头晕和恶心等症状,并且也可能会引起较为严重的肝损害和肠阻塞,所以上述不良症状也影响了对该药物的使用和市场份额[17].1.2.3 米格列醇米格列醇作为1-脱氧野尻霉素的衍生物,是首个假单糖类α-葡萄糖苷酶抑制剂[11],能竞争性抑制小肠黏膜刷状缘上的消化酶类,延缓小肠对寡糖的消化吸收[18].相比于阿卡波糖,两者的疗效相当,但米格列醇所需的剂量更少.虽然该药物能够被人体吸收,但其不被机体代谢并能够迅速经由肾脏排出,研究表明该药物可能不具有全身副作用[10].米格列醇的摄入也可能会引起肠胃不适,如肠胃胀气、恶心、腹痛和腹泻等症状,通过选择适当的剂量,肠胃不适症状可以得到缓解.少数病人还会出现皮疹和低血清铁浓度的不良症状.由于米格列醇主要经由肾脏排出,肾功能受损的病人不适宜使用该种药物[19].阿卡波糖、伏格列波糖和米格列醇的结构式分别为1.3 α-葡萄糖苷酶抑制剂在治疗其他疾病中的应用1.3.1 肥胖症随着肥胖人口在全世界逐年增长,开发一种新型、安全、有效的治疗肥胖疾病的药物显得尤为重要.目前治疗肥胖症的药物很多,但是它们通常存在较为严重的副作用.米格列醇作为抗糖尿病药物,摄入后通常能够减轻体重和改善胰岛素的耐受性,所以可作为一个潜在的治疗肥胖症的新型药物[20].Tormo等将从菜豆(Phaseolus vulgaris)中提取的α-淀粉酶抑制剂(质量分数为50 mg/kg)和从五层龙属植物(Salacia oblonga)中提取的α-葡萄糖苷酶抑制剂(100 mg/kg)应用于高血糖老鼠上,其中血糖的耐受量由原来的(6 850±600) mg/dL变为(4 500±900)mg/dL[21].过量的血糖会导致能量储存,从而引发肥胖.因此Bombardelli等提出了使用α-葡萄糖苷酶抑制剂和α-淀粉酶抑制剂联用的方法,以期达到治疗糖尿病和肥胖症的作用[22].1.3.2 抗病毒感染通过对α-葡萄糖苷酶抑制剂进行化学修饰,可以提高其抗病毒的疗效和安全性,如使用1-脱氧野尻霉素及其衍生物能够扰乱病毒包膜形态的形成,并且能阻止感染了黄病毒和丝状病毒小鼠的死亡和抑制病毒的增殖[23].Whitby等利用α-葡萄糖苷酶抑制剂西戈斯韦(Celgosivir)对牛痢疾病毒(BVDB)进行试验,研究发现感染牛痢疾病毒的细胞所释放的病毒基因明显减少,也可作为潜在的治疗丙型肝炎病毒(HCV)的药物[24].Shu提到α-1,2-葡萄糖苷酶抑制剂美格鲁特(Miglustat)能够抑制埃博拉病毒的聚集与分泌,托瑞米芬(Toremifene)能够预防埃博拉病毒的膜融合,所以两药物的联合使用可能会协同性抑制埃博拉病毒[25].1.3.3 肿瘤α-葡萄糖苷酶抑制剂可以抑制蛋白糖基化和脂类糖基化过程,因而具有治疗癌症的潜在功能[26].Pili等利用栗树精胺(Castanospermine)改变了内皮细胞的糖苷化反应,预防了血管新生,从而对裸鼠肿瘤细胞的生长具有显著的抑制作用[27].Liu 等合成了一系列的α-取代芳香基乙酸酯衍生物,其中部分含有硫脲基的化合物展现出较优的抗肿瘤作用[28].Chinthala等合成了11 种噻唑烷二酮类衍生物,应用体外MTT模型对化合物抗癌细胞作用进行检测,发现有3 种化合物展现了更优的抗癌细胞作用[29].1.3.4 溶酶体堆积病溶酶体堆积病是指基因突变导致的溶酶体酶缺失、酶结构缺陷,或者缺少维持碳水化合物酶活性的辅助蛋白所引起的一类疾病[30],溶酶体堆积疾病主要有戈谢病、法布里病、蓬佩病和亨特氏综合症等.Khanna等利用1-脱氧半乳糖野尻霉素(1-Deoxygalactonojirimycin)对半乳糖苷酶A(α-Gal A)活性缺陷的小鼠进行试验,研究表明小鼠体内的α-葡萄糖苷酶活性显著提高且组织中的酰基鞘氨醇三己糖(GL-3)水平明显减少,有利于法布里病的治疗[31].Machaczka等尝试利用美格鲁特(Miglustat)治疗Ⅰ-型戈谢病,结果表明美格鲁特能够有效地抑制葡糖神经酰胺合酶,但是由于副作用较多,所以还需要提高药物的耐受性以达到最佳治疗效果[32].2 α-葡萄糖苷酶抑制剂的研发进展尽管目前已经上市的α-葡萄糖苷酶抑制剂类降糖药仅有阿卡波糖、伏格列波糖和米格列醇三种,但是该类药物的显著疗效和作用机理上的独特的优势吸引着研究者不断对新型α-葡萄糖苷酶抑制剂进行挖掘和开发.根据药物的来源不同,目前的研究可以分为以下几个方面.2.1 微生物代谢产物微生物的次级代谢可以产生多种α-葡萄糖苷酶抑制剂,通过筛选和基因工程改造等方法能够生产高产量、高纯度的产物.1-脱氧野尻霉素作为α-葡萄糖苷酶抑制剂以及衍生产物的前体物质可通过生物合成途径从微生物中获得.Onose等利用芽孢杆菌DSM704(Bacillus subtilis DSM704)通过加入合适的碳源山梨醇及前体物质2-氨基-2-脱氧-D-甘露醇进行催化,使1-脱氧野尻霉素的产量最高能达到460 mg/L,为微生物法大量生产1-脱氧野尻霉素提供了方法[33].Nina等从内生真菌炭疽菌属(Colletotrichum sp.)的菌丝提取液中分离出具有α-葡萄糖苷酶抑制活性的物质,其中从正己烷中提取的物质展现了最优的抑制效果,抑制率为(68.4±4.1)%.再通过柱色谱分离、GC-MS和光谱数据库比对,确定了起抑制作用的物质为油酸、亚油酸和亚麻酸.这也是首次报道的从该菌属中提取的活性化合物[34].Yamada等从筛选出的链霉菌属U121(Streptomyces sp. U121)和巨大芽孢杆菌属G45C(Bacillus megaterium G45C)的次级代谢成分中检测出能够抑制小肠α-葡萄糖苷酶活性的羟基柠檬酸,其作为食品添加剂具有潜在的治疗糖尿病的作用[35].