CN102639143A - 将丝肽作为有效成分的糖尿病治疗或预防用组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种GYG(Gly-Tyr-Gly)肽和将含有该肽的丝肽作为有效成分的糖尿病治疗或预防用组合物,更详细地,涉及对决定利用蛋白质水解酶来萃取的丝肽的抗糖尿病活性的物质进行选定及对生物学活性调节物质进行分离的方法。通过凝胶过滤来分离氨基氮含量高且α-葡糖苷酶活性抑制力也高的分子量为1000以下的丝肽,并对各片段进行抗糖尿病活性测定的结果确认了,抗糖尿病活性尤其优秀的片段。确认本发明所涉及的丝肽的生体内抗糖尿病活性的结果,由于体重增加率高,因此表现出因糖尿病而致使的体重下降现象相对少的倾向,并确认了将本发明所涉及的丝肽作为有效成分的糖尿病治疗或预防用组合物不仅具有降低血糖的效果和抗氧化作用还对于所测定的脏器的安全。
Description
技术领域
本发明涉及一种GYG(Gly-Tyr-Gly)肽和将含有该GYG(Gly-Tyr-Gly)肽的丝肽作为有效成分的糖尿病治疗或预防用组合物。
背景技术
一直以来,丝主要用作服装用高级材料,但随着最近化学组成得到阐明,目前正在活跃进行关于功能性食品材料的开发(Akai,H.New physiologicalfunctions of silk material.Shokuhin to Kaihatsu,34,45-47.1999;Alarcon,Aguilara.,Rornan-Ramos,F.J.and Parez-Gutierrez,R.Study of the anti-hyperglycemic effectof plants used as antidiabetics.J Ethnopharmacol 61,101-110.1998)。尤其是,丝作为天然蛋白质,是纯度高,又能实现大量生产的氨基酸资源,其由丝胶蛋白和蚕丝蛋白组成,如果进行水解,则成为结合有两个以上游离氨基酸和氨基酸的寡肽形态的丝肽。
丝肽的特征在于,作为混合有作为人体蛋白质的结构因素的多种氨基酸及其氨基酸的缀合物的物质,具有表现出医药功效的高生理活性,其生理活性的形态根据所含的氨基酸的种类及其结合形态而表现为多种形态。因此,丝肽虽然是能够应用为各方面的用途的物质,但根据水解方法及过滤残渣的方法,氨基酸的组成及分子量上出现差异,而且丝肽特有的生理活性也发生很大改变。目前所开发出的丝肽,大部分是对蚕茧进行酸性及碱性水解而得的,绝大部分以大约6∶4的比率含有大量肽及氨基酸(Chen,K.,Umeda,Y.and Hirabayashi,K.Enzymatic hydrolysis of silk fibroin.J Seric Sci.65,131-133.1996)。
迄今,在丝肽的主要功效中报告特多且正在开展活性研究的研究领域是糖尿病。糖尿病划分为胰岛素依赖型(第一型)和胰岛素非依赖型(第二型),对这些进行的活性研究,大部分报告的是根据投用于实验动物进行实验的结果而出现的现象,而针对其活性机制的研究仍处于十分不足的状态。可知,尤其是,在韩国及日本发表的与蚕丝蛋白的抗糖尿病作用相关的研究结果中,出现了对于胰岛素分泌促进等作用的解释具有相反的结果(Nam,J.H.and Oh,Y.S.Astudy of pharmacological effect of silk fibroin.RDA J Agric Sci 37,145-157.1995;Park,K.J.,Hong,S.E.,Do,M.S.and Hyun,C,K.Stimulation of insulin secretionby silk fibroin hydrolysate in streptozotocin-induced diabetic rats and db/db mice.Kor J Pharmacogn 33,21-18.2002;Zhang,B.B.and Moller,D.E.New approachesin the treatment of type 2diabetes.Curr Opin Chem Biol 4,461-467.2000)。
发明内容
技术问题
本发明是为了解决上述问题而提出的,本发明的目的在于,对具有利用蛋白质水解酶来制备的丝肽的抗糖尿病活性的物质进行分离或者对指标物质进行选定。并且,本发明的目的在于,提供一种具有丝肽的抗糖尿病活性的氨基酸序列。
解决问题的手段
为了实现上述目的,本发明提供一种将作为利用蛋白质水解酶来萃取的丝肽的抗糖尿病活性物质的、分子量为1000以下的丝肽作为有效成分的糖尿病治疗或预防用组合物。更优选地提供一种将分子量为200~400的丝肽作为有效成分的糖尿病治疗或预防用组合物。
并且,本发明提供一种糖尿病治疗或预防用组合物,其特征在于,本发明所涉及的上述丝肽包含Gly-Tyr-Gly(GYG)、Gly-Glu-Tyr(GEY)或Gly-Glu(GE)序列。
发明的效果
如上所述,将本发明所涉及的丝肽作为有效成分的糖尿病治疗或预防组合物,带来降低血糖的效果,由此具有针对糖尿病的治疗或预防的功效。并且,糖尿病引起的体重下降现象相对少,暗示了丝肽的血液脂肪成分的改善效果可能性,不导致脏器重量发生变化,从而具有对于所测定的脏器安全的效果。
