促胰液素是一种具有多种生理功能的碱性多肽,可调节胰腺外分泌、抑制胃酸分泌和胃运动等。为了固相制备促胰液素,可以采用一种专利申请中公开的方法。
该方法包括以下步骤:
在步骤1中,可以选择RinkAmide树脂、RinkAmide-AM树脂或RinkAmide-MBHA树脂等氨基树脂作为固相载体。树脂的替代度可以在0.1-0.6mmol/g范围内选择,最优范围是0.1-0.4,更优选范围是0.15-0.25。
在步骤2中,根据促胰液素肽序,从Val端开始逐个偶联氨基酸。具体的偶联方法是首先将Fmoc-Val-OH与树脂在偶联剂的作用下偶联得到Fmoc-Val-树脂,然后在脱保护溶剂的作用下脱除Fmoc。接下来,按照相应的氨基酸顺序依次偶联其他氨基酸。
通过这种固相制备方法,可以高效地制备出促胰液素。
[1]CN103214568-一种固相制备促胰液素的方法
内分泌学领域和激素研究始于19世纪末20世纪初,当时Bayliss和Starling报道了肠道提取物中的一种化学物质,当静脉注射该物质时会刺激胰腺分泌。由于在肠道中存在酸的情况下,该物质能促使胰腺分泌液体,所以他们将其命名为促胰液素。该发现引发了人们对其他从某个组织释放后可以激发或刺激不同位置器官功能的化学物质的探索。希腊语“hormone”的意思是“产生活性”,它被用于命名这些化学信使。目前已知促胰液素可刺激胰液和碳酸氢盐的分泌,从而中和肠道内的酸性食糜。促胰液素也可抑制胃酸释放及肠动力。
促胰液素(英語:secretin)为史上首个被发现的激素。是由十二指肠分泌的含27个氨基酸的激素。它的产生可由多种因素刺激,其中最强的刺激信号是胃酸中的盐酸。这种激素可作用于胰腺导管和胆管系统,使其分泌水和碳酸氢盐,从而产生中和胃酸的效果。
尽管已知促胰液素的生理活性,但人类花了超过50年的时间才确定其化学性质。直到20世纪60年代,其氨基酸序列才得到确定。人类促胰液素是一种含27个氨基酸的多肽,其分子量为3055D。它的氨基酸序列在多种哺乳动物中为保守序列。
与其他胃肠道肽类相似,促胰液素也是在C-末端进行酰胺化的。在胃肠道激素家族促胰液素/胰高血糖素/血管活性肠肽中,它是最先被发现的。促胰液素前体的基因结构包含1个N-末端的信号肽、1个短肽序列、促胰液素及1个C-末端延伸肽。编码促胰液素的基因选择性表达于小肠中的专门的肠内分泌细胞中,此类细胞被称为S细胞。研究者已在产促胰液素的胰岛细胞中研究了促胰液素基因转录调控的详细内容。
免疫细胞化学已证实产生促胰液素的细胞沿小肠分布。除了产生肽YY和胰高血糖素样肽的L细胞以外,以往认为一个肠内分泌细胞只产生一种激素。然而,许多使用单细胞分子谱分析的研究表明,尽管某种激素可能占主导地位,但一个肠内分泌细胞通常产生多种不同的肽。值得注意的是,几乎所有肠内分泌细胞似乎都表达促胰液素。
促胰液素也由胆管上皮细胞产生,后者在其基底外侧表面表达促胰液素受体。因此,通过旁分泌作用,促胰液素可以刺激胆管分泌液体和电解质。在胆总管梗阻的情况下,促胰液素促进胆管上皮细胞增生。
胃液中的盐酸、胃蛋白酶,随食物进入胃内的伤害性物质(如酒精),反流入胃的胆盐,以及一些药物(如阿司匹林),经常攻击胃黏膜。
然而,在正常情况下,胃黏膜很少发生损伤。胃和十二指肠黏膜具有一套完善的自身防御机制,除了黏液-碳酸氢盐屏障和胃黏膜屏障外,还有细胞保护作用。细胞保护作用指的是胃和十二指肠黏膜合成和释放某些物质,这些物质可以防止或减轻各种有害刺激对细胞造成损伤和坏死。
研究发现,胃、十二指肠黏膜和肌层中含有高浓度的前列腺素类物质(PGE2和PGI2)和表皮生长因子(EGF)、生长抑素等。这些物质可以抑制胃酸和胃蛋白酶原的分泌,刺激黏液和HCO3-的分泌,改善胃黏膜血液循环,有助于胃黏膜的修复和维持其完整性,促进胃黏膜细胞增殖等,从而有效地抵抗胃酸等损伤因子对消化道黏膜的损伤。
胃蛋白酶是一种蛋白水解酶,仅消化胃肠道15%的膳食蛋白。虽然它的作用并非至关重要,但由于它可以加重酸性物质诱导的胃及十二指肠溃疡,因此在临床上非常重要。
胃蛋白酶原是胃蛋白酶的前体,由乙酰胆碱及其他胃肠激素刺激主细胞释放产生。