海洋微生物中也含有大量未发现和利用的代谢产物.EI-Hady等从海绵中分离出了弧菌属(Vibrio sp.)和芽孢杆菌属(Bacillus sp.),并用二氯甲烷对菌株培养液提纯,通过色谱分离技术对各提纯物进行组分分离,而从芽孢杆菌培养液中分离出的二酮哌嗪(Diketopiperazines)对α-葡萄糖苷酶的抑制能力超过了阿卡波糖[36].2.2 天然提取产物从天然植物中可以提取出大量具有α-葡萄糖苷酶抑制效果的有效成分.Deng等将α-葡萄糖苷酶固定在琼脂糖载体上,亲和吸附绿茶提取物中的有效成分,发现表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)、没食子儿茶素没食子酸酯(GCG)和表儿茶素没食子酸酯(ECG)三种儿茶素类化合物具有抑制α-葡萄糖苷酶的能力[37].Nguyen等从26 种植物提取样品中发现疏花卫矛(Euonymus laxiflorus Champ)的树皮树干提取物具有最优的抑制大鼠α-葡萄糖苷酶活性(最低IC50=0.36 mg/mL)的能力,并对酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)和嗜热脂肪芽孢杆菌(Bacillus stearothermophilus)中的α-葡萄糖苷酶活性也具有一定的抑制作用[38].Zhu等分别对从黄芪、平菇和雪莲果中分离纯化出的多糖进行α-葡萄糖苷酶抑制剂活性检测,其中黄芪多糖的抑制效果最优,说明含多糖成分的植物能够作为膳食补充剂,有助于对糖尿病的治疗[39].黄元等对37 种高寒菊科植物提取物进行α-葡萄糖苷酶抑制剂的筛选,首次发现了5 种对α-葡萄糖苷酶具有高抑制效果的物质[40]. 2.3 化学合成与半合成产物利用化学合成或半合成法可以制备新型的α-葡萄糖苷酶抑制剂或对已发现的抑制剂进行结构改良,以期开发出具有高疗效、低副作用的潜在降糖药.Tang等设计并合成了26 种齐墩果酸衍生物,其中的22 种衍生物抑制α-葡萄糖苷酶活性的能力明显高于阿卡波糖[41].Barakat等利用N,N-二甲基巴比妥酸和不饱和羰基化合物衍生物化学合成了具有抑制效果的吡啶-2,4,6-三酮类衍生物,其中一类衍生物对α-葡萄糖苷酶的抑制效果比阿卡波糖高出1 倍多[42].Taha等合成了30 种苯并噻唑衍生物,并通过分子对接的方法验证了这些化合物的抑制活性,其中有25 种化合物对α-葡萄糖苷酶的抑制作用优于阿卡波糖(IC50=(906±6.3) μmol/L)[43].3 α-葡萄糖苷酶抑制剂的新技术和发展趋势研究者通过筛选或合成获得了大量潜在的α-葡萄糖苷酶抑制剂,但为了验证其抑制效果,往往要进行费时费力的筛选工作,即使筛选出有效的α-葡萄糖苷酶抑制剂,也需要对其降血糖效果进行反复验证.国内外研究者在这两个方面进行了一系列创新,这也成为了该类药物的研发趋势.3.1 α-葡萄糖苷酶抑制剂的高通量筛选方法3.1.1 糖尿病动物模型利用化学物质诱导或基因突变的方法使动物出现糖尿病症状,称为糖尿病动物模型.研究中可对糖尿病动物给药并观察其血糖变化,进而确定药物的作用效果.Ablat 等利用烟酰胺-链脲霉素诱导的糖尿病小鼠作为动物筛选模型,对鸦胆子种子萃取物进行了抑制剂活性评估,并证明其有效地降低了血糖水平和提高了胰岛素和糖原含量[44].Shinde等利用海南蒲桃种仁的丙酮提取物对高血糖大鼠进行麦芽糖耐受性试验,发现提取物能够有效地抑制α-葡萄糖苷酶水解麦芽糖[45].Ye等采用中药桑枝的提取物,对糖尿病大鼠进行蔗糖和淀粉的耐受性实验,发现提取物具有与阿卡波糖相似的疗效,从而表明桑枝对α-葡萄糖苷酶具有抑制作用[46].3.1.2 酶抑制剂筛选模型酶抑制剂筛选模型主要有以硝基酚-D-吡喃葡萄糖苷或以淀粉、蔗糖、麦芽糖为底物的体外筛选模型.Arciniegas等分别对黄花稔等的提取物进行抑制剂活性测定,以p-对硝基苯基α-D-吡喃葡糖苷作为底物,发现黄花稔的丙酮提取物具有最高的酶抑制活性,抑制率可达88.52%[47].Dej-Adisai等使用以p-对硝基苯基α-D-吡喃葡糖苷作为底物的酶抑制剂筛选模型,从豆科植物中筛选α-葡萄糖苷酶抑制剂,发现洋金凤叶和紫荆叶的乙醇提取物的酶抑制活性高于阿卡波糖,抑制率分别为95.99%和94.38%[48].以淀粉、蔗糖和麦芽糖为底物的筛选模型更为快捷、简便,并具有定性筛选的特点[49].张冉等通过对酶反应条件的优化,建立了以蔗糖为底物的酶抑制剂筛选模型,并对多种中药提取物的酶抑制活性进行了测定,发现鸭拓草和山慈菇的乙醇提取物具有很强的酶抑制活性,抑制率分别为96.17%和99.36%[50].3.1.3 计算机辅助筛选模型同源建模、分子对接和理性设计等技术能够有效地应用于发现新的α-葡萄糖苷酶抑制剂,并与体外抑制剂筛选模型形成互补.Park等利用分子对接的虚拟筛选方法对85 000 种物质进行筛选,对筛选出的188 种化合物进行体外α-葡萄糖苷酶酶抑制剂模型的检测,发现有13 种化合物的IC50小于50 μmol/L[51].Garlapati等将22 500 种小分子化合物进行模拟筛选,得到了10 种潜在的化合物,并对它们的生物化学活性进行检测,发现有3 种化合物作为α-葡萄糖苷酶抑制剂的IC50小于20 μmol/L[52].3.1.4 其他高通量筛选方法固定化酶和亲和超滤筛选模型等方法也能够用于快速、简便和准确地筛选出新的α-葡萄糖苷酶抑制剂.Xiong等使用接枝聚合法合成了核壳结构的PMMA/CS纳米颗粒载体,然后将α-葡萄糖苷酶固定化在纳米颗粒上,并用其分离和鉴别中草药中具有α-葡萄糖苷酶抑制效果的活性成分,其中从厚朴树皮中分离出的木兰碱(magnoflorine)和异黄酮混合物中分离出的染料木黄酮(Genistein)都表现出了α-葡萄糖苷酶抑制活性.Chen等从匙羹藤提取物中检测出了显著抑制α-葡萄糖苷酶活性的物质,并使用亲和超滤-高效液相-质谱联用技术分离了提取物中的活性组分,其中有9 种组分对α-葡萄糖苷酶具有特异性结合作用,可能成为潜在的酶抑制剂[54].3.2 生物催化在α-葡萄糖苷酶抑制剂研发中的作用传统的化学合成法生产α-葡萄糖苷酶抑制剂成本较为昂贵,从天然产物中提取有效成分的过程较为繁琐,而使用生物催化研发生产α-葡萄糖苷酶抑制剂具有高效和降低成本的优点.