附图说明
图1是表示基于本发明所涉及的超滤的不同分子量的丝肽片段的氨基氮含量的图表。
图2是由通过三硝基苯磺酸(TNBS)方法在340nm下测定的吸光度表示本发明所涉及的丝肽的凝胶过滤来分离的分子量为1000以下的片段的图。
图3是表示本发明所涉及的丝肽的F3和F4片段的不同浓度的α-葡糖苷酶(α-glucosidase)活性抑制率的图表。
图4是表示将本发明所涉及的丝肽的F4片段重新分划为F4-1和F4-2的色谱图的图。
图5是表示投用本发明所涉及的丝肽的第一型糖尿病模型动物在7周期间的体重增加率的图表。
图6是图5所涉及的第一型糖尿病模型动物的照片资料。
图7是测定7周期间本发明所涉及的丝肽投用组的血糖测定结果来表示的图表。
图8是表示投用本发明所涉及的丝肽的第一型糖尿病模型的糖耐量检查结果的图表。
图9是表示本发明所涉及的丝肽投用组和糖尿病对照组之间在7周期间的食物摄取结果的图表。
图10是表示测定本发明所涉及的丝肽投用组和糖尿病对照组之间在7周期间的脏器重量的结果的图表。
图11是表示本发明所涉及的丝肽投用组和糖尿病对照组之间的血浆的脂肪成分的浓度的图表。
图12是表示投用本发明所涉及的丝肽的第二型糖尿病模型动物在7周期间的体重增加率的图表。
图13是图12所涉及的第二型糖尿病模型动物的照片资料。
图14是表示本发明所涉及的丝肽投用组的血糖测定结果的图表。
图15是投用本发明所涉及的丝肽的第二型糖尿病模型的糖耐量检查结果的图表。
图16是表示本发明所涉及的丝肽投用组和糖尿病对照组之间在8周期间的食物摄取结果的图表。
图17是表示本发明所涉及的丝肽投用组和糖尿病对照组之间的脏器重量测定结果的图表。
图18是表示本发明所涉及的丝肽投用组和糖尿病对照组之间的血浆的脂肪成分的浓度的图表。
图19是表示第一型糖尿病模型动物的本发明所涉及的丝肽投用组和糖尿病对照组之间的血浆内胰岛素浓度的图表。
图20是第二型糖尿病模型动物的本发明所涉及的丝肽投用组和糖尿病对照组之间的血浆内胰岛素浓度的图表。
图21是表示本发明所涉及的合成肽(GYG)的糖耐量检查结果的图表。
图22是表示本发明所涉及的合成肽(GE)的糖耐量检查结果的图表。
图23是表示将本发明所涉及的合成肽(GYG及GE)按不同浓度处理在3T3-L1细胞株(adipocyte)后观察细胞毒性的结果的图表。
图24是表示本发明所涉及的合成肽(GYG及GEY)的葡萄糖摄取活性(Glucose uptake activity)的图表。
图25是表示观察本发明所涉及的合成肽(GYG及GEY)的抑制甘油三酯(TG)蓄积在脂肪细胞内的能力的结果的照片。
图26是表示观察本发明所涉及的合成肽(GYG及GEY)的抑制甘油三酯(TG)蓄积在脂肪细胞内的能力的结果的照片。
具体实施方式
根据本发明的一个实施方式,本发明提供一种将作为利用蛋白质水解酶来萃取的丝肽的抗糖尿病活性物质的、分子量为1000以下的丝肽作为有效成分的糖尿病治疗或预防用组合物。
糖尿病治疗或预防用组合物中,利用本发明的蛋白质水解酶来萃取的丝肽的抗糖尿病活性物质,优选为将分子量为200~400的丝肽作为有效成分。
本发明的丝肽,其特征在于,包含GYG、GEY及GE中的任一个序列。
下面,通过实施例,对本发明进行更详细的说明。这些实施例用于更加具体说明本发明,根据本发明的主旨,本发明的范围不局限于这些实施例,这对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说是显而易见的。
实施例1
生物体外(In vitro)实验
丝肽
从吾尔得伟株式会社获得对蚕茧采用蛋白质水解酶而制备的丝肽。
超滤(ultrafitration,UF)
在4℃下,以8000rpm对40%丝肽水溶液进行30分钟离心分离之后,获取上清液稀释为4倍。通过利用小孔径的气孔性过滤膜(Satocon cassete,德国(Germany))的超滤法,对过滤大小进行调节,从而获取分子量为10000以上的片段、3000至10000之间的片段、1000至3000之间的片段以及1000以下的片段。
测定氨基氮(amino-nitrogen,AN)
氨基氮含量是利用变形的竹内(Takeuchi)等(1990)方法来测定的。在0.125ml的丝肽片段中分别加入1ml的0.212M磷酸盐缓冲液(phosphate buffer)(pH8.2)和1ml的0.1%新鲜制备的水溶液(fresh prepared aqueous solution)(TNBS)之后遮光,在50℃下搅拌1小时。在反应液中加入100mM的HCl溶液2ml,放置20分钟后,重新加入4ml的蒸馏水,经过10分钟后,在340nm下测定吸光度,作为标准物质利用了亮氨酸(leucine)。
α-葡糖苷酶(α-glucosidase)活性抑制率的测定
