DNJ是一種哌啶生物堿，其化學(xué)名稱是3,4,5-三羥基-2-輕甲基四氫吡啶，是1-de-oxynojirimycin的縮寫(xiě)。野尻霉素首先由Inoue等作為抗生素從鏈霉菌中得到，DNJ是由野尻霉素氫化得到的。DNJ的來(lái)源有兩大類:植物來(lái)源和微生物來(lái)源。植物來(lái)源包括:桑葉及桑根皮，野跖草,風(fēng)信子，沙參屬植物,爵床科植物。微生物來(lái)源包括淺紫灰鏈霉菌和芽孢桿菌。
DNJ屬于強(qiáng)效α-葡萄糖苷酶抑制劑，吸收優(yōu)于阿卡波糖；抑制人體糖分的轉(zhuǎn)化，降低空腹血糖和餐后血糖的升高優(yōu)于磺脲類藥物，而發(fā)生低血糖和其它副作用的可能性大大低于其它降血糖藥物，安全性好。
人體內(nèi)所有細(xì)胞均以葡萄糖作為能源。血液循環(huán)中的糖幾乎全是葡萄糖，健康的人血糖值是80--100m/dl，在食后約0.5~1小時(shí)上升到110 - 140mg/dl , 2小時(shí)后恢復(fù)原血糖值。如果胰島素分泌不足或其活性不強(qiáng)，均會(huì)使從食物中攝人、吸收的葡萄糖停留于血液中，被充分利用而隨尿排出體外，形成糖尿病，糖尿病的臨床癥狀表現(xiàn)為“三多一少”(多飲、多食、多尿、體重減輕)。
葡萄糖苷酶參與多種生物過(guò)程，如碳水化合物的消化，糖蛋白的生物合成等。DNJ是所有哺乳動(dòng)物a-葡萄糖苷酶的有效的抑制劑，它能通過(guò)降低碳水化合物的消化和葡萄糖的吸收來(lái)降低食后高血糖。由于這一特性，DNJ可用于治療糖尿病及糖尿病并發(fā)癥，肥胖癥和相關(guān)的機(jī)能紊亂。
2.1.1 DNJ對(duì)α-葡萄糖苷酶的抑制作用
DNJ對(duì)不同動(dòng)物體內(nèi)的a-葡萄糖苷酶的抑制作用不同，DNJ抑制蔗糖酶和麥芽糖酶的IC50 (DNJ對(duì)糖苷酶的抑制作用50%時(shí)DNJ的濃度)范圍分別是6.6~16x10-8M和7.4~63x10-8。DNJ對(duì)a一葡萄糖苷酶表現(xiàn)為競(jìng)爭(zhēng)性抑制，它常作用于底物結(jié)合位點(diǎn)或其附近，與底物競(jìng)相與酶結(jié)合。
2.1.2 DNJ對(duì)喂以碳水化合物大鼠血糖值的影響
Yoshiake Yoshikuni研究了DNJ對(duì)喂以不同碳水化合物的大鼠血糖值的影響，結(jié)果表明，當(dāng)同時(shí)加人2g/kg蔗糖時(shí)，60mg/kg的DNJ能完全抑制食后血糖值的增加。20mg/kg的DNJ能顯著地降低血糖值且可持續(xù)90分鐘。當(dāng)DNJ為低劑量(6mg/kg)時(shí)，它能推遲血糖值峰的出現(xiàn)而不影響峰的高度。在喂以淀粉的大鼠中，DNJ能推遲峰的出現(xiàn)，且降低峰的高度。DNJ劑量越大，血糖值峰高度越低，呈劑量效應(yīng)。在喂以麥芽糖的大鼠中，DNJ對(duì)血糖值的抑制效果有類似于喂以淀粉的大鼠的劑量效應(yīng)。在這些喂以碳水化合物的大鼠中，同時(shí)加人10mg/kg的DNJ能明顯抑制血糖值的上升。用20mg/kg的DNJ時(shí)，雖然血糖值峰的高度比對(duì)照低，但在食后120分鐘或180分鐘血糖值比對(duì)照高，這可能是因?yàn)镈NJ為可吸收化合物，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，DNJ的量減少，對(duì)a-葡萄糖苷酶的抑制作用可能不會(huì)持續(xù)很久。在DNJ為高劑量(60mg/kg)時(shí)，直到食后180分鐘才出現(xiàn)血糖值高峰。