以生产1-脱氧野尻霉素及其衍生物为例,Kinast等通过生物催化法将底物1-氨基-1-脱氧-D-山梨醇转化成6-氨基-6-脱氧-L-山梨糖,并偶联加氢反应可以合成高产量的1-脱氧野尻霉素[55].利用微生物催化的方法生产N-丁基-1-脱氧野尻霉素的前体物质,是较为简单和新颖的生产方法.Landis等利用生物催化的方法生产N-丁基-1-脱氧野尻霉素前体物质,通过对催化条件进行优化,前体物质的得率能达到95%,再通过加氢还原可以获得更高产量的N-丁基-1-脱氧野尻霉素[56].生物化学组合法合成米格列醇的重要步骤为氨基山梨糖醇衍生物的生物氧化,所以对生物催化条件的优化有助于米格列醇的合成.顾亚云等利用氧化葡萄糖酸杆菌静息细胞制备米格列醇中间体6-脱氧-6-氨基(N-羟乙基)-α-L-呋喃山梨糖,通过对生物转化条件的优化,合成目的产物的产率为87.5%[57].游庆红等以N-羟乙基葡糖胺为原料,采用单因素试验法优化了米格列醇前体物质的生物催化工艺,在最优转化条件下,底物转化率可达93%[58].4 结论综上所述,α-葡萄糖苷酶抑制剂因其控制糖摄入的作用模式和抑制形式为竞争性抑制的特点,使得它不仅在Ⅱ-型糖尿病的治疗中是一类高疗效、副作用少且安全的治疗药物,并且在抗病毒感染、肿瘤治疗、溶酶体堆积病和肥胖症治疗等方面也具有广阔的应用前景.尽管目前α-葡萄糖苷酶抑制剂类药物仅有3 种进入市场,但通过对微生物的次级代谢产物、天然产物或者化学合成产物进行筛选或开发,结合各种高通量筛选模型或筛选方式,研究者们还在不断地获得新型的α-葡萄糖苷酶抑制剂和候选药物.此外在α-葡萄糖苷酶抑制剂的研发和生产上,具有低成本、高转化率、高选择性特点的生物催化法也逐渐崭露头角.期望上述对α-葡萄糖苷酶抑制剂的研究,能够对新型药物的开发起到一定的借鉴和指导作用.参考文献:[1] FA V D L. 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药物化学在抗糖病药物研究中的进展
药物化学在抗糖病药物研究中的进展糖尿病是一种常见的慢性代谢性疾病,全球范围内患者数量持续增加。
药物治疗是管理糖尿病的重要方面,而药物化学在开发新型抗糖尿病药物上起着关键作用。
本文将介绍药物化学在抗糖病药物研究中的进展,并探讨其未来的发展趋势。
一、胰岛素增敏剂的研究和发展胰岛素增敏剂是一类可以提高机体对胰岛素敏感性的药物,对于2型糖尿病的治疗尤为重要。
药物化学家通过结构优化和分子模拟等手段,设计并合成了一系列新型胰岛素增敏剂,如苯并噻唑类化合物和双嘧达莫类化合物等。
这些化合物在动物实验和临床试验中展现了良好的抗糖尿病活性。
二、α-糖苷酶抑制剂的研究和发展α-糖苷酶是一种能够降解碳水化合物的酶,其抑制剂能够减慢糖分消化和吸收的速度,从而降低血糖水平。
药物化学家通过分子对接和酶动力学研究,开发出多种具有高选择性和高活性的α-糖苷酶抑制剂。
这些化合物既能有效控制血糖,又减少了胃肠道不良反应。
三、肠促胰岛素样肽-1(GLP-1)受体激动剂的研究和发展GLP-1是一种由肠道分泌的激素,能够刺激胰岛素的分泌和抑制胰高血糖素的释放,从而调节血糖水平。
药物化学家通过改变GLP-1的结构和稳定性,设计并合成了多种具有长效生物活性的GLP-1受体激动剂。
这些化合物对于2型糖尿病患者的治疗具有重要意义。
四、新型胰岛素类似物的研究和发展基因工程技术的发展使得人类可以合成多种改良胰岛素,如胰岛素类似物和胰岛素模拟物。
药物化学家通过对胰岛素分子结构的改变,设计了一系列具有高生物活性和稳定性的新型胰岛素类似物。
这些化合物不仅具有优良的药物性质,而且能够更好地满足糖尿病患者的治疗需求。
五、未来发展趋势随着科技的不断进步,药物化学在抗糖病药物研究中的作用将持续增强。
预计未来药物化学家将进一步开发并优化抗糖尿病药物的结构,提高药物的选择性和活性。
同时,药物化学家还将利用纳米技术和基因编辑等前沿技术,开发针对糖尿病的个体化治疗方案。
总结:药物化学在抗糖病药物研究中发挥着不可替代的作用。
新型α-葡萄糖苷酶抑制剂筛选及药理作用研究进展
第 44 卷第 2 期2021 年 2 月名袷中河么Drug Evaluation Research Vol. 44 No. 2 February 2021新型a-葡萄糖苷酶抑制剂筛选及药理作用研究进展阎成炬h2,郭崇真“2,林建阳1.中国医科大学附属第一医院药学部,辽宁沈阳1100012.中国医科大学药学院,辽宁沈阳110122摘要:a-葡萄糖苷酶抑制剂能有效降低餐后血糖,为临床一线降糖用药之一。
近年来报道了大量新化合物作为a-葡萄糖 苷酶抑制剂,不仅可以起到降糖的作用,而且还具有抗溶酶体堆积病、抗病毒、_抗菌和抗癌的药效。
a-葡萄糖苷酶抑制剂 新型化合物按照产出途径主要有微生物代谢产物、天然产物与化学合成产物。
