作者：荷葉
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隨著人們物質生活條件的改善，2型糖尿病的發(fā)病率越來越高，據(jù)統(tǒng)計全球約有3億糖尿病患者，可能還有更多未發(fā)現(xiàn)的糖尿病前期患者。因此研究者們一直致力于糖尿病機制和新藥物的研究。西蘭花素有“蔬菜皇冠”之稱，它含有豐富的蘿卜硫素（Sulforaphane,SFN），具有天然的防癌抗癌抗氧化作用。
近來Axelsson等發(fā)現(xiàn)富含蘿卜硫素西蘭花芽提取物能夠顯著降低2型糖尿?。?span style="color: rgb(62, 62, 62); font-family: 微軟雅黑; font-size: 15px;">T2D）患者的空腹血糖，控制血糖水平。研究成果發(fā)表在2017年6月《Sci Trans Med》期刊上，文章一經發(fā)表就吸引了人們的極大關注，《Nature Reviews Drug Discovery》（2017,16,530）進行了研究熱點報道。今天荷葉同大家分享這篇文獻。（回復170816可下載，一周有效）
文章解析
第一步，研究設想的提出。
不同疾病對組織器官的影響各不相同，體現(xiàn)在基因表達譜的差異性，這些差異表達基因就是疾病的“特征指紋”（disease signature）。而藥物除了作用于靶標外，也會對機體的組織器官產生各種影響，用藥前后也有基因的差異表達，可稱為藥物的“特征指紋”（drug signature）。如果糖尿病肝臟（葡萄糖的主要生成器官）上調A基因，下調B基因，而C分子能導致A基因下調，B基因上調，C分子是否能治療糖尿病呢？
作者采取這種整合基因組的方法，首先對ApoE KO代謝綜合征小鼠肝臟進行表達譜分析，篩選出可能與高血糖相關的1720個基因。然后通過Bayesian建模、比對T2D遺傳風險變異和T2D人肝樣本的SNP數(shù)據(jù)庫，最終獲得50個差異表達基因。接著以這50個基因為過濾條件，在GEO和歐洲生物信息機構的數(shù)據(jù)庫中，篩選了3800個化合物作用于細胞系或組織的基因芯片結果，得到KS評分高的10個化合物。最令人感興趣的就是有抗癌抗氧化作用的蘿卜硫素SFN。
第二步，在肝細胞中觀察SFN對葡萄糖產生的影響。
作者首先在肝癌細胞H4IIE中觀察SFN的作用，發(fā)現(xiàn)隨著SFN濃度增加，其抑制葡萄糖產生的能力越強，并且和胰島素聯(lián)合應用時起相加的作用，而經典的二甲雙胍與胰島素起協(xié)同作用。
研究者進一步在小鼠原代肝細胞上實驗，發(fā)現(xiàn)SFN能降低肝細胞葡萄糖的產生。
第三步，在動物水平觀察SFN對血糖的影響。
作者選用了大鼠和小鼠模型。在大鼠模型中，給予60％高脂飲食HFD或60％高果糖HFrD，同時持續(xù)給予SFN，發(fā)現(xiàn)SFN能顯著改善大鼠的糖耐量和對胰島素敏感性。
同時，在11個月60％HFD或6個月60％HFrD的模型大鼠中，給予SFN治療2周就能明顯改善大鼠的糖耐量。
與之一致，在60％HFD的小鼠糖尿病模型中，SFN亦能有效改善小鼠糖耐量和增加其對胰島素的敏感性，同時降低肝臟甘油三酯的含量。
第四步，探討SFN降低血糖的機制。
以往研究發(fā)現(xiàn)SFN主要影響轉錄因子NFR2，作者因此以Western blot檢測了NRF2的入核（激活過程）。研究發(fā)現(xiàn)在肝細胞中SFN促進NRF2入核，并且呈濃度依賴性。敲低NRF2顯著抑制SFN的降血糖作用，提示SFN在很大程度上通過NRF2抑制葡萄糖的產生。
那么NRF2又是調節(jié)哪些下游分子來影響葡萄糖的產生呢？研究者通過表達譜芯片重點分析了糖異生相關基因的表達，發(fā)現(xiàn)SFN能抑制PCK1（磷酸烯醇丙酮酸羧激酶，糖異生的限速酶），F(xiàn)BP1（果糖二磷酸酶1）和G6PC（葡萄糖6磷酸酶）的表達。而且敲低NRF2使SFN對PCK1的抑制作用減弱。
第五步，SFN的臨床實驗，觀察西蘭花芽提取物BSE對血糖的影響。
研究者首先在細胞和動物水平驗證了富含SFN的西蘭花芽提取物BSE也能夠降低血糖。接著選擇了103例T2D（患病時間小于10年），進行隨機雙盲對照實驗，兩組都給予二甲雙胍，其中一組同時給予BSE，一組給予安慰劑。通過12周的治療，發(fā)現(xiàn)BSE能顯著降低失控T2D肥胖患者的糖化血紅蛋白HbA1c和空腹血糖。
荷葉點評
1、文章的整體研究思路不難：生物信息學方法拿到候選分子，接著在細胞水平、動物水平驗證候選分子的功能，最后到臨床實驗。
2、荷葉覺得第一步生物信息學分析難倒了95％以上的人。當我們面對自己做的芯片結果或數(shù)據(jù)庫里的海量數(shù)據(jù)時，時常會抓瞎，要么純靠運氣挑選候選分子。以前聽說有的實驗室做了芯片，篩選了一堆差異表達基因，一個學生分一個基因當做課題。生物信息分析不容易，這也是為什么生物信息學這么火熱的原因。
3、這篇文章另一精華之處是進行了臨床研究，一般的化合物想應用于患者，絕對要經歷蜿蜒曲折的道路的（安全性的考量），可瞧瞧這里，竟然是我們盤中餐西蘭花里富含的SFN。當然這也不能直接用純化的SFN，但是可以用西蘭花提取物，進行等效換算，極大的縮短了新藥的研發(fā)時間。荷葉想：咱國家有食療的傳統(tǒng)，或許其他的什么水果、蔬菜里也有什么目前沒發(fā)現(xiàn)的有用成分？
下班回家趕緊去菜市場買點西蘭花！下館子也來盤西蘭花吧?。ê呛牵?/p>
參考文獻
1.Axelsson AS, Tubbs E, Mecham B, Chacko S, Nenonen HA, Tang Y, Fahey JW, Derry JMJ, Wollheim CB, Wierup N, Haymond MW, Friend SH, Mulder H, Rosengren AH.Sulforaphane reduces hepatic glucose production and improves glucose control in patients with type 2 diabetes. Sci Transl Med. 2017 Jun 14;9(394).
doi: 10.1126/scitranslmed.aah4477.
2.Sarah Crunkhorn. Type 2 diabetes: Broccoli extract lowers glucose levels. Nature Reviews Drug Discovery, 2017, 16, 530.
