高产α-葡萄糖苷酶抑制剂菌株的筛选及鉴定开题报告.doc

高产α-葡萄糖苷酶抑制剂菌株的筛选及鉴定开题报告
1研究背景综述
1.1引言
糖尿病(DM，DiabetesMellitus)是一种多病因的代谢疾病，其特点是餐后高血糖，餐后高血糖是由于胰腺的B细胞分泌的胰岛素减少或胰岛素敏感性的降低所引起的，高血糖能进一步抑制胰腺分泌胰岛素，减少胰岛素调节外周组织葡萄糖吸收的能力，伴随因胰岛素(Insulin)分泌及作用缺陷引起的糖，脂肪和蛋白质代谢紊乱。随着患糖尿病时间的延长，导致眼、肾、神经、血管和心脏等组织器官的慢性并发症，以致最终发生失明、尿毒症、脑中风、心肌梗塞等，最后危及生命[1]。
世界卫生组织（WHO）预测2000-2030年全球人口数将增加37％，而糖尿病患者人数将增加114％[2]。2000年全球共有1.5亿糖尿病患者，其中我国有2000多万患者，为世界第二[3]。国际糖尿病联盟(IDF)估计糖尿病的患病人数将从2007年的2.4亿增加至2025年的3.8亿[4]。
中国2007-2008年全国性调查显示，我国存在9240万糖尿病患者和4820万糖尿病前期患者，糖尿病患病率增长超过IDF的预测[5]。
糖尿病患者在空腹下血糖高于常人，进餐后血糖峰值高于正常人，血糖升高持续时间比正常人显著延长。高血糖状态使胰岛B细胞功能降低，胰岛素敏感性下降，且与糖尿病并发症密切相关[6]，因此，控制餐后血糖是治疗及预防糖尿病的关键。目前，治疗糖尿病的主要药物有胰岛素增敏剂（如噻唑烷酮类药物）、胰岛素分泌促进剂（如磺酰脲类药物）、胰岛素及胰岛素类似物、α-葡萄糖苷酶抑制剂等[7]，前几种传统药物虽能达到短时间降血糖的目的，但长期使用会加速胰岛组织老化。α-葡萄糖苷酶抑制剂是治疗糖尿病的新途径，目前有阿卡波糖（Acarbose）、伏格列波糖（Voglibose）和米格列醇（Miglitol）三种α-葡萄糖苷酶抑制剂应用与临床，取得了较好的疗效，被认为是治疗Ⅱ型糖尿病的首选药物和Ⅰ型糖尿病的辅助药物[8]。
1.2α-葡萄糖苷酶抑制剂
1.2.1α-葡萄糖苷酶
α-葡萄糖苷酶（α-glucosidase）主要由唾液和胰液中的α-淀粉酶及小肠上皮绒毛刷状缘上的麦芽糖酶、异麦芽糖酶、α-临界糊精、蔗糖酶、乳糖酶等，能够从含有α-葡萄糖苷键底物的非还原端催化水解α-葡萄糖基，参与机体食物的消化、糖蛋白的生物合成、多糖及糖复合物的合成与分解代谢等过程[9]。
1.2.2α-葡萄糖苷酶抑制剂的作用原理
α-葡萄糖苷酶抑制剂是糖苷水解酶抑制剂，能够抑制人体小肠上皮绒毛膜刷状缘上双糖酶的生物活性。Palus等于1970年首次从微生物代谢产物中分离得到具有抑制寡糖酶活性的化合物，William-Olsson等研究发现，环己糖醇及氨基糖所构成的假双糖结构（acarviosine）为抑制α-葡萄糖苷酶活性中心的必需部分，在假双糖结构两侧或一侧连接不同数目的葡萄糖分子（见图1.1），化合物中连接的葡萄糖分子数目与其抑制作用强度相关[10]。能够在寡糖与α-葡萄糖苷酶结合位点与α-葡萄糖苷酶竞争性结合，抑制α-葡萄糖苷酶活性，导致D-葡萄糖生成量减少，延缓碳水化合物消化时间，从而降低餐后血糖浓度峰值，达到控制血糖的目的[11]。

图1.1α-葡萄糖苷酶抑制剂的结构通式
1.2.3α-葡萄糖苷酶抑制剂的筛选方法
1.2.3.1体外筛选模型PNPG法[12]
目前筛选α-葡萄糖苷酶抑制剂主要是根据PiereC等的方法，以4-硝基酚-α-D-吡喃葡糖苷（p-Nitrophenol-α-glucopyramoside，PNPG）为底物，在波长400nm处测定在酶作用下释放出的有颜色的物质硝基酚（PNP）的量，以测定α-葡萄糖苷酶抑制剂的抑制活性。

1.2.3.2体内筛选模型[11]
通过建立糖尿病动物模型，对动物模型给药，观察动物血糖变化，进而对药物作出评价。
1.3α-葡萄糖苷酶抑制剂来源
α-葡萄糖主要有三大来源：微生物代谢产物、天然植物提取物及人工合成。目前，应用于临床的α-葡萄糖苷酶抑制剂阿卡波糖、伏格列波糖和米格列醇均为微生物代谢产物或其衍生物。
目前应用的三种α-葡萄糖苷酶抑制剂化学结构见图1.2，其化学结构都有低聚糖结构类似物。这三种α-葡萄糖苷酶抑制剂都与微生物有关。

图1.2阿卡波糖、伏格列波糖、米格列醇化学结构
1.3.1阿卡波糖（Acarbose）
德国拜耳（Bayer）公司1977年在游动放线菌（Actinoplanes）SE50、SE82和SE18的代谢产物中提取出可抑制α-葡萄糖苷酶活性的物质，其结构近似低聚糖，于1990年推出阿卡波糖，商品名拜糖平[13]。
动物实验结果表明，阿卡波糖延缓了肠道内糖类水解和吸收，使血糖维持在一定水平，从而降低了餐后血糖升高[14]。2006年，中国共231