[發明專利]電壓門控質子通道Hv1在治療糖尿病中的功能和應用

在審

• 申請號: 201611006272.8
• 申請日: 2016-11-16
• 公開（公告）號: CN108066775A
• 公開（公告）日: 2018-05-25
• 發明（設計）人: 李樹杰;王旭東;秦繼偉;奚旺;呂己莉;左偉巖
• 申請（專利權）人: 南開大學
• 主分類號: A61K49/00
• 分類號: A61K49/00;A61K48/00;A61K45/00;A61P3/10
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本發明公開了電壓門控質子通道Hv1蛋白在糖尿病產生過程中的作用，建立的良好的糖尿病鼠模型，屬于醫學領域。通過研究Hv1蛋白，與野生型C57小鼠對比，發現HV1基因敲除小鼠的空腹血糖水平明顯高于對照組，即有高血糖癥。腹腔注射葡萄糖耐量實驗發現Hv1基因敲除小鼠對葡萄糖的耐受能力明顯減弱，而且小鼠響應葡萄糖產生胰島素的能力變弱，一相分泌消失。通過腹腔注射胰島素實驗發現小鼠沒有明顯的胰島素抵抗。通過腹腔注射精氨酸實驗發現Hv1敲除小鼠胰島素分泌能力減弱，但仍具有一相分泌能力，這和人類的2型糖尿病特征相同。這些結果表明Hv1基因敲除會導致2型糖尿病。這種小鼠可以作為一種自發性糖尿病模型供于研究應用。針對Hv1的功能，可用于制備預防，緩解和/或治療糖尿病的藥物。

技術領域

本發明屬于基因的功能與應用領域，特別涉及建立電壓門控質子通道Hv1敲除小鼠作為糖尿病模型小鼠，Hv1作為藥物標靶在篩選治療糖尿病疾病的藥物中應用，以及Hv1的激活劑在制備和/或篩選預防，緩解和/或治療糖尿病疾病的藥物中的應用。

背景技術

糖尿病是嚴重危害人民健康的代謝性疾病。在過去的二三十年里，糖尿病患者數量已經翻倍。在2010年，我國糖尿病患病率已經超過10%，而世界范圍內2.85億人口患有糖尿病，其中90%患者為II型糖尿病，預計到2030年全球糖尿病患者數量將增加到4.39億。糖尿病病人長時間的血糖控制不理想可引起多系統持續損害，是嚴重威脅人類健康的全球性問題。全社會在糖尿病的研究上投入了巨大的人力和財力，關于糖尿病及其并發癥的病因。發病機制尚未完全闡明，預防和治療都有待于完善。

世界衛生組織按糖尿病病因和發病機制將其大致分為I型糖尿病，II型糖尿病，特殊類型糖尿病和妊娠期糖尿病。II型糖尿病又稱非胰島素依賴型糖尿病，約占糖尿病總人數的90%以上。因此對II型糖尿病的研究顯得格外重要。其中嚙齒動物模型由于其繁殖周期短，來源方便，貼近人類發病機理，是最常用的動物模型。但是目前國際上原發性糖尿病小鼠模型種類稀少，多數研究者不得不利用藥物來制造糖尿病模型鼠。藥物造模不易于操作，不規范，且成功率低。因此開發一種新的自發性糖尿病小鼠模型十分重要。

電壓門控質子通道是一種依賴細胞膜電位或細胞內外pH值來調節的對質子具有特異選擇性的質子通道。Hv1對質子具有高選擇性和高電導率，該通道活性依賴于細胞膜電位和細胞內外的pH值，另外溫度與氘元素對該通道蛋白的質子電導率和門控動力學機制也具有較大的影響[1]。Hv1在巨噬細胞呼吸爆發（respiratory burst）過程中把NADPH氧化酶（NOX)產生的H+離子排出細胞內從而維持細胞內恒定的pH值和NOX蛋白的活性[1,2], Hv1也被發現在精子中表達，維持精子內恒定的pH值，對精子的活性起至關重要的作用[3]. 微摩爾量級的二價金屬離子(如：Zn2+、Cd2+)對Hv1的活性有明顯的抑制作用[1,4]，同時油酸、花生四烯酸等對該通道有明顯的激活作用[3]。和電壓門控鉀通道相比，Hv1只含有電壓傳感結構域（VSD）沒有膜孔結構域[5]。Hv1形成二聚體，并且每個亞基含有自己的傳輸質子的孔隙[6-8]。Hv1胞內C端結構域形成超螺旋二聚體結構，該結構域不但是整體蛋白形成二聚體的必要結構域，并且對Hv1在細胞膜上的定位起決定性作用[9,10]。

參考文獻：

1.T.E. Decoursey, Voltage-gated proton channels and other proton transferpathways. Physiol. Rev., 83, 475-579 (2003)。