论文部分内容阅读
背景：糖尿病是由多种病因引起的以慢性高血糖为主要特征的代谢紊乱性疾病，其中高血糖是由于胰岛素分泌或作用缺陷或者两者同时存在而引起。而研究发现铬与糖代谢紧密相关，通过与烟酸结合形成葡萄糖耐量因子(GTF)或与氨基酸形成其他有机铬化合物协同胰岛素发挥其生理功能。铬还可作用于葡萄糖代谢中的磷酸变位酶和琥珀酸脱氢酶，增加糖的利用；促进葡萄糖转运体(GLUT)-4 mRNA的表达，增加葡萄糖转运。但由于它是无机化合物，脂溶性小、生物利用度低、活性不高、所需剂量大，并常伴有胃肠道不适、恶心、呕吐、腹泻等副作用，因此研究有机铬复合物及其在糖尿病中的应用就显的十分必要。
目的：应用微生物发酵方法制备γ-聚谷氨酸(γ-PGA)，制备的γ-PGA作为药物载体，合成新型有机铬复合物-γ-PGA-Cr，对其进行结构表征。并就γ-PGA-Cr复合物对实验性糖尿病模型鼠的降血糖和抗氧化作用进行研究，及初步探讨铬的作用机制。
方法：利用枯草芽孢杆菌发酵方法制备γ-PGA，通过有机溶剂沉淀提取，透析去除杂质得到纯品。酸性条件下高压降解成小分子γ-PGA。将γ-PGA溶解于水溶液中，在pH=7.0的中性条件下，加入三氯化铬溶液，反应12h，生成γ-PGA-Cr复合物，透析过滤掉杂质。用红外光谱、全波长和电感偶合等离子体发射光谱对γ-PGA-Cr复合物进行表征；利用四氧嘧啶复制糖尿病小鼠模型，成模小鼠随机分成三组：生理盐水对照组、无机CrCl3组和γ-PGA-Cr复合物组，其中无机CrCl3组和γ-PGA-Cr复合物组分别口服CrCl3和γ-PGA-Cr复合物，生理盐水对照组口服相应体积的生理盐水，实验周期四周。尾静脉取血测定血糖变化，利用全自动生化分析仪和谷胱甘肽-过氧化物酶(GSH-PX)测试盒、丙二醛(MDA)测试盒分别检测肝组织SOD、GSH-PX活力及总抗氧化能力T-AOC和MDA水平；
Goto-Kakizaki糖尿病鼠(GK鼠)随机分成二组：生理盐水组、γ-PGA-Cr复合物组，分别口服生理盐水和γ-PGA-Cr复合物，实验四周；尾静脉取血测定血糖变化，胰岛素放免试剂盒检测实验前后GK鼠胰岛素含量；葡萄糖测定试剂盒检测γ-PGA-Cr复合物对3T3-L1前脂肪细胞葡萄糖转运能力的影响。
结果：微生物发酵得到γ-PGA，产物得率可达21g/L。将发酵所得大分子γ-PGA经过酸热水解降解获得白色小分子γ-PGA，分子量介于20kD-60kD。将获得的γ-PGA与CrCl3溶液混合，反应片刻即可见绿色的CrCl3溶液变成灰色，颜色明显改变，说明物质光吸收波长发生变化；将γ-PGA-Cr复合物经全波长扫描分析，结果显示发生明显的红移现象；而且红外光谱分析结果也显示复合物在668cm-1处有-Cr-O特征峰，可证明复合物确实形成了新的化学键，由此结构鉴定结果表明获得了新的复合物。动物实验中，γ-PGA-Cr复合物对四氧嘧啶复制糖尿病动物模型的治疗中，给药组在起始10天时间里血糖对比未给药对照组有显著的降低(P<0.05)；在γ-PGA-Cr复合物对GK鼠治疗实验中，γ-PGA-Cr复合物组对比对照组显著的降低了GK鼠的血糖(P<0.05)并在给药时间内能维持血糖水平，且糖耐量得到明显改善，再停止给药一周后治疗组血糖水平恢复到对照组，结果说明铬降低血糖能力受到模型动物胰岛β细胞的损伤程度的影响，损伤程度越大γ-PGA-Cr复合物降低血糖的能力越小，γ-PGA-Cr复合物对胰岛β细胞未完全受损的糖尿病模型能起到明显的降低血糖作用，并能有效改善机体的糖耐量；检测小鼠肝组织SOD、GSH-PX活力及总抗氧化能力T-AOC水平实验中γ-PGA-Cr复合物组明显高于实验对照组(P<0.05或P<0.01)且低于正常组，MDA水平则明显降低。3T3-L1前脂肪细胞实验结果表明γ-PGA-Cr复合物对细胞葡萄糖转运能力有显著提高，且其相对吡啶羧酸铬对机体的损伤更小。结果说明γ-PGA-Cr复合物具有良好的抗氧化能力，能有效的改善机体功能。
结论：本课题利用γ-PGA对CrCl3进行修饰改造，获得了新型有机铬复合物，该复合物对糖尿病模型鼠具有显著的降低血糖、增强其抗氧化能力的作用。这为开发新的糖尿病药物作出了阶段性的摸索工作，为后续研究打下了良好的基础。