α-葡糖苷酶(α-glucosidase)活性抑制率是利用变形的额达(Ohta)等(2002)的方法来测定的。作为α-葡糖苷酶(α-glucosidase)溶液,准备了将小鼠的脏内α-葡糖苷酶(α-glucosidase)萃取物(西格玛,美国(sigma,USA))1g加入到10ml的0.9%盐水(saline)中,1分钟内反复进行三次超声波处理(超声波降解法,sonication)之后,在4℃、3000rpm下,进行30分钟离心分离的上清液。在100μl的丝肽片段中混合2ml的10mM磷酸盐缓冲液(phosphate buffer)(pH7.0)和200μl的4-硝基苯基-α-D-吡喃葡糖苷(4-nitrophenylα-D-glucopyranoside)(NPG),在37℃下进行5分钟反应。在反应液中加入200μl的α-葡糖苷酶(α-glucosidase)溶液(0.15unit/ml(单位/毫升)of buffer),在37℃下重新进行1小时反应之后,加入1.5ml的Na2CO3停止反应,然后在405nm下测定吸光度。IC50调节为将α-葡糖苷酶(α-glucosidase)的活性降低至50%的试样的浓度,抑制率(inhibition)通过如下计算而得。
OD试样(sample):包括试样(with sample),OD空白(blank):没有试样和酶(withoutsample and enzyme),OD对照组(control):没有试样(without sample)
凝胶过滤(gel filtration,GF)
对于丝肽分子量为10000以下的片段的凝胶过滤的分析条件如表1所示。
(表1)丝肽的凝胶过滤分析条件(分子量<1kDa)
项目 | 条件 |
色谱柱 | 聚丙烯酰胺凝胶(Biogel P-2),2.575cm |
流量 | 23滴/10秒 |
片段容积 | 7ml/试管 |
注射容积 | 1250mg/5ml |
高效液相色谱(High performance liquid chromatography)(HPLC)分析
利用HPLC(Varian 230,瓦里安公司,美国(Varian Inc.,USA))来进行用于选定指标物质的标准物质的分析和F3与F4片段分析,分析条件如表2所示。
(表2)标准物质的分析及丝肽片段(F3,F4)分析条件
实施例2
生物体内(In vivo)实验
实验动物
作为实验动物,将胰岛素依赖性糖尿病模型动物和胰岛素非依赖性糖尿病模型动物作为对象来进行实验。
利用从中央实验动物(Central Lab Amimal Inc.,韩国)供应的10周龄的雄性斯普拉-道来氏大鼠(Sprague-Dawley rat)(160±10g)作为胰岛素依赖性糖尿病模型动物,即第一型糖尿病模型。诱发糖尿病之前让实验动物适应7天实验条件,诱发糖尿病之前绝食12小时之后,在0.1M的柠檬酸盐缓冲液(citratebuffer)(pH4.5)中溶解链脲佐菌素(streptozotocin)(西格玛奥德里,美国(Sigma-Aldsich,USA))之后,以55mg/kg(体重)浓度注入到腹腔内。诱发糖尿病第二天,供给24小时5%葡萄糖(glucose)溶液来代替水,以防止暂时性低血糖现象,诱发糖尿病72小时之后,测定血糖来筛选250mg/dl以上的个体,并将其用作第一型糖尿病模型。
利用从中央实验动物(Central Lab Amimal Inc.,韩国)供应的8周龄的雄性C57BL/KsJ-db/db小鼠(mouse)(30±3g)作为胰岛素非依赖性糖尿病模型动物,即第二型糖尿病模型。
实验动物的饲养
对实验动物进行1周预备饲养之后,饲养7周(大鼠(rat))及8周(小鼠(mouse))用于本研究。利用饲养笼(42cm×28cm),在维持实验室的温度为22-24℃、湿度为60%,昼夜周期(12小时白天/12小时黑夜)由环境调节装置来调节的韩国高丽大学动物室中饲养了实验动物。整个实验期间,使实验动物不受限制地摄取水和饲料,实验期间的食物摄取量为每周两次,体重在每周的规定时间段测定一次。
组设定及试样投用
利用胰岛素依赖性(链脲佐菌素糖尿病诱发实验模型)及胰岛素非依赖性抗糖尿病(db/db小鼠)模型的抗糖尿病实验由四个实验组组成。即划分为对照组(control)(正常实验模型)、糖尿病对照组(DM-control)(糖尿病诱发模型)、SP-0.1(给糖尿病诱发模型口服0.1g/kg的丝肽)及SP-0.2(给糖尿病诱发模型口服0.2g/kg的丝肽),每组采用相当于8只的实验模型。
就糖尿病诱发实验组而言,将丝肽溶解于蒸馏水(DW)之后,每天在规定时间给大鼠(rat)口服1ml,而给小鼠(mouse)口服0.5ml。对照组(Control)和糖尿病对照组(DM-control)在规定时间口服蒸馏水。
血糖的测定
为了测定血糖量,使实验动物绝食12小时之后,按规定时间,从尾巴静脉采血之后立即用日本京都血糖仪(Superglucocard II)(ARKRAY Inc.,日本)来测定了血糖。
糖耐量检查
经口糖耐量检查如下地进行,在饲养第7周的时候,使实验动物绝食12小时之后,空腹时测定血糖,口服试样之后经过30分钟,然后口服葡萄糖(glucose)2g/kg(体重),随后以30分钟为间隔测定血糖。
血液的分析及脏器的摘除