飲食中的糖類，如淀粉，由于唾液a-淀粉酶的作用，邊水解邊進(jìn)人胃中，到了胃內(nèi)尚未與唾液混合的部分，約70%仍在進(jìn)行水解。然后進(jìn)人十二指腸，在胰液a-淀粉酶作用下繼續(xù)加水分解，生成蔗糖、麥芽糖等二糖。二糖運(yùn)送到小腸時(shí)，借存在于小腸上部的微纖毛膜表面的a-糖苷酶水解為葡萄糖和果糖等單糖，通過(guò)腸壁吸收進(jìn)人體內(nèi)，導(dǎo)致血液中葡萄糖濃度急劇上升。將食物與DNJ一起攝人時(shí)，食物也到達(dá)小腸被分解成二糖，同時(shí)DNJ也進(jìn)人小腸與其中的a-糖苷酶結(jié)合，由于DNJ與a-糖苷酶的親和力大于二糖與a-糖苷酶的親和力，因此DNJ阻礙了二糖與a-糖苷酶的結(jié)合，結(jié)果。a-糖苷酶不能對(duì)二糖進(jìn)行分解，而使二糖不能水解成葡萄糖而直接被送人大腸。由于DNJ的作用，進(jìn)人血液的葡萄糖減少，因而降低了血糖值。
經(jīng)DNJ對(duì)莫洛尼鼠白血病毒(MoLV)的抑制實(shí)驗(yàn)表明，DNJ具有顯著的抗逆轉(zhuǎn)錄酶病毒活性，其IC50為1.2-.2.5 μg/ml，且隨DNJ劑量的增加，其抑制力增強(qiáng)。糖蛋白形成過(guò)程中多糖前體轉(zhuǎn)移到新生肽和以后的葡萄糖修飾等糖基化步驟對(duì)HIV被膜的加工、折疊是必要的。葡萄糖修飾是通過(guò)a-葡萄糖苷酶I和II切斷外接a-1,2葡萄糖殘基和內(nèi)接a-1,3葡萄糖殘基完成的，DNJ作為這些酶的抑制劑能夠抑制葡萄糖的修飾，而改變HIV在CD4+培養(yǎng)細(xì)胞中的感染力。另外，由DNJ對(duì)葡萄糖苷酶I的抑制作用而致的未成熟糖蛋白的積累可能通過(guò)抑制細(xì)胞融合、病毒與寄主細(xì)胞受體結(jié)合、病毒穿透力和合胞體形成來(lái)抑制MoLV的復(fù)制，從而抑制病毒活性。
TsulomuTsuruoka等以小鼠β-16肺黑色細(xì)胞腫瘤為模型，研究了與野尻霉素A相關(guān)的衍生物及其類似物的抗腫瘤轉(zhuǎn)移活性，指出DNJ是野尻霉素的結(jié)構(gòu)類似物，它對(duì)腫瘤轉(zhuǎn)移的抑制率是80.5%，并闡明了抗腫瘤轉(zhuǎn)移活性與抗糖苷酶和抗a-葡萄糖苷酸酶活性的可能的關(guān)系，認(rèn)為DNJ對(duì)肺腫瘤轉(zhuǎn)移的抑制機(jī)理可能是:DNJ通過(guò)抑制糖苷酶的活性在腫瘤細(xì)胞表面產(chǎn)生未成熟的碳水化合物鏈，削弱了腫瘤的轉(zhuǎn)移能力。這些表面活性發(fā)生政變的腫瘤細(xì)胞被寄主免疫系統(tǒng)攻擊而使這些腫瘤細(xì)胞不能結(jié)合到寄主細(xì)胞上。但其詳細(xì)的作用機(jī)理尚不清楚，有待于進(jìn)一步研究。
DNJ是葡萄糖淀粉酶的一種強(qiáng)烈的抑制劑。DNJ抑制葡萄糖淀粉酶的IC50為14μg/ml。a-葡萄糖淀粉酶的活性位點(diǎn)由多個(gè)亞位點(diǎn)組成，每個(gè)亞位點(diǎn)以一定的親和力與底物的一個(gè)葡萄糖殘基結(jié)合。DNJ對(duì)A.niger淀粉酶的抑制活性與酶的亞位點(diǎn)結(jié)構(gòu)有關(guān)。DNJ結(jié)合在酶活性位點(diǎn)的1亞位點(diǎn)。在水解對(duì)硝基苯a-D-葡萄糖苷時(shí)表現(xiàn)為競(jìng)爭(zhēng)性抑制，大部分或全部底物以可逆方式結(jié)合于酶上，與DNJ竟相結(jié)合在亞位點(diǎn)1上。
