[发明专利]电压门控质子通道Hv1在治疗糖尿病中的功能和应用

说明书

本发明公开了电压门控质子通道Hv1蛋白在糖尿病产生过程中的作用，建立的良好的糖尿病鼠模型，属于医学领域。通过研究Hv1蛋白，与野生型C57小鼠对比，发现HV1基因敲除小鼠的空腹血糖水平明显高于对照组，即有高血糖症。腹腔注射葡萄糖耐量实验发现Hv1基因敲除小鼠对葡萄糖的耐受能力明显减弱，而且小鼠响应葡萄糖产生胰岛素的能力变弱，一相分泌消失。通过腹腔注射胰岛素实验发现小鼠没有明显的胰岛素抵抗。通过腹腔注射精氨酸实验发现Hv1敲除小鼠胰岛素分泌能力减弱，但仍具有一相分泌能力，这和人类的2型糖尿病特征相同。这些结果表明Hv1基因敲除会导致2型糖尿病。这种小鼠可以作为一种自发性糖尿病模型供于研究应用。针对Hv1的功能，可用于制备预防，缓解和/或治疗糖尿病的药物。

技术领域

本发明属于基因的功能与应用领域，特别涉及建立电压门控质子通道Hv1敲除小鼠作为糖尿病模型小鼠，Hv1作为药物标靶在筛选治疗糖尿病疾病的药物中应用，以及Hv1的激活剂在制备和/或筛选预防，缓解和/或治疗糖尿病疾病的药物中的应用。

背景技术

糖尿病是严重危害人民健康的代谢性疾病。在过去的二三十年里，糖尿病患者数量已经翻倍。在2010年，我国糖尿病患病率已经超过10%，而世界范围内2.85亿人口患有糖尿病，其中90%患者为II型糖尿病，预计到2030年全球糖尿病患者数量将增加到4.39亿。糖尿病病人长时间的血糖控制不理想可引起多系统持续损害，是严重威胁人类健康的全球性问题。全社会在糖尿病的研究上投入了巨大的人力和财力，关于糖尿病及其并发症的病因。发病机制尚未完全阐明，预防和治疗都有待于完善。

世界卫生组织按糖尿病病因和发病机制将其大致分为I型糖尿病，II型糖尿病，特殊类型糖尿病和妊娠期糖尿病。II型糖尿病又称非胰岛素依赖型糖尿病，约占糖尿病总人数的90%以上。因此对II型糖尿病的研究显得格外重要。其中啮齿动物模型由于其繁殖周期短，来源方便，贴近人类发病机理，是最常用的动物模型。但是目前国际上原发性糖尿病小鼠模型种类稀少，多数研究者不得不利用药物来制造糖尿病模型鼠。药物造模不易于操作，不规范，且成功率低。因此开发一种新的自发性糖尿病小鼠模型十分重要。

电压门控质子通道是一种依赖细胞膜电位或细胞内外pH值来调节的对质子具有特异选择性的质子通道。Hv1对质子具有高选择性和高电导率，该通道活性依赖于细胞膜电位和细胞内外的pH值，另外温度与氘元素对该通道蛋白的质子电导率和门控动力学机制也具有较大的影响[1]。Hv1在巨噬细胞呼吸爆发（respiratory burst）过程中把NADPH氧化酶（NOX)产生的H+离子排出细胞内从而维持细胞内恒定的pH值和NOX蛋白的活性[1,2], Hv1也被发现在精子中表达，维持精子内恒定的pH值，对精子的活性起至关重要的作用[3]. 微摩尔量级的二价金属离子(如：Zn2+、Cd2+)对Hv1的活性有明显的抑制作用[1,4]，同时油酸、花生四烯酸等对该通道有明显的激活作用[3]。和电压门控钾通道相比，Hv1只含有电压传感结构域（VSD）没有膜孔结构域[5]。Hv1形成二聚体，并且每个亚基含有自己的传输质子的孔隙[6-8]。Hv1胞内C端结构域形成超螺旋二聚体结构，该结构域不但是整体蛋白形成二聚体的必要结构域，并且对Hv1在细胞膜上的定位起决定性作用[9,10]。

参考文献：

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