乙酰胆碱作用于主细胞膜上的胆碱能受体,H+可触发局部胆碱能神经而反射性地兴奋主细胞。乙酰胆碱还可以增强其他刺激因素对主细胞的作用。此外,H+刺激十二指肠中肠促胰液素的释放,肠促胰液素可以刺激胃蛋白酶原的分泌。H+的这些作用部分是由于胃酸和胃蛋白酶分泌之间的相互关系所致。
促胰液素、胆囊收缩素和乙酰胆碱如何刺激消化酶的释放。PLC是磷脂酶C。蓝色气泡含有消化酶。
促胃液素可以直接作用于CCK(胆囊收缩素)受体,促进胃蛋白酶原的分泌,但促胃液素促进胃蛋白酶分泌的最强作用主要是通过其促酸分泌作用而间接产生。
激动主细胞的胆碱能受体和CCK受体(CCK-A和CCK-B受体)会产生三磷酸肌醇和二酰甘油,这两种细胞内信使的相对重要性尚未明确。主细胞上还存在肠促胰液素、VIP(血管活性肠肽)、霍乱毒素和前列腺素受体,这些受体与腺苷酸环化酶-cAMP第二信使系统相连,发挥作用。生长抑素可以抑制主细胞腺苷酸环化酶的产生,减少胃蛋白酶原的分泌。
醋酸胰泌素是一种由十二指肠粘膜S细胞和空肠S细胞释放的消化道激素,它对胰脏外分泌腺、胆汁分泌、胃泌素释放和胃酸分泌、胃肠蠕动等具有调节作用。其作用机理主要是通过刺激胰腺导管细胞分泌含有碳酸氢根的胰腺液。
醋酸胰泌素具有多种生理作用,包括刺激胰脏外分泌腺分泌水和碳酸氢钠、刺激胆汁分泌、抑制胃泌素释放和胃酸分泌、抑制生长抑素的局部释放、抑制胃肠蠕动,并延缓胃液和固体食物的排空,增强胆囊收缩素的胆囊收缩作用。
醋酸胰泌素通过与胰腺导管细胞上的促胰液素受体结合,打开囊性纤维化跨膜电导调节剂(CFTR)通道,从而导致富含碳酸氢根的胰液的分泌。此外,分泌素还可能通过迷走神经-迷走神经通路起作用。
在进行促胰液素刺激试验之前,应停用抗胆碱药5个半衰期。对于接受H2受体拮抗剂或PPI的患者,胃泌素分泌可能会增加,因此在刺激测试之前应停用这些药物。对于酒精中毒或其他肝脏疾病患者,胰腺分泌可能会增加,需要进行其他测试和临床评估。
服用醋酸胰泌素最常见的不良反应包括恶心、呕吐、潮红和胃部不适。
胰高血糖素是一种由胰岛α细胞分泌的多肽激素,含有29个氨基酸残基,分子量约为3.5kD。它在血清中的浓度为50 ~ 100ng/L,主要在肝脏和肾脏中降解。
与胰岛素的作用相反,胰高血糖素是一种促进物质分解代谢的激素,能够动员体内能源物质的分解供能。它主要作用于肝脏,与肝细胞膜上的胰高血糖素受体结合后,通过不同途径激活肝细胞内的酶,包括糖原磷酸化酶、脂肪酶和与糖异生有关的酶,从而引起一系列后续反应。胰高血糖素的作用主要表现在以下几个方面:
胰高血糖素的分泌受到血糖和氨基酸水平的调节。低血糖时,胰高血糖素的分泌增加,引起肝脏释放大量葡萄糖入血,使血糖升高;反之,分泌减少。饥饿时,胰高血糖素的增加对维持血糖稳态和脑的物质代谢和能量供应具有重要意义。与葡萄糖的作用不同,氨基酸对胰高血糖素和胰岛素的分泌都具有刺激作用。血中氨基酸增加时,除了促进胰岛素分泌降低血糖外,还刺激胰高血糖素分泌,使血糖升高,从而防止低血糖的发生。
胰岛分泌的激素可以通过旁分泌方式调节胰高血糖素的分泌。胰岛素和生长抑素可以直接抑制相邻的α细胞分泌胰高血糖素;胰岛素还可以通过降低血糖间接刺激胰高血糖素的分泌。胃肠激素中,缩胆囊素和促胃液素可以促进胰高血糖素分泌,而促胰液素的作用则相反。
神经调节也对胰高血糖素的分泌起着重要作用。交感神经兴奋时,通过胰岛α细胞膜上的β受体促进胰高血糖素的分泌;而迷走神经兴奋时,则通过M受体抑制胰高血糖素的分泌。
综上所述,胰岛素和胰高血糖素通过不同途径对血糖的稳态有重要的调节作用,机体多种因素调节这两种激素的分泌。
半胱胺是一种生物活性物质,被广泛存在于自然界的植物和动物体内。它是一种氨基酸的中间体,不属于激素或类激素的范畴。在欧盟,半胱胺被认定为“无需制定最大残留量”的有机物,可以用于所有的哺乳动物。而中国将其列入了2014年版的《饲料添加剂目录》。
通过合理添加饲料,半胱胺盐酸盐可以耗竭生长抑素,调控动物的生长轴,促进生长激素的分泌,增强能量、蛋白质、钙和磷的代谢。因此,它对动物具有促生长的作用,并能提高饲料报酬、瘦肉率和胴体品质。
