一种实验性药物成分可能预防和治疗一些糖尿病并发症,例如伤口愈合不良和严重炎症。新的研究表明,这种药物成分的作用与血糖控制无关,适用于小鼠和人类细胞。
糖尿病护理的基石是通过饮食和锻炼来控制血糖,保持健康体重,并注射胰岛素帮助将葡萄糖从血液中转移。但是,尽管将血糖水平维持在目标范围内 可以减少糖尿病并发症 的发生几率,但这并不能完全消除风险。
“糖尿病的并发症——实际上是让人们生病、缩短寿命并使人感到不适的问题——仅通过严格控制血糖才能部分缓解,”研究合著者 安·玛丽·施密特博士 说,她是纽约大学格罗斯曼医学院的医学教授,也是纽约大学朗格尼健康糖尿病研究项目的主任。
这引发了人们对糖尿病并发症其他可能驱动因素及其治疗的思考。
几十年来,施密特及其同事一直在寻求回答这些问题,他们的努力促成了一种新实验药物的研发。在他们最新的研究中,这项研究发表于十月的期刊 Cell Chemical Biology,团队测试了该药物对实验小鼠和人类细胞的效果。
结果显示,这种药物在限制或预防糖尿病的多种并发症方面具有“巨大潜力”,匹兹堡大学病理学助理教授蒂莫西·帕金斯在对这项研究的评论中提到。
从源头阻止并发症的发生
这种新药物化合物针对一种叫做RAGE的蛋白质,它与另一种叫做DIAPH1的蛋白质相互作用。施密特及其同事们在1990年代首次描述了RAGE,发现它在糖尿病的血管并发症中起着重要作用,例如心脏病。
RAGE蛋白存在于多种类型的细胞中,包括免疫细胞和衬里血管的细胞。它跨越细胞膜,一端与细胞外的物质相互作用,另一端则将信号传递到细胞内部。蛋白质的外部部分与高级糖基化终产物(AGEs)相互作用——这些是附着有糖分的蛋白质。
施密特在《生活科学》中表示,"一旦这些蛋白质附着上去,就会获得一种功能,能够扰动并损害内皮细胞,这些细胞衬里着我们身体的每一条血管。"已知AGEs在正常衰老过程中在体内积累,并且在某些慢性疾病的情况下,比如糖尿病,它们的积累速度会比正常情况更快。
RAGE是“高级糖基化终产物受体”的缩写,它会因这种糖衣蛋白的积累而被激活,从而引发细胞内部的有害变化,包括加剧炎症的过程。研究发现,这些变化依赖于RAGE与细胞内另一种蛋白质DIAPH1的相互作用。(研究小组曾尝试阻止AGEs与RAGE结合,但未能成功。)
在共同作者 亚历山大·谢赫特曼,纽约州立大学阿尔巴尼分校的结构生物学家的指导下,研究人员更仔细地研究了 RAGE 和 DIAPH1 的相互作用。他们建立了一个详细的模型,展示了在 AGEs 存在的情况下这两种蛋白质如何相互作用,并研究了这种相互作用对细胞的后续影响。
他们显示,在正常状态下,DIAPH1 开始时就像是被激活的刹车,抑制了它的活性,但在与 RAGE 相互作用后,这些刹车被撕掉。施密特指出,这种情况的全部后果尚不清楚,但根据我们所知,它“似乎具有病理性后果”。
施密特、谢赫特曼及其团队之前曾寻找能够阻断 RAGE 和 DIAPH1 相互作用的分子。 在 58,000 种分子中,团队锁定了一种看起来很有前景的分子,并在初步的小鼠实验中发现它抑制了糖尿病并发症 如肾病和心脏缺血。该原始分子的一个类似物被用于这项新研究,因为测试显示它的安全性更好。
在1型糖尿病患者的细胞中,该药物阻止了RAGE与DIAPH1之间的相互作用,并随后减少了炎症信号。在患有糖尿病的实验小鼠身上局部涂抹该化合物,有助于减轻炎症并加速伤口愈合。研究人员还表明,当口服给药时,该药物可以减少过敏小鼠的炎症,但他们并未在糖尿病小鼠中测试这种口服给药方式。
展望未来,研究RAGE在多种细胞类型中的作用是非常重要的,因为它在不同类型的细胞中可能发挥不同的作用,Perkins在他的评论中指出。
在这个药物能在人类身上测试之前,还需要做很多工作,包括在实验动物中进行更多的测试,Schmidt强调。但她建议,如果该药物获得批准,患者最好在确诊糖尿病后就尽快使用。理想情况下,RAGE治疗应与严格的血糖控制相结合,以防止AGEs的积累引发雪球效应,她说。你会想要“减轻不断产生更多AGEs的恶性循环”,她说。
除了糖尿病,Perkins指出,RAGE还与肺部的炎症性疾病相关,比如哮喘和慢性阻塞性肺病(COPD)。他建议,这些可能是药物干扰RAGE-DIAPH1相互作用的其他有帮助的情境。
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