用乙醚(ethyl ether)麻醉绝食12小时的实验动物致其死亡之后,打开胸腔,从大动脉采血。将所采取的血液立即装入用肝素(heparin)处理的试管中,在4℃、3000×g下进行5分钟离心分离来获取为上清液的血浆。采取的血浆通过血液自动分析仪(FUJI DRI-CHEM 3500,富士胶片有限公司,日本(FujuPhoto Film Co.,Japan))分析了中性脂肪、总胆固醇及高密度胆固醇,低密度胆固醇用霍德华(Friedwald)等(1972)的计算式来计算。血浆内胰岛素量是利用小鼠胰岛素酶联免疫检测试剂盒(Mouse insulin ELISA kit)(西巴亚吉株式会社,日本(Shibayagi Co.,Japan))来测定的。在-20℃下冷冻保管部分血浆之后用于测定。采血之后,解剖实验动物,摘除肝、肾脏及脾脏,并测定重量。用0.15M的NaCl清洗摘除的肝,并用滤纸来去除杂质之后,获取5g的肝放入4.5ml的50mM钾磷酸盐缓冲液(potassium phosphate buffer)(pH7.0)中,并用均质器来进行粉碎。在4℃、13000×g下,对粉碎的悬浮液进行4分钟离心分离之后,获取上清液,在-20℃下冷冻保管之后用于测定。
统计分析
利用社会科学统计程序(SPSS program)(ver.10.0)来处理资料。对各项目计算出平均(mean)及平均的标准偏差(standard deviation,SD)。组内前后之差利用了配对t检验(paired t-test),组间之差在p=0.05水平下,单向方差分析(one-way ANOVA)和具体的事后检验利用邓肯多重范围检验(Duncan′smultiple range test)来检验类似性。
实验结果
生物体外(In vitro)实验
不同分子量的固体重量及产率
基于超滤得到的不同分子量丝肽片段的固体重量和产率如表3所示。
分子量为10000以上的片段(28.25g)的产率为56.69%,分子量为3000至10000之间的片段(13.44g)的产率为26.96%,分子量为1000至3000之间(4.40g)和1000以下的片段(3.75g)的产率分别为8.82%和7.52%。
(表3)基于超滤得到的不同分子量丝肽片段的固体重量和产率
片段 | 重量(g) | 产率(%) |
>10kDa | 28.25 | 56.69 |
3~10kDa | 13.44 | 26.96 |
3~1kDa | 4.40 | 8.82 |
<1kDa | 3.75 | 7.52 |
总计(Total) | 49.83 | 100 |
不同分子量的氨基氮含量
不同分子量的丝肽片段的氨基氮含量如图1所示。
氨基氮作为蛋白质分解为氨基酸的过程中的中间产物,是指在氨基酸中以游离氨基存在的氮的化学形态。因此,氨基氮也被用作表示带有氨基末端的化合物总量的食品的质量指标项目。在丝肽片段中分子量为10000以上和1000以下时,氨基氮含量显示为最高。
不同分子量的α-葡糖苷酶(α-glucosidase)活性抑制率
不同分子量的丝肽片段的α-葡糖苷酶(α-glucosidase)活性抑制率如图4所示。碳水化合物被唾液的淀粉酶(amylase)和膵脏的淀粉酶(amylase)部分水解而形成低聚糖。该低聚糖通过在十二指肠和小肠的粘膜上皮细胞的刷状缘(brush border)存在的α-葡糖苷酶(α-glucosidase)重新进行水解,而形成单糖类之后被吸收。由此,如果通过抑制α-葡糖苷酶(α-glucosidase)的活性来抑制十二指肠和小肠中的小糖类分解,就能阻断血糖急剧上升(Joubert et al.,1987)。因此,α-葡糖苷酶(α-glucosidase)活性抑制率在调节血糖时用作主要的指标。作为将α-葡糖苷酶活性抑制50%的浓度的IC50在分子量为1000以下时显示为213.56mg/ml,为最低,这是相比其他大小的分子量片段小2倍至3倍左右的数值。即,分子量为1000以下的片段相比其他大小的分子量片段,α-葡糖苷酶(α-glucosidase)活性抑制力十分强,这可以解释为丝肽的抗糖尿病活性物质主要包含在分子量为1000以下的低分子化合物中。
(表4)不同分子量的丝肽片段的α-葡糖苷酶(α-glucosidase)活性抑制率
片段 | 用于α-葡糖苷酶活性的IC50(mg/ml) |
>10kDa | 783.53 |
3~10kDa | 485.59 |
3~1kDa | 455.44 |
<1kDa | 213.56 |
分子量为1000以下的片段的凝胶过滤
通过凝胶过滤重新对α-葡糖苷酶(α-Glucosidase)活性抑制力卓越的分子量为1000以下的片段进行分离之后,通过三硝基苯磺酸(TNBS)方法在340nm下测定这些片段的吸光度的图表如图2所示。分别将凝胶过滤片段编号28-33指定为F1、将编号34-39指定为F2、将编号40-44指定为F3、将编号45-49指定为F4、以及将编号50-56指定为F5来进行分类。
凝胶过滤片段的产率、氨基氮含量及α-葡糖苷酶(α-glucosidase)活性抑制率