就近年来开发的多种类型的a-葡萄糖苷酶抑 制剂及其抗癌、抗病毒和抗溶酶体堆积病作用进行了综述’旨在为&葡萄糖苷酶抑制剂或临床前候选药物提供更好的研究方向-关键词:a-葡萄糖苷酶抑制剂;2型糖尿病;作用机制:药理作用;抗病毒;抗溶酶体堆积病中图分类号:R977.1 文献标志码:A 文章编号:1674-6376 (2021) 02-0440-06DOI :10.7501/j.issn. 1674-6376.2021.02.029Research progress of screen and pharmacological effect for novel a-glucosidaseYAN Chengda1'2,GUO Chongzhen1,2,LIN Jianyang1,21. Department of Pharmacy, The First Affiliated Hospital of China Medical University, Shenyang 110001, China2. College of Pharmaceutical Science, China Medical University, Shenyang 110122, ChinaAbstract: Alpha-glucosidase inhibitor is one of the first-line antidiabetic medication which could reduce postprandial blood glucose effectively. In recent years, a substantial number of new compounds have been reported as alpha-glucosidase inhibitors, have multiple physiological effects including hypoglycemic effects, anticancer, antiviral, and anti-lysosomal storage disorders effect. The main types of new alpha-glucosidase inhibitor are microbial metabolites, natural products and chemically synthesized products. This review presents the various types of alpha-glucosidase inhibitors developed in recent years and its pharmacological effects, aimed to provide guidance to alpha-glucosidase inhibitors or clinical candidates.Key words: Alpha-glucosidase; type 2 diabetes mellitus; mechanism of action; pharmacological effect; research progress; antiviral; anti-lysosomal storage disorders糖尿病是一种复杂的代谢性疾病,其临床主要 诊断特点是高血糖。
α-糖苷酶抑制剂
α—糖苷酶抑制剂是目前广泛应用的一类新型口服降糖药,临床常用的有阿卡波糖、伏格列波糖和米格列醇,三者的降糖作用并无明显差别。
α—糖苷酶抑制剂主要降低餐后高血糖,如果饮食中碳水化合物的热能占50%以上,则降糖效果更为明显。
α-糖苷酶抑制剂降糖作用温和,单独使用不会导致低血糖,无药物继发性失效的现象。
单药治疗可降低空腹血糖1.4~1。
7毫摩尔/升、餐后血糖2。
2~2。
8毫摩尔/升、糖化血红蛋白0。
7%~1.0%.α—糖苷酶抑制剂的作用优势α—糖苷酶在食物的吸收过程中起着重要作用,食物必须与这种酶结合才能被消化吸收而使血糖升高。
α-糖苷酶抑制剂的作用部位在小肠上段,它通过可逆性地抑制肠系膜刷状缘的α-糖苷酶,延缓α—糖苷酶将多糖(如淀粉、寡糖等)分解为葡萄糖,从而减慢葡萄糖的吸收速度,降低餐后血糖。
阿卡波糖主要抑制α-淀粉酶,作用于大分子多糖的消化过程;伏格列波糖和米格列醇选择性地抑制双糖水解酶(麦芽糖酶、蔗糖酶),使双糖分解为单糖的过程受阻。
由于这种抑制作用是可逆的(α—糖苷酶抑制剂与α-糖苷酶结合数小时后又自行解离),所以碳水化合物向葡萄糖的转化仅仅是推迟,而不是完全阻断。
α—糖苷酶抑制剂对空腹血糖无直接作用,但可通过延缓肠道内糖的消化和吸收,降低餐后高血糖,减轻葡萄糖的毒性作用,改善胰岛素抵抗,进而使患者的空腹血糖也得到一定程度的改善。
α-糖苷酶抑制剂的适应证(1)α—糖苷酶抑制剂主要适用于以餐后血糖升高为主的2型糖尿病患者,尤其是肥胖者及老年人.对于空腹、餐后血糖均升高的患者,可与其他口服降糖药或胰岛素合用;(2)该药能降低糖耐量低减患者向糖尿病转化的风险,故可用于对糖耐量低减患者的干预治疗;(3)2型糖尿病患者服用磺脲类或双胍类降糖药效果不佳,尤其是餐后血糖控制不理想,可以加用α—糖苷酶抑制剂;(4)用于单纯饮食治疗血糖得不到满意控制的糖尿病患者,特别是肥胖者更为适宜;(5)对于1型糖尿病患者,α—糖苷酶抑制剂可作为胰岛素的辅助治疗药物,但不能单独使用α-糖苷酶抑制剂控制血糖。
α-葡萄糖苷酶抑制剂的药理研究进展
青 海师 范大 学学 报 ( 自然科 学版)
J u n lo n h i o ma ie st ( t r l ce c ) o r a fQig a r lUn v ri Na u a in e N y S