然而,半胱胺盐酸盐具有低熔点、易潮解、易氧化和易络合等特性,使其不易储存。只有通过颗粒抱被的方式,才能更广泛地应用于实际生产中。经过大量科学家的研究,目前我们对其主要作用原理有以下总结。
1、对胃泌素的影响:胃泌素是由胃黏膜G细胞分泌的重要物质,具有促进胃肠道发育、胃酸分泌和胃蛋白酶分泌的作用。而生长抑素(SS)是抑制胃泌素的物质,影响消化过程。半胱胺盐酸盐(CSH)可以消耗生长抑素,解除对胃泌素的分泌抑制,从而促进胃泌素的分泌。研究表明,CSH的添加可以显著提高胃泌素水平、胃酸分泌量和胃蛋白酶活性。这一点在小鼠、兔子和人体医学研究中也得到了证实。
2、对H+-K+-ATPase的影响:胃壁中的H+-K+-ATPase是调节胃酸分泌的关键酶,被称为胃酸分泌的分子基础。它受胃泌素的调控,胃泌素的增加会提高H+-K+-ATPase的表达和活性。研究显示,适量添加CSH可以增加H+-K+-ATPase的活性达到57%。
3、对胰腺和十二指肠消化酶的影响:胰液分泌受机体神经和体液调节,促胰液素和胆囊收缩素是促进胰液分泌的主要体液因素。它们受生长抑素的调控。研究发现,添加CSH后,生长发育猪的胰酶活性增强,十二指肠中的总蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶活性分别提高了29.64%、17.10%和23.34%。这些酶活性的提高意味着猪的消化能力增强,可以明显降低料肉比。
1、对小肠上皮钠-葡萄糖共转运体1(SGLT1)的影响:SGLT1是负责将葡萄糖转运进入小肠上皮细胞的蛋白质。SGLT1的数量决定了葡萄糖的吸收效率。研究表明,CSH的添加可以促进断奶仔猪对SGLT1的表达,增强葡萄糖的吸收能力。这种影响在不同时间和空间上都有特异性,例如在38天的十二指肠、42天和45天的空场,CSH的作用更为显著。而在回肠的影响则不明显,可能与回肠中生长抑素的含量较少有关。
2、对小肠绒毛长度的影响:小肠绒毛长度是衡量小肠吸收能力的重要指标。研究结果显示,在不同蛋白质水平的日粮中添加CSH都能显著增加小肠绒毛长度。此外,绒毛的排列更加整齐、层次更加清晰、结构更加完整。这种改善有助于提高对营养物质的吸收率,促进动物的增重,降低料肉比。山羊、肉鸡等动物实验也得出了类似的结果。
引言:
L-环己基丙氨酸作为一种重要的氨基酸衍生物,具有多种广泛的应用。在生物化学和药物领域,它被广泛应用于生物实验室中的研究和开发过程中,特别是在蛋白质工程和药物设计中。本文将探讨L-环己基丙氨酸在不同领域的具体应用及其重要性。
简述:
L-环己基丙氨酸,英文名称:L-Cyclohexylalanine,CAS:27527-05-5,分子式:C9H17NO2,外观与性状:白色至淡黄色晶体粉末,密度:1.075g/cm3,熔点:322℃,闪点:139.6℃,折射率:1.489。L-环己基丙氨酸,作为氨基酸的衍生物,在实验室研究和化工生产中具有重要应用。其主要在生化研究领域用于生物实验室的开发过程。L-环己基丙氨酸的结构如下:
应用举例:
(1)高亲和力促胰液素受体拮抗剂
促胰液素受体是一种原型 B 类 GPCR,具有实质性和广泛的药理学重要性。天然 27 个残基配体的氨基末端截断降低了生物活性,但也显着降低了结合亲和力。通过螺旋结构的内酰胺稳定性和用天然和非天然氨基酸替换残基,理性地和实验性地克服了这一点。这项工作的一个关键新步骤是用 L-环己基丙氨酸 (Cha) 替换肽残基 Leu22,以增强与受体残基 Leu31、Val34、和 Phe92 从分子模型预测。这些残基的丙氨酸置换诱变显着影响配体结合和生物活性。最佳拮抗剂配体 (Y10,c[E16,K20],I17,Cha22,R25)sec(6-27) 具有高结合亲和力 (4 nM),与天然促胰液素相似,并且没有明显的生物活性刺激cAMP 积累、细胞内钙动员或 β-arrestin-2 易位。它作为一种正构竞争性拮抗剂,预计在受体胞外域的肽结合沟内结合。延长一个残基并保留 Thr5 的类似肽表现出部分激动剂活性,而即使是单个残基 (Phe6) 的进一步截断也会降低结合亲和力。
(2)apelin 受体激活剂