对于分子量为1000以下的凝胶过滤片段的产率、氨基氮含量及α-葡糖苷酶(α-glucosidase)活性抑制率如表5所示。就产率而言,F1为33.7%,为最高,其次是F2(23.7%)、F3(10.7%)、F4(5.7%)及F5(3.4%)。相反,氨基氮含量与产率表现出相反的倾向,F5为269.6μg/mg,为最多,其次是F4为56.1μg/mg、F3为47.5μg/mg及F2为24.6μg/mg,F1为0.9μg/mg,表现出几乎不含氨基氮。作为测定抗糖尿病的指标的α-葡糖苷酶(α-glucosidase)抑制率在相同的浓度(150mg/ml)下,F3(61.0%)和F4(76.5%)显示为最高,而且在分子量为1000以下时,F3和F4片段表现出血糖降低作用优秀。
(表5)对于分子量为1000以下的凝胶过滤片段的产率、氨基氮含量及α-葡糖苷酶(α-glucosidase)活性抑制率
F3和F4片段的α-葡糖苷酶(α-glucosidase)活性抑制
F3和F4片段的不同浓度的α-葡糖苷酶(α-glucosidase)活性抑制率如图3所示。α-葡糖苷酶(α-glucosidase)活性抑制率在F3和F4片段中,直至大约60mg/ml为止,均随着浓度增加而表现出直线的增加倾向,从60mg/ml以上开始表现出增加程度不大。F3和F4片段的IC50分别为90.80mg/ml、37.25mg/ml,并表现出F4相比F3,α-葡糖苷酶(α-glucosidase)活性抑制力更高。
F4-1和F4-2片段的α-葡糖苷酶(α-glucosidase)活性抑制及F4-2片段的氨基酸序列
如图4所示,再将F4片段划分为F4-1和F4-2之后,测定了片段的α-葡糖苷酶(α-glucosidase)活性抑制率(表6)。在1mg/ml浓度下,F4-1和F4-2分别表现出18%和34%的α-葡糖苷酶(α-glucosidase)的抑制活性。利用蛋白质测序系统(protein sequencing system)来确认表现出α-葡糖苷酶(α-glucosidase)的抑制活性的F4-1和F4-2片段的氨基酸序列的结果(表6)表明,F4-1片段为GEY,F4-2为GYG。
(表6)F4-1和F4-2片段的氨基酸序列及α-葡糖苷酶活性抑制
片段 | α-葡糖苷酶的抑制率% | 氨基酸序列 | 分子量 |
F4-1 | 18 | Gly-Glu-Tyr | 367 |
F4-2 | 34 | Gly-Tyr-Gly | 295 |
生物体内(In vivo)实验
胰岛素依赖性糖尿病模型动物研究
体重增加率
图5表示第一型糖尿病模型动物的7周期间的体重增加率。
正常对照组(control)及糖尿病对照组(DM control)给链脲佐菌素-糖尿病大鼠(streptozotocin-diabetic rats)投用盐水(saline),SP0.1g/kg(SP-1)给链脲佐菌素-糖尿病大鼠投用0.1g/kg/天丝肽,SP0.2g/kg(SP-2)给链脲佐菌素-糖尿病大鼠投用0.2g/kg/天丝肽,由此求出8只大鼠的标准偏差值。
其结果,如图5所示,相比正常对照组的体重增加率2.05g/天,糖尿病大鼠的体重增加率均小于1g/天(糖尿病对照组:0.29g/天,SP-1组:0.32g/天,SP-2组:0.51g/天),并且表现出显著小(p<0.05)。
丝肽投用组相比糖尿病对照组体重增加率更高,表现出因糖尿病所致的体重下降现象出现的次数相对少,但并不是统计学上的显著性水平。图6代表性地表示糖尿病对照组和丝肽投用组的体重差异。
血糖变化
在7周期间,以1周为间隔测定的血糖变化结果如图7所示。
正常对照组(control)及糖尿病对照组(DM control)给链脲佐菌素-糖尿病大鼠(streptozotocin-diabetic rats)投用盐水(saline),SP0.1g/kg(SP-1)给链脲佐菌素-糖尿病大鼠投用0.1g/kg/天丝肽,SP0.2g/kg(SP-2)给链脲佐菌素-糖尿病大鼠投用0.2g/kg/天丝肽,从而求出8只大鼠的标准偏差值。
查看结果可知,到处置5周(35天)为止,糖尿病对照组和丝肽投用组几乎不存在血糖差异,但是从处置5周(35天)后开始丝肽投用组的血糖相比糖尿病对照组的血糖显著低(p<0.05)。尤其是,处置第6周(42天)的糖尿病对照组的血糖为261.60mg/dl,SP-1组和SP-2组分别为203.25mg/dl、205.75mg/dl,处置第7周(49天)的糖尿病对照组的血糖为343.00mg/dl,SP-1组和SP-2组分别为233.50mg/dl、178.38mg/dl,由此表现出显著性差异(p<0.05),从而能够确认丝肽的生体内血糖降低作用。
糖耐量检查
针对第一型糖尿病模型糖耐量检查的结果如图8所示。
正常对照组(control)及糖尿病对照组(DM control)给链脲佐菌素-糖尿病大鼠(streptozotocin-diabetic rats)投用盐水(saline),SP0.1g/kg(SP-1)给链脲佐菌素-糖尿病大鼠投用0.1g/kg/天丝肽,SP0.2g/kg(SP-2)给链脲佐菌素-糖尿病大鼠投用0.2g/kg/天丝肽,从而求出8只大鼠的标准偏差值。