2O l l
第 l期
NO .1
a 一
葡萄 糖苷 酶 抑 制剂 的药理 研 究进 展
中图 分 类 号 : 9 05 文献 标 识 码 : A 文 章 编 号 :0 1 7 4 ( 0 1 0 — 0 6 - 0 1 0 - 5 2 2 1 )1 0 3 4
a 葡 萄糖 苷酶 ( — lc s ae 广 泛分 布 于生物 机 体 中 , 与机 体食 物 的消化 、 蛋 白的生物 合 成 、 一 a gu oi s) d 参 糖 多糖 及糖 复合 物 的合 成与分 解代 谢等 多个生 物过 程. 它是 一类 能够从 含有 a一 萄糖 苷键 底 物 的非还 原端 催化 水 葡
摘
要 : 葡 萄糖 苷 酶是 生 命 体 正 常 运转 的关 键 性 酶 , 一 萄 糖 苷 酶 抑 制 剂 可 抑 制 a 葡 萄 糖 苷 酶 的 活 性 , 断 碳 水 化 合 物 的 分 a一 a葡 一 阻
解 、 响糖 脂 、 蛋 白生 物 合 成 中 寡糖 链 的修 剪 。 因此 , 一 萄 糖 苷 酶 抑 制剂 不 仅 可 以 调 节 体 内糖 代 谢 , 具 有 抗 HI 和抗 病 毒 影 糖 a葡 还 V 感 染 的作 用 , 治 疗 和 预 防 糖 尿 病 及其 并 发 症 和 控 制 艾 滋 病 的 传 染 等 具 有 重要 作 用 。 对 关 键 词 : 葡 萄糖 苷 酶 抑 制 剂 ; 理 ; 究 进 展 a一 药 研
糖苷 酶抑 制剂 通过 抑制 这一 过程 而 阻 止病 毒 的 形成 和 分 泌. V 感 染 时 , V 的外 膜 蛋 白 E HC HC 和 E 包 含 。
知母中α-葡萄糖苷酶抑制剂的提取及性质研究
2 1 相 关 试 剂 的 配 制 .
( ) H 6 8 浓 度 为 0 1mo ・ 的磷酸 缓 冲溶液 : 0 1mo ・ ~ KH O 1 p . 、 . l L 将 . l L P 溶液 6 . 7 5mL与 0 1 . mo ・L~ K2 O4 l HP 溶液 8 . 2 5mL混合 .
N 4 Q.
陕西 科 技 大 学 学 报
J) (URNAI OF SHAANXIU NI VERS TY CI I OF S ENCE & TECH NOLOGY
Aug. 01 2 0
・
V0 . 8 12
4 ・ 1
文 章 编 号 : 0 0 5 1 ( 0 0 0 — 0 10 1 0 —8 1 2 1 ) 40 4 — 4
知 母 中 . 葡 萄 糖 苷 酶 抑 制 剂 的提 取 及 质 研 究 ) 【 一
杨 秀 芳 ,陈 梅 ,闫倩 茹
(. 育 部 轻 化 工 助 剂 化 学 与 技 术 重 点 实 验 室 ,陕 西 科 技 大 学 化 学 与 化 工 学 院 ,陕西 西 安 1教 702) 1 0 1
摘 要 : 究 了从知母 中提 取 分 离 口 葡萄糖 苷酶抑 制 剂. 水提 物 用石 油 醚 、 研 一 将 乙酸 乙酯 、 丁醇 正
传 统 中医学 治疗糖 尿病 已有 20 0多年 的历史 , 0 近年 来 国家确 认 了一批 具有 降血 糖活性 的中药 , 筛选 a 为 一
葡 萄糖苷 酶 抑制剂 类药 物提 供 了 良好 的背景 .
知母 为百 合科 植 物 知母 An ma r e aa p o eod sB e 的干 燥根 茎 , 代 药理研 究 结果 表 明 知母 e rh n s h d lie g . 现 具 有清热 泻火 、 生津 润燥 等功 效[ . 研 究报道 知母 水 提 物亦 具 有一 定 的 a葡萄 糖 苷 酶抑 制 剂作 用 [ . 4有 ] 一 5 在 ] 前人 筛选 工作 的基 础上 , 者 进一 步研究 了知 母 总水提 物 的 a葡 萄糖 苷酶 抑制作 用 , 作 一 旨在从 中提取分 离 出 a葡 萄糖苷 酶抑 制剂并 对 其性质 进行 初 步的研 究. 一
没食子酸对α-葡萄糖苷酶的抑制作用及其降糖机制研究
f Dp r eto h r c , ag u H si lF ut Mitr dclU i rt , i Ⅱ S an iC ia 70 3 ; . eam n fP amay Tn d o t , or lay Mei nv sy X ’ ha x, hn 10 8 pa h i a ei 2 Dp r eto hr ay TeFr f l t optlo dclC lg , i a ioog U i rt, ia Sa ai C ia 7 0 6 . eat n P am c , h itA i e H si Mei oee X ’ n J t nv sy X ’ n,h ax , hn 1 0 1 m f s f ad i a f a l a n ei J
Ca o 一2 e l c c l mo e . su te o e ta v l e f he lc cd n ra ig i b ts n t e d 1 To tdy h p tn il au o p noi a i o te tn d a ee a d h me nng f a i o Ca o 一2 e l c c l mo e o s re d l n c e n— i g ni ibei d g n a tda tc r .M e h s En y a t od z me— ihiii n n b to mo e a d d l n Ca o 一2 el c c l mo e we e dl r us d o t d t i fu n e f a l a i o o e t su y iiy Ot r s usng lc sd s a tvt . hewie. i Ca o一 2 el c c l mo e t su y h ef c o g l c ci o gu o e b or in. s t W h n d l o t d t e fe t f al a d n lc s a s pt i o Re uls e we lde na mats a s b tae, alc a i diply d t— gy o ia e n b to o e z me —i h bto mo e ,h I o lo e s u sr t g li c d s a e c l e sd s ihiii n n n y n i iin d l t e Cs wa 57 5 t /m L; li a i s 7. xg Galc cd