高血压和随之而来的心血管疾病是全球死亡的主要原因之一。apelinergic (APJ) 系统已成为治疗心血管问题的有希望的目标,特别是预防心脏病发作或中风后的缺血再灌注 (IR) 损伤。然而,内源性apelin肽在体内的快速降解限制了它们作为治疗剂的用途。Kleinberg X Fernandez等人研究了简单的同源物取代的影响,即非规范氨基酸L-环己基丙氨酸 ( L -Cha) 和L-高精氨酸 ( L-hArg),关于 pyr-1-apelin-13 和 apelin-17 类似物的蛋白水解稳定性。修饰的 13-mers 的血浆半衰期比天然 apelin-13 长 40 倍,初步体内试验显示出适度的降血压作用。与天然 apelin-17 同种型相比,相应的 apelin-17 类似物显示出明显的降血压作用,血浆半衰期增加高达 340 倍,表明它们在设计代谢稳定的 apelin 类似物以预防 IR 中的潜在用途受伤。
(3)有利于头孢他辛的生物合成
Yong-Cheng Li 等人研究了L-丙氨酸及其衍生物对曼头孢霉悬浮培养物中头孢他辛产生的影响。在培养的第15天,将1-丙氨酸,1-环己基丙氨酸和d-丙氨酸分别添加至曼氏梭菌细胞的悬浮培养物中。用l-环己基丙氨酸处理的培养物在所有处理的培养物中均显示出最高的头孢他辛产量。用最佳浓度的l-丙氨酸,l-环己基丙氨酸和d-丙氨酸处理的头孢他辛的产量分别达到5.21 mg L-1、7.03 mg L-1和4.85 mg L-1,分别为1.8、2.5是对照培养物(2.85 mg L-1)的1.7倍。为了更好地了解它们对头孢他辛产生的作用机理,分析了代谢途径中的一些关键酶和中间代谢物。发现在所有处理细胞中丙酮酸激酶(PK)的活性均被抑制并且细胞中丙酮酸的含量同时降低。与对照相比,在用1-环己基丙氨酸处理的细胞中,PK的活性降低了44%,丙酮酸的含量降低了31%。相反,在向培养物中加入1-丙氨酸及其衍生物后,戊糖磷酸途径的葡萄糖-6-磷酸脱氢酶的活性增加。根据实验结果,可以推断出用丙氨酸及其衍生物增强HMP的通量有利于头孢他辛的生物合成。与对照相比,在用1-环己基丙氨酸处理的细胞中,PK的活性降低了44%,丙酮酸的含量降低了31%。相反,在向培养物中加入1-丙氨酸及其衍生物后,戊糖磷酸途径的葡萄糖-6-磷酸脱氢酶的活性增加。根据实验结果,可以推断出,用丙氨酸及其衍生物增强HMP的通量有利于头孢他辛的生物合成。与对照相比,在用1-环己基丙氨酸处理的细胞中,PK的活性降低了44%,丙酮酸的含量降低了31%。相反,在向培养物中加入1-丙氨酸及其衍生物后,戊糖磷酸途径的葡萄糖-6-磷酸脱氢酶的活性增加。根据实验结果,可以推断出,用丙氨酸及其衍生物增强HMP的通量有利于头孢他辛的生物合成。
参考:
[1]Li Y C, Jiang X X. Improving of cephalotaxine production in Cephalotaxus mannii suspension cultures by alanine and its derivatives[J]. Plant Cell, Tissue and Organ Culture (PCTOC), 2019, 136: 101-108.
[2]Fernandez K X, Fischer C, Vu J, et al. Metabolically stable apelin-analogues, incorporating cyclohexylalanine and homoarginine, as potent apelin receptor activators[J]. RSC Medicinal Chemistry, 2021, 12(8): 1402-1413.
[3]Dong M, Harikumar K G, Raval S R, et al. Rational development of a high-affinity secretin receptor antagonist[J]. Biochemical pharmacology, 2020, 177: 113929.