其结果表明,投用葡萄糖(Glucose)经过120分钟之后,糖尿病对照组的血糖为178.50mg/dl,其相比初期血糖得到上升,在丝肽投用组中,SP-1组的血糖为168.00mg/dl,SP-2组的血糖为164.00mg/dl,处于上升的状态,虽然这些状态表示相比糖尿病对照组更低的血糖上升,但并不是统计学上的显著性水平。
食物摄取
7周期间的食物摄取量如图9所示。
正常对照组(control)及糖尿病对照组(DM control)给链脲佐菌素-糖尿病大鼠(streptozotocin-diabetic rats)投用盐水(saline),SP0.1g/kg(SP-1)给链脲佐菌素-糖尿病大鼠投用0.1g/kg/天丝肽,SP0.2g/kg(SP-2)给链脲佐菌素-糖尿病大鼠投用0.2g/kg/天丝肽,从而求出8只大鼠的标准偏差值。
7周期间的食物摄取如图9所示,糖尿病鼠(糖尿病对照组:31.86g/天,SP-1组:33.61g/天,SP-2组:32.49g/天)的摄取量相比正常对照组(25.77g/天)的摄取量显著多(p<0.05),但由于糖尿病对照组和丝肽投用组之间未出现摄取量差异,因此未能观察到丝肽对于因糖尿病而增加的摄取量的影响。
脏器重量
相对于体重100g的肾脏、肝及脾脏的重量如图10所示。
正常对照组(control)及糖尿病对照组(DM control)给链脲佐菌素-糖尿病大鼠(streptozotocin-diabetic rats)投用盐水(saline),SP0.1g/kg(SP-1)给链脲佐菌素-糖尿病大鼠投用0.1g/kg/天丝肽,SP0.2g/kg(SP-2)给链脲佐菌素-糖尿病大鼠投用0.2g/kg/天丝肽,从而求出8只大鼠的标准偏差值。
其结果表明,就肾脏和肝重量而言,糖尿病鼠相比正常对照组显著多(p<0.05),但是与糖尿病对照组和丝肽投用组不存在差异。并且,所有大鼠的脾脏均为每100g体重表现出0.20g以下,未出现组间差异,丝肽未对脏器重量造成影响,因此,可视为丝肽对所测定的脏器安全。
血中脂质浓度
血浆的脂肪成分的浓度如图11所示。
正常对照组(control)及糖尿病对照组(DM control)给链脲佐菌素-糖尿病大鼠(streptozotocin-diabetic rats)投用盐水(saline),SP0.1g/kg(SP-1)给链脲佐菌素-糖尿病大鼠投用0.1g/kg/天丝肽,SP0.2g/kg(SP-2)给链脲佐菌素-糖尿病大鼠投用0.2g/kg/天丝肽,从而求出8只大鼠的标准偏差值。
丝肽投用组相比糖尿病对照组,总胆固醇、中性脂肪及低密度胆固醇的含量更低,高密度胆固醇含量更高,由此表现出丝肽具有改善血液脂肪成分的效果可能性,但并不是统计学上的显著性水平。
胰岛素非依赖性糖尿病模型动物实验
体重增加率
第二型糖尿病模型的体重增加率如图12所示。
正常对照组(control)及糖尿病对照组(DM control)给db/db小鼠(db/dbmouse)投用盐水(saline),SP0.1g/kg(SP-1)给db/db小鼠投用0.1g/kg/天丝肽,SP0.2g/kg(SP-2)给db/db小鼠投用0.2g/kg/天丝肽,从而求出8只小鼠的标准偏差值。
糖尿病鼠(糖尿病对照组:0.45g/gay,SP-1组:0.46g/gay,SP-2组:0.46g/gay)相比正常对照组(0.10g/天),表现出体重增加率显著大(p<0.05)。但是对于糖尿病鼠来说,未因投用丝肽而发生体重增加的变化。图13代表性地表示正常对照组和糖尿病对照组及丝肽投用组的鼠的体重差异。
血糖变化
处置前和处置8周后的血糖如图14所示。
正常对照组(control)及糖尿病对照组(DM control)给db/db小鼠(db/dbmouse)投用盐水(saline),SP0.1g/kg(SP-1)给db/db小鼠投用0.1g/kg/天丝肽,SP0.2g/kg(SP-2)给db/db 小鼠投用0.2g/kg/天丝肽,从而求出8只小鼠的标准偏差值。
就初期血糖而言,糖尿病对照组(154.75mg/dl)和丝肽投用组(SP-1组:134.20mg/dl,SP-2组:136.40mg/dl)在统计学上未出现差异,但是处置8周后,丝肽投用组(SP-1组:154.40mg/dl,SP-2组:134.00mg/dl)相比糖尿病对照组(217.00mg/dl),虽表现出显著低的水平(p<0.05),但这是在统计学上与正常对照组(137.00mg/dl)的血糖相同的水平(p<0.05)。因此,可见,丝肽针对第二型糖尿病表现出血糖降低作用。
糖耐量检查
关于口服糖耐量检查的结果如图15所示。
正常对照组(control)及糖尿病对照组(DM control)给db/db 小鼠(db/dbmouse)投用盐水(saline),SP0.1g/kg(SP-1)给db/db小鼠投用0.1g/kg/天丝肽,SP0.2g/kg(SP-2)给db/db 小鼠投用0.2g/kg/天丝肽,从而求出8只小鼠的标准偏差值。