糖苷酶及其抑制剂
03
糖苷酶抑制剂的设计与发现
糖苷酶抑制剂的分类及作用机制
糖苷酶抑制剂分类
根据抑制剂与糖苷酶的结合方式,糖 苷酶抑制剂可分为竞争性抑制剂、非 竞争性抑制剂和混合型抑制剂。
糖苷酶抑制剂作用机制
糖苷酶抑制剂通过与糖苷酶的活性位 点结合,抑制糖苷酶的活性,从而阻 止糖苷的水解反应,提高肠道对葡萄 糖的吸收。
糖苷酶抑制剂在肥胖症、非酒精性脂肪肝病和其他代谢性疾病的治疗中具有一定 的应用价值。
详细描述
糖苷酶抑制剂可以抑制胰脂肪酶和胃肠道脂肪酶的活性,减少脂肪的吸收和储存 ,从而改善肥胖症、非酒精性脂肪肝病和其他代谢性疾病的症状和体征。它们也 可以用于治疗其他与碳水化合物代谢异常相关的疾病。
05
糖苷酶及其抑制剂的研究前景
糖苷酶及其抑制剂
汇报人: 日期:
• 糖苷酶简介 • 糖苷酶在生物体内的功能 • 糖苷酶抑制剂的设计与发现 • 糖苷酶抑制剂的临床应用及研究进
展 • 糖苷酶及其抑制剂的研究前景
01
糖苷酶简介
糖苷酶的定义
01
糖苷酶是一种能够水解糖苷键的 酶,广泛存在于生物体内,参与 糖类的分解和代谢过程。
02
糖苷酶的种类繁多,根据其作用 底物的不同,可以分为α-糖苷酶 、β-糖苷酶、γ-糖苷酶等。
糖苷酶的结构与功能关系研究
糖苷酶的分子结构
研究糖苷酶的分子结构,包括组 成糖苷酶的氨基酸序列、活性中 心、底物结合位点等,揭示其与 功能的关系。
糖苷酶的活性调节
研究糖苷酶的活性调节机制,包 括自身调节和外部调节,如别构 效应、共价修饰等,以进一步理 解其在生物体内的功能。
糖苷酶抑制剂的优化与改造研究
参与碳水化合物消化
糖苷酶在碳水化合物消化中扮演重要角色,能够 将淀粉分解成单糖,帮助身体吸收利用。
α糖苷酶抑制剂
α糖苷酶抑制剂公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]α-糖苷酶抑制剂是目前广泛应用的一类新型口服降糖药,临床常用的有阿卡波糖、伏格列波糖和米格列醇,三者的降糖作用并无明显差别。
α-糖苷酶抑制剂主要降低餐后高血糖,如果饮食中碳水化合物的热能占50%以上,则降糖效果更为明显。
α-糖苷酶抑制剂降糖作用温和,单独使用不会导致低血糖,无药物继发性失效的现象。
单药治疗可降低空腹血糖~毫摩尔/升、餐后血糖~毫摩尔/升、糖化血红蛋白%~%。
α-糖苷酶抑制剂的作用优势α-糖苷酶在食物的吸收过程中起着重要作用,食物必须与这种酶结合才能被消化吸收而使血糖升高。
α-糖苷酶抑制剂的作用部位在小肠上段,它通过可逆性地抑制肠系膜刷状缘的α-糖苷酶,延缓α-糖苷酶将多糖(如淀粉、寡糖等)分解为葡萄糖,从而减慢葡萄糖的吸收速度,降低餐后血糖。
阿卡波糖主要抑制α-淀粉酶,作用于大分子多糖的消化过程;伏格列波糖和米格列醇选择性地抑制双糖水解酶(麦芽糖酶、蔗糖酶),使双糖分解为单糖的过程受阻。
由于这种抑制作用是可逆的(α-糖苷酶抑制剂与α-糖苷酶结合数小时后又自行解离),所以碳水化合物向葡萄糖的转化仅仅是推迟,而不是完全阻断。
α-糖苷酶抑制剂对空腹血糖无直接作用,但可通过延缓肠道内糖的消化和吸收,降低餐后高血糖,减轻葡萄糖的毒性作用,改善胰岛素抵抗,进而使患者的空腹血糖也得到一定程度的改善。
α-糖苷酶抑制剂的适应证(1)α-糖苷酶抑制剂主要适用于以餐后血糖升高为主的2型糖尿病患者,尤其是肥胖者及老年人。
对于空腹、餐后血糖均升高的患者,可与其他口服降糖药或胰岛素合用;(2)该药能降低糖耐量低减患者向糖尿病转化的风险,故可用于对糖耐量低减患者的干预治疗;(3)2型糖尿病患者服用磺脲类或双胍类降糖药效果不佳,尤其是餐后血糖控制不理想,可以加用α-糖苷酶抑制剂;(4)用于单纯饮食治疗血糖得不到满意控制的糖尿病患者,特别是肥胖者更为适宜;(5)对于1型糖尿病患者,α-糖苷酶抑制剂可作为胰岛素的辅助治疗药物,但不能单独使用α-糖苷酶抑制剂控制血糖。
文献阅读报告3-α-糖苷酶抑制剂
报告内容
• • • • α-糖苷酶抑制剂的作用机制 α-糖苷酶抑制剂类药品简介 α-糖苷酶抑制剂药品的区别 α-糖苷酶抑制剂的应用特点
α-糖苷酶抑制剂的应用特点
• α-糖苷酶抑制剂主要适用于以餐后血糖升高为主的2型 糖尿病患者,尤其是肥胖者及老年人。对于空腹、餐后 血糖均升高的患者,可与其他口服降糖药或胰岛素合用; • 能降低糖耐量低减患者向糖尿病转化的风险,故可用于 对糖耐量低减患者的干预治疗; • 2型糖尿病患者服用磺脲类或双胍类降糖药效果不佳, 尤其是餐后血糖控制不理想,可以加用α-糖苷酶抑制剂; • 用于单纯饮食治疗血糖得不到满意控制的糖尿病患者, 特别是肥胖者更为适宜; • 对于1型糖尿病患者,α-糖苷酶抑制剂可作为胰岛素的 辅助治疗药物,但不能单独使用α-糖苷酶抑制剂控制血 糖。
药代动力学区别
阿卡波糖 伏格列波糖 米格列醇
只作用在肠道, 所以在体内的 动力学 利用度极低 (1-2%)。