DNJ和葡萄糖淀粉酶復(fù)合體包括G2,2分子DNJ和605個(gè)水分子作用位點(diǎn)。一個(gè)抑制劑分子結(jié)合在強(qiáng)電廠密度區(qū)，該區(qū)是DNJ與酶作用的主要位點(diǎn)。另一個(gè)抑制劑分子結(jié)合于弱電子密度區(qū)，可能是DNJ與酶的一個(gè)低親和力的結(jié)合位點(diǎn)。DNJ和酶主要位點(diǎn)的相互作用發(fā)生在Arg45,Asp55,Arg305及羥基177。另外，水分子結(jié)合于G1u400和DNJ的6-OH處抑制劑周圍官能團(tuán)的結(jié)構(gòu)排列說(shuō)明麥芽寡糖水解時(shí)，Glu 179是催化酸，G1u400是催化堿，水500是親核試劑。在DNJ存在時(shí)，通過(guò)G1和G2的差式掃描熱量測(cè)定表明DNJ結(jié)合于葡萄糖淀粉酶的催化域，且催化域與淀粉結(jié)合域無(wú)相互作用。雖然催化域與淀粉結(jié)合域都與連接域相連，但催化域與淀粉結(jié)合域獨(dú)立作用而它們之間無(wú)相互作用。連接域可能是催化域的一個(gè)成分，與催化域有相互作用但與淀粉結(jié)合域無(wú)相互作用。
藥用高純度麥芽糖的工業(yè)化生產(chǎn)通常用β-淀粉酶和脫支酶對(duì)淀粉進(jìn)行水解。這一水解過(guò)程的弊端在于：由于脫支酶所致的可逆反應(yīng)使反應(yīng)不易在高濃度淀粉狀態(tài)下進(jìn)行，另外，由于產(chǎn)物中的葡萄糖、麥芽糖、麥芽丙糖及其它麥芽寡糖的理化性質(zhì)的相似性，不易得到高純度的麥芽糖。以前多用離子交換樹(shù)脂、活性炭柱等方法進(jìn)行麥芽糖的純化。由于這些方法是從葡萄糖及其它麥芽寡糖等中間產(chǎn)物中分離麥芽糖，因而效率不高。而用DNJ生產(chǎn)高純度麥芽糖時(shí)，這種方法生成的中間產(chǎn)物只有麥芽糖，因此容易進(jìn)行麥芽糖的分離。該方法包括環(huán)糊精糖基轉(zhuǎn)移酶(CGT-ase)的轉(zhuǎn)糖基化反應(yīng)和β-淀粉酶的水解反應(yīng)，其反應(yīng)流程為：第一步是轉(zhuǎn)糖基化反應(yīng)。轉(zhuǎn)糖基化反應(yīng)的混合物經(jīng)強(qiáng)的離子交換樹(shù)脂得糖基化DNJ，包括M,G1,M,G2M,G2n-1M，G2nM(n>1)(M代表DNJ, G代表葡萄糖殘基)。第二步是β-淀粉酶水解糖基化DNJ。反應(yīng)為:G2n-1M → (n-1)G2+G1M (n>1) G2nM→(n-1)G2+G2M (n> 1)。因?yàn)镸,G1M和G2M不被β-淀粉酶水解，因此最終產(chǎn)物為M, G1M, G2M和G2 (麥芽糖)。M, G1M和G2M是反應(yīng)物而只有G2是中間產(chǎn)物，因此將反應(yīng)后的混合物經(jīng)過(guò)強(qiáng)的離子交換柱可得G2，用該方法生產(chǎn)的麥芽糖產(chǎn)率為42%
總之，作為a-葡萄糖苷酶的抑制劑，DNJ的多種功能為其在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用提供了一定的理論依據(jù)。但是由于DNJ在各種生物中的天然含量極低，怎樣提高DNJ含量從而獲得更多的天然DNJ將成為以后開(kāi)發(fā)研究的一個(gè)方向。
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