糖尿病对照组投用葡萄糖(glucose)之后,在120分钟内出现血糖继续上升的现象,但是丝肽投用组如同正常对照组一样,投用葡萄糖(glucose)之后,经过30分钟后出现最高值血糖,随后血糖降低。投用葡萄糖(Glucose)之后,经过120分钟后,糖尿病对照组的血糖为267.33mg/dl,相比初期血糖,表现出最高的血糖上升,相反,在丝肽投用组中,SP-1组的血糖为84.33mg/dl,SP-2组的血糖为85.25mg/dl,相比糖尿病对照组,表现出显著低的血糖上升,经过180分钟后,糖尿病对照组的血糖为161.00mg/dl,依然表现出高血糖,在丝肽投用组中,SP-1组的血糖为26.00mg/dl,SP-2组的血糖为22.50mg/dl,相比糖尿病对照组,表现出显著低的血糖上升(p<0.05),这是在统计学上与正常对照组的血糖上升相应的数值(p<0.05)。因此,通过糖耐量检查表示,丝肽对第二型糖尿病的糖耐量功能的提高造成影响。
食物摄取
8周期间的食物摄取量如图16所示。
正常对照组(control)及糖尿病对照组(DM control)给db/db小鼠(db/dbmouse)投用盐水(saline),SP0.1g/kg(SP-1)给db/db小鼠投用0.1g/kg/天丝肽,SP0.2g/kg(SP-2)给db/db小鼠投用0.2g/kg/天丝肽,从而求出8只小鼠的标准偏差值。
其结果如图16所示,糖尿病鼠(糖尿病对照组:5.85g/天,SP-1组:5.61g/天,SP-2组:5.64g/天)相比正常对照组(4.06g/天),摄取量显著地多(p<0.05),糖尿病对照组和丝肽投用组之间的摄取量不发生差异,如同第一型糖尿病实验一样,未观察到丝肽对于因糖尿病而增加的摄取量的影响。
脏器重量
对于体重100g的肾脏和肝重量如图17所示。
正常对照组(control)及糖尿病对照组(DM control)给db/db小鼠(db/dbmouse)投用盐水(saline),SP0.1g/kg(SP-1)给db/db小鼠投用0.1g/kg/天丝肽,SP0.2g/kg(SP-2)给db/db小鼠投用0.2g/kg/天丝肽,从而求出8只小鼠的标准偏差值。
其结果,就肾脏和肝重量而言,糖尿病鼠相比正常对照组更小,尤其是,糖尿病鼠(糖尿病对照组:0.78g,SP-1组:0.71g,SP-2组:0.81g)的肾脏相比正常对照组(1.36g)表现出显著少(p<0.05),由此表现出因糖尿病而致使肾脏重量减少。所有糖尿病鼠之间未出现肾脏和肝的差异,因此,丝肽如同第一型糖尿病模型,表现出不对脏器重量造成影响。
血中脂质浓度
血浆的脂肪成分的浓度如图18所示。
正常对照组(control)及糖尿病对照组(DM control)给db/db小鼠(db/dbmouse)投用盐水(saline),SP0.1g/kg(SP-1)给db/db小鼠投用0.1g/kg/天丝肽,SP0.2g/kg(SP-2)给db/db小鼠投用0.2g/kg/天丝肽,从而求出8只小鼠的标准偏差值。
其结果,丝肽投用组相比糖尿病对照组,总胆固醇、中性脂肪及低密度胆固醇的含量更低,高密度胆固醇含量更高,如同第一型糖尿病模型一样,表现出丝肽具有改善血液脂肪成分的效果的可能性,但并不是统计学上的显著性水平。
糖尿病模型动物的胰岛素实验
胰岛素依赖性糖尿病诱发模型动物
第一型糖尿病诱发模型的血浆内胰岛素浓度如图19所示。
正常对照组(control)及糖尿病对照组(DM control)给链脲佐菌素-糖尿病大鼠(streptozotocin-diabetic rats)投用盐水(saline),SP0.1g/kg(SP-1)给链脲佐菌素-糖尿病大鼠投用0.1g/kg/天丝肽,SP0.2g/kg(SP-2)给链脲佐菌素-糖尿病大鼠投用0.2g/kg/天丝肽,从而求出8只大鼠的标准偏差值。
如图19所示,就胰岛素而言,丝肽投用组(SP-1组:0.685ng/ml,SP-2组:0.651ng/ml)相比糖尿病对照组(0.586ng/ml)更高,但并不是统计学上的显著性水平。因此,对于第一型糖尿病来讲,丝肽表现出促进胰岛素分泌的倾向,这可视为具有第一型糖尿病的抗糖尿病活性的可能性。
胰岛素非依赖性糖尿病模型动物
第二型糖尿病模型的血浆内胰岛素浓度如图20所示。
正常对照组(control)及糖尿病对照组(DM control)给db/db小鼠(db/dbmouse)投用盐水(saline),SP0.1g/kg(SP-1)给db/db小鼠投用0.1g/kg/天丝肽,SP0.2g/kg(SP-2)给db/db小鼠投用0.2g/kg/天丝肽,从而求出8只大鼠的标准偏差值。
如图20所示,丝肽投用组(SP-1组:1.72ng/ml,SP-2组:1.12ng/ml)相比糖尿病对照组(2.7ng/ml)表现出显著低(p<0.05),这可解释为通过加强胰岛素作用来提高胰岛素抵抗性。
在本实验中,表示了如下结果:第一型糖尿病模型通过丝肽促进了胰岛素分泌,第二型糖尿病模型通过丝肽加强胰岛素作用来降低血浆内胰岛素浓度。
基于合成肽进行的糖耐量检查(Glucose tolerance test)