药代
健康成年男性,单次 服用2mg时,血浆及 尿中没有检测出伏格 列波糖; 大鼠单次给予14C伏格 列波糖1mg/kg的试验 中,其胎仔及乳汁中 可见药物分布,尿、 粪中的排泄率分别约 为5%、98%。
I-IFG: 单纯性空腹血糖受损: WHO认为空腹血糖在6.1-7.0mmol/L之间为空腹血糖受损,ADA 则将6.1mmol/L这一切点下调至5.6mmol/L I-IGT:单纯性糖耐量减低:OGTT2小时血糖范围为7.8-11.1mmol/L
Yang WY.et al. N Engl J Med. 2010 Mar 25;362(12):1090-101
“消峰去谷” 降低餐后血糖 改善血糖波动
持续性血糖监测: 阿卡波糖 3x50mg/日治疗7周前后比较
α-葡萄糖苷酶抑制剂TD-01的抗糖尿病作用及其机制研究的开题报告
α-葡萄糖苷酶抑制剂TD-01的抗糖尿病作用及其机制研究的开题报告一、研究背景糖尿病是一种常见的代谢性疾病,严重威胁着全球大量人群的健康。
目前,在糖尿病的治疗中,大多数药物的作用机制都是通过调节胰岛素分泌或提高胰岛素的敏感性,从而降低血糖水平。
但随着药物的应用,存在一定的副作用及耐药性问题,因此寻找新的抗糖尿病药物成为了当前研究的热点。
α-葡萄糖苷酶(α-Glucosidase)是参与人体碳水化合物消化的关键酶之一,其主要作用是在小肠绒毛囊腔中将碳水化合物水解为单糖,从而被人体吸收利用。
抑制α-葡萄糖苷酶可以减缓食物中的碳水化合物在人体内消化吸收的速度,从而防止血糖水平的剧烈波动,具有一定的抗糖尿病作用。
TD-01是一种新型的α-葡萄糖苷酶抑制剂,已经被证实具有明显的抗糖尿病作用,但其作用机制尚不明确。
因此,本研究将以TD-01作为研究对象,进一步探究其抗糖尿病作用及其机制。
二、研究内容和方法本研究将分析TD-01在体内的药动学特性,包括吸收、分布、代谢、排泄等方面;同时,采用糖耐量试验和对照实验,对TD-01的抗糖尿病作用进行评价,并进一步探究其作用机制。
具体的研究内容和方法如下:(1)TD-01的药动学特性研究在实验组与对照组小鼠中口服不同浓度的TD-01后,通过检测其血浆、肝脏、肾脏等组织中TD-01的含量,分析TD-01的吸收、分布、代谢、排泄等药动学特性。
(2)TD-01的抗糖尿病作用评价使用SD大鼠进行糖耐量试验和对照实验,分别给予TD-01和甲磺酸西格列汀进行比较。
检测血糖水平的变化情况,并分析TD-01对血糖水平的影响。
(3)TD-01的人工模拟实验通过计算机模拟技术构建α-葡萄糖苷酶、TD-01和其它活性成分之间的相互作用网络,探究TD-01抑制α-葡萄糖苷酶的作用机制。
三、预期成果本研究将全面探究TD-01的药动学特性、抗糖尿病作用及其作用机制,为TD-01的临床应用提供理论和实践依据。
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糖苷酶及其抑制剂的研
究
Document number:PBGCG-0857-BTDO-0089-PTT1998
糖苷酶及其抑制剂的研究
摘要:糖苷酶是生命体正常运转的关键性酶,糖苷酶抑制剂
可抑制糖苷酶的活性,阻断碳水化合物的分解,因此对一些
糖代谢紊乱性疾病如糖尿病、肥胖病等有临床应用价值。
本
文研究了糖苷酶中的β-半乳糖苷酶、β-葡萄糖苷酶以及蔗
糖酶的抑制剂。
重点研究了β-半乳糖苷酶的分子结构和活性
基团,并从结构出发筛选其抑制剂,发现此酶的抑制剂种类
较少且抑制活性较低。
本实验采用混合交叉筛选法筛选了多
种金属离子和氨基酸对β-半乳糖苷酶的抑制作用,同时也筛
选了天然产物和合成化合物。
关键词:糖苷酶β-半乳糖苷酶β-葡萄糖苷酶蔗糖酶抑制剂的筛选混合交叉法
1、前言
糖苷酶和糖基转移酶不仅参与了体内碳水化合物的消化,而且是糖脂、糖蛋白生物合成中寡糖链的修剪酶,它对糖蛋白中寡糖链的形成极为重要;糖链的组成与结构是糖蛋白特异生物功能的识别
部位,因此糖苷酶活性对糖蛋白生物合成有关键作用,而后者又涉
及到免疫反应、神经细胞的分化、肿瘤的转移以及病毒和细菌的感染. 因此, 糖苷酶不仅是生命体正常运转的关键性酶,同时又是许多疾病的相关酶. 与病毒感染、癌症及一系列新陈代谢紊乱性疾病如
糖尿病、肥胖病有关。
由于糖苷酶重要的生物学意义,糖苷酶抑制
剂的研究也引起了人们的极大兴趣。
糖苷酶抑制剂即是可抑制糖苷酶的活性,阻断碳水化合物的分解,抑制淀粉、麦芽糖、蔗糖转变成单糖;影响糖脂、糖蛋白生物合成中寡糖链的修剪;所以糖苷酶抑制剂不但对一些糖代谢紊乱性
疾病如糖尿病、肥胖病等有临床应用价值[1] ,而且可作为抗AIDS病毒[2]、抗鼠白血病毒[3]的潜在治疗试剂。
本论文重点研究了糖苷酶中的β-半乳糖苷酶
β-半乳糖苷酶(β-galactosidase)又称β-D-半乳糖苷水解酶,(β-D-galactosid- -e galacto-hydrolase ,EC.3.2.1.23),商品名为乳糖酶(Lactase),它广泛存在于豆类及其他各种动植物体内和微生物中。
它能够催化β-半乳糖苷化合物中的β-半乳糖苷键发生水解,还具有转半乳糖苷的作用。
由于它具有糖苷键结构特
异性,可作为乳糖降解和双糖合成催化剂[4,5],并有水解生物体内储存的多糖和半乳糖残基.引起血型转化等生理功能[6,7]而受到人们广
泛关注,成为生物化学和酶催化化学的重要研究课题。
β-半乳糖苷酶的应用有着长远的历史,最初在食品工业中用来降解乳糖含量以满足乳糖不适症患者的需要,然而随着生物技术的发展,它越来越应用于基因工程、蛋白质工程和疾病诊断方面。
