微生物来源的醛糖还原酶抑制剂的研究进展

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1、微生物来源的醛糖还原酶抑制剂的研究进展作者：汪学军陈代杰杨志钧【摘要】糖尿病并发症与糖代谢多元醇通路激活有关。醛糖还原酶是多元醇代谢通路中的限速酶，醛糖还原酶抑制剂能有效抑制此通路，减慢或改善糖尿病并发症。本文主要概述了。【关键词】醛糖还原酶抑制剂；糖尿病并发症；微生物来源ABSTRACTDiabeticcomplicationsisrelatedtotheactivationofpolyalcoholpathway.Aldosereductaseisakeyratelimitingenzymeinthe

2、pathway,whilealdosereductaseinhibitorscaninhibitthepathwayandalleviatethesymptomsofdiabeticcomplications.Thisreviewmainlygivesabriefaccountoftheprogressofresearchonaldosereductaseinhibitorsfrommicroorganisms.KEYWORDSAldosereductaseinhibitors;Diabeticcompli

3、cations;Microbialorigin糖尿病(diabetesmellitus，DM)是一种多病因的代谢性疾病，其特征之一就是葡萄糖代谢异常和某些组织中高血糖状态。1995年，世界卫生组织统计全世界糖尿病在成人中发病率为4%，预计在2025年将达到8%［1］。尽管可以用胰岛素对糖尿病患者进行治疗，但还是会留下危及许多组织和器官的糖尿病并发症(diabeticcomplications)，如糖尿病性白内障、动脉粥样硬化、周围神经疾病、肾脏病变和视网膜病变等［2］。糖尿病并发症不仅威胁人类健康和生命安全

4、，降低生活质量，而且带来沉重的经济负担。1醛糖还原酶与糖尿病并发症现有的大量研究表明，多元醇通路激活是继发性糖尿病并发症主要原因。糖尿病并发症与糖代谢的多元醇通路(图1)激活有关。多元醇通路由醛糖还原酶图1多元醇通路(，aldosereductase，AR)和山梨醇脱氢酶(SDH)共同调控。AR是一种细胞溶质酶，广泛存在于哺乳动物组织中，如晶状体上皮细胞、视网膜、周围神经细胞、肾脏、胎盘、睾丸和胰腺细胞中等。AR以还原型辅酶Ⅱ(NADPH)为辅酶，将葡萄糖还原为山梨醇；山梨醇在氧化型辅酶I(NAD)的参与下

5、，由山梨醇脱氢酶氧化为果糖［3，4］。AR是多元醇通路的关键限速酶，在正常血糖浓度时AR并不被激活，活性不高，代谢率极低，但如血糖浓度超过正常生理水平，催化葡萄糖转化为6磷酸葡萄糖的己糖激酶被饱和，AR将被激活，葡萄糖的代谢速率增加2～4倍，促使体内的葡萄糖转化成山梨醇。但山梨醇脱氢酶的活力并未呈比例地相应增加，山梨醇又由于自身极性大而不易通过细胞膜，所以在细胞内造成了山梨醇的蓄积，造成细胞渗透性水肿，改变细胞膜的通透性，同时细胞内山梨醇大量蓄积也可使Na+、K+ATP酶活性下降，细胞中肌醇流失，导致

6、细胞代谢与功能的损害，出现糖尿病并发症等器官病变。通过抑制AR的活性能减少山梨醇的生成，有效防止和改善糖尿病并发症，所以，通过以AR为靶点醛糖还原酶抑制剂(aldosereductaseinhibitors，ARIs)的筛选研究工作，成为糖尿病并发症治疗药物开发热点。ARIs筛选模型的研究任何药物的开发都离不开一个有效的筛选模型。针对AR为靶点的ARIs筛选，分为体内筛选和体外筛选，体内筛选是利用动物模型进行筛选，而体外筛选分为无细胞相水平筛选和细胞相水平筛选。实验中的AR主要来源于大鼠、牛、猪、人和兔。1

7、965年，Selma等首次从小牛的晶状体中分离到AR，并对AR的制备、活性测定及性质作了详细的阐述。该法是取小牛晶状体，经匀浆、离心后，上清中加入不同浓度的硫酸铵溶液去杂质，最后加75%硫酸铵饱和溶液，得到粗酶制品，再经透析、DEAEcellulose柱层析获得纯品。后来又制备了不同动物来源的AR，方法大多类似。糖尿病动物模型是最早用来筛选ARIs的模型，目前广泛应用的是体外筛选模型。体外筛选模型是先培养糖尿病动物模型即四氧嘧啶(alloxan)诱导模型和链脲佐菌素(streptozotocin，STZ)

8、诱导模型，而后取血，体外测定AR的活性变化，作为评价ARIs的重要指标。测定红细胞中AR活性的方法有分光光度法、荧光法和ELISA法。利用无细胞相水平筛选ARIs是直接用纯化的AR在人工反应体系中测定化合物对AR活性的抑制作用。应用96孔石英板成功建立的ARIs的微量高效筛选模型，较传统的石英比色皿法效率提高10倍之多，此模型简便易行、成本低，可以筛选多来源的化合物，并且利用此模型开展了从生物产物中筛选ARIs的