通过α-葡糖苷酶抑制实验来评价被确认为丝肽的活性物质的肽GEY及GYG的抗糖尿病活性时,采用与GEY类似的Gly-Glu(GE)来代替GEY而进行实验。为了评价抗糖尿病活性,连续5天将40mg/kg的链脲佐菌素(streptozotocin)投用到ICR小鼠(20g,4周龄,雄性)的腹腔内,来诱发糖尿病之后使用于实验。糖耐量检查如下地进行,为了进行实验,给绝食12小时的小鼠分别口服GYG(10mg/kg,50mg/kg)及GE(100mg/kg,200mg/kg)之后经过30分钟时,口服葡萄糖(2.5g/kg),按不同时间段测定血糖。进行糖耐量检查(Glucose tolerance test)的结果如图21所示。
正常对照组(control)及糖尿病对照组(DM control)给链脲佐菌素-糖尿病大鼠(streptozotocin-diabetic rats)投用盐水(saline),GYG-1及GYG-2给链脲佐菌素-糖尿病大鼠分别投用10mg/kg及50mg/kg的合成肽(Gly-Tyr-Gly),GE-1及GE-2给链脲佐菌素-糖尿病大鼠分别投用100mg/kg及200mg/kg的合成肽GE(Gly-Glu),从而求出5只大鼠的标准偏差值。
其结果,表现出直到投用葡萄糖后经过90分钟为止血糖逐渐增加之后徐徐减少的倾向,口服10mg/kg及50mg/kg的GYG的实验组(GYG-1&GYG-2)相比糖尿病诱发对照组(DM-control),血糖减少倾向更明显。尤其是,与口服10mg/kg的GYG的时候相比,在口服50mg/kg的GYG的情况下,血糖的减少幅度更高,但未出现显著性差异。
相比GYG组,口服100mg/kg及200mg/kg的GE口服组使用较多的量,如图22所示,如同GYG投用组一样,表现出经过90分钟后血糖减少的倾向,在100mg/kg的GE口服组(GE-1)和200mg/kg的GE投用组(GE-2)之间出现的糖尿病减少效果之差甚微。
根据以上的实验结果,推定GYG和GE具有抗糖尿病活性,GYG相比GE,血糖降低效果更加有效。
基于GYG合成肽的抗糖尿效果
试样的溶解度
所合成的两个三肽Gly-Tyr-Gly(GYG)及Gly-Glu-Tyr(GEY)的溶解度在蒸馏水的情况下,溶解度较低,但在二甲基亚砜(DMSO:Dimethyl Sulfoxide)的情况下,溶解度较高。因此,在细胞水平下进行的血糖调节能力确认实验中,将试样溶解在二甲基亚砜中使用。
细胞毒性
将试样按不同浓度(1000μM至62.5μM)处理在3T3-L1细胞株(adipocyte)来观察细胞毒性的结果如图23所示。在以1000μM的浓度进行处理时,观察到GYG及GEY等两种肽均具有毒性。因此,随后,将血糖调节能力的最高处理浓度设定为500μM。
葡萄糖摄取活性(Glucose uptake activity)
所合成的两种肽Gly-Tyr-Gly(GYG)及Gly-Glu-Tyr(GEY)的葡萄糖摄取(glucose uptake)能力如图24所示。虽然在125μM下未观察到,但在250μM和500μM下能够确认具有葡萄糖摄取活性(glucose uptake activity)。尤其是,在500μM的GYG肽的情况下,确认了与处理10nM的胰岛素时类似的活性。在使用于临床上的PG的情况下,处理2nM时也能观察到活性,处理20nM时能够确认与处理10nM胰岛素时类似的活性。
甘油三酯蓄积(Triglyceride(TG)accumulation)
观察了所合成的两种肽Gly-Tyr-Gly(GYG)及Gly-Glu-Tyr(GEY)抑制TG蓄积在脂肪细胞内的能力。其结果,照片资料如图25所示,图表如图26所示。在两种肽Gly-Tyr-Gly(GYG)及Gly-Glu-Tyr(GEY)均以250μM的浓度进行处理时,确认了脂肪球的蓄积减少。
Claims (9)
1.一种糖尿病治疗或预防用组合物,其特征在于,将作为利用蛋白质水解酶来萃取的丝肽的抗糖尿病活性物质的、平均分子量为1000以下的丝肽作为有效成分。
2.一种糖尿病治疗或预防用组合物,其特征在于,将作为利用蛋白质水解酶来萃取的丝肽的抗糖尿病活性物质的、平均分子量为200至400的丝肽作为有效成分。
3.一种糖尿病治疗或预防用组合物,其特征在于,将包含Gly-Tyr-Gly序列的抗糖尿病活性物质作为有效成分。
4.一种糖尿病治疗或预防用组合物,其特征在于,将包含Gly-Glu-Tyr序列的抗糖尿病活性物质作为有效成分。
5.一种糖尿病治疗或预防用组合物,其特征在于,将包含Gly-Glu序列的抗糖尿病活性物质作为有效成分。
6.根据权利要求3至5中的任一项所述的糖尿病治疗或预防用组合物,其特征在于,上述抗糖尿病活性物质来源于丝肽。
7.根据权利要求6所述的糖尿病治疗或预防用组合物,其特征在于,上述丝肽是利用蛋白质水解酶来萃取的。
8.根据权利要求6所述的糖尿病治疗或预防用组合物,其特征在于,上述丝肽的抗糖尿病活性物质是平均分子量为1000以下的丝肽。
9.根据权利要求6所述的糖尿病治疗或预防用组合物,其特征在于,上述丝肽的抗糖尿病活性物质是平均分子量为200至400的丝肽。
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