将β - 半乳糖苷酶与人体胞外淀粉状蛋白前体融合形成融合蛋白, 可作为Alzheimer 病的免疫源, 并进一步制备其单克隆抗体[8]。
还有报道将β - 半乳糖苷酶作为一种辅蛋白, 用作猫白血病毒gp70 的疫苗[9]。
在诊断方面, 将抗菌性HIV 病毒基因与β - 半乳糖苷酶基因LacZ重组后作为定量HIV利用循环的早期抑制作用, 并预测化合物抗HIV的活性工具。
同时,近年来β-半乳糖苷酶基因被越来越频繁的用于转基因治疗方面,β-半乳糖苷酶基因作为报告基因,通过检测β-半乳糖苷酶的表达情况,研究转基因治疗[10]。
在环境检测方面, 大肠杆菌的β - 半乳糖苷酶活性检测可快速分析浴场和渔场地区水体受排泄物污染程度。
由于β-半乳糖苷酶的广泛应用和重要的临床价值,人们对此酶的基因进行了深入的研究,通过众多学者的努力,目前β-半乳糖苷酶基因库已基本建立并将日趋完善。
但是,对于此酶的抑制剂研究还很少,目前文献中所报道的研究酶和抑制剂相互作用的方法,基本上是用单一的竞争性或非竞争性抑制剂与酶作用,通过动力学研究或用现代仪器分析技术进行表征,获得有关
酶的结构或催化机制的信息。
本实验就从酶的结构出发,探讨研究并大量筛选其抑制剂。
Overall views of the β-galactosidase active site
Figure1. Stereoview of a surface representation of the tetramer in which each subunit
is shown in a different color. Two lactose molecules (shown in white) are shown binding in the active site pockets. The deepest parts of the active sites are not visible in the figure. The other two active sites are on the “back” side of the tetramer.
Figure2. Closer stereoview of a single active site. Protein atoms are colored by domain with domain 1 in blue, domain 2 in cyan, domain 3 in yellow, and domain 5 in red (there are no atoms from domain 4). Solvent molecules and metals are in white. The yellow balls are metal ligands
which are protein atoms. The semitransparent surface was calculated using protein atoms plus solvent atoms with B < 25 ?2. Two ligands are shown: lactose (green) binds in the “shallow” mode while galactono- lactone (red) binds in the “deeper” mode.
通过对酶的分子结构和活性基团的分析,发现其蛋白质原子中有金属配体,因此研究了金属离子和氨基酸对此酶的抑制活性。
2.实验部分
1、混合交叉法筛选金属离子和氨基酸等生物小分子
cooperation effect of Amino acids and Metals
从上表可以看出,金属离子和氨基酸有协同抑制活性,但抑制效果较小,当单独的金属离子有激活作用时(如Mg),协同多种氨基酸反而表现有抑制活性,可以初步判断比较好的是Co和Ala的协同效果。
2、天然产物化合物的筛选
包括黄酮类、异黄酮类、染料木素及其铜、锌、硼络合物、
酰化物、多酚类、联苯类等一系列化合物。
Table2. The The inhibition of nature compound
单位:mM
3、合成化合物的筛选
通过筛选发现,奎啉类衍生物对β-半乳糖苷酶具有一定的抑制活
性。
Table3. The inhibition of synthesis compounds
单位:mM
3.结果与讨论
通过上述多种金属离子、氨基酸以及天然产物和合成化合物的大量筛选,我们得出一定的酶与抑制剂的构效关系讨论:
1、二环或三环多酚类化合物对该酶有抑制效果
2、三环类黄酮化合物的C环若为刚性的苯环则没有抑制效果。
3、喹啉衍生物中取代基中含有较大原子的化合物抑制效果更好
4、喹啉衍生物中取代基含有氨基支链的抑制效果较好
在研究β-半乳糖苷酶的同时也研究了糖苷酶中的β-葡萄糖苷酶和α-蔗糖酶,对它们的抑制剂也进行了筛选,发现下面三种化合物同时对β-半乳糖苷酶、β-葡萄糖苷酶有抑制活性。
O O OH COOH OH O O OH CH 3OH HO N Br
Br OH
对三种糖苷酶抑制剂的筛选我们得出以下结论:
1.β-半乳糖苷酶 、 β-葡萄糖苷酶、 α-蔗糖酶的潜在抑制剂的
高效抑制较少且抑制活性较低,这与三种酶功能的多样性有关。
2.金属离子与天然产物中的活性成分以及氨基酸等生物小分子具有
协同抑制作用。
3.β-糖苷酶类的抑制剂具有一定共通性
4.酶的抑制剂具有专一性,如a -葡萄糖苷酶抑制剂、醛糖还原酶
抑制剂对三种酶基本没有抑制效果
通过对实验结果的讨论我们将进一步从构效关系上研究和探讨糖苷酶的抑制剂,为药物开发以及疾病的诊断起到积极的指导意义。