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酶工程技术的研究及其在医药领域的应用一、本文概述随着生物技术的飞速发展，酶工程技术作为其中的重要组成部分，已经在医药领域展现出广阔的应用前景。
酶，作为生物体内的一类特殊蛋白质，具有高效、专一和温和的催化特性，因此被广泛用于医药、化工、食品等多个领域。
本文旨在探讨酶工程技术的最新研究进展，并重点分析其在医药领域的应用现状和发展趋势。
本文将对酶工程技术的基本原理和方法进行简要介绍，包括酶的来源、分离纯化、固定化以及酶反应器的设计等。
在此基础上，文章将重点论述酶工程技术在医药领域的多个应用方面，如药物合成、药物转化、药物分析和疾病诊断等。
通过具体案例和数据分析，展示酶工程技术在提高药物生产效率、降低药物成本、改善药物质量和提高疾病诊疗准确性等方面的积极作用。
本文还将对酶工程技术在医药领域面临的挑战和未来发展方向进行深入探讨。
随着生物技术的不断进步，酶工程技术的研究和应用将更加深入和广泛。
例如，新型酶的发现与改造、酶固定化技术的创新、酶反应器的优化以及酶工程技术在基因治疗和细胞治疗等新兴领域的应用等，都将成为未来研究的热点和方向。
酶工程技术在医药领域的应用已经取得了显著成果，并展现出广阔的发展前景。
本文将从多个角度全面分析酶工程技术在医药领域的应用现状和发展趋势，以期为相关领域的研究和实践提供有益的参考和借鉴。
二、酶工程技术的基础理论酶工程技术，作为一门应用生物技术的分支，其基础理论主要涵盖酶学基本原理、酶反应动力学、酶分子设计和改造以及酶固定化技术等方面。
酶学基本原理是酶工程技术的基石。
酶是生物体内具有催化功能的蛋白质，具有高度专一性和高效性。
酶通过降低反应的活化能来加速生物化学反应，使得原本难以进行的反应在温和条件下也能迅速进行。
了解酶的结构、催化机制以及影响因素，对于酶工程技术的应用至关重要。
酶反应动力学是研究酶催化反应速率与反应物浓度关系的科学。
通过对酶反应动力学的研究，可以了解酶催化反应的速度控制步骤、反应速率常数以及反应机制等，为酶工程技术的优化提供理论依据。
糖尿病药物研究进展摘要：药物治疗糖尿病包含降糖药治疗与胰岛素治疗。
临床常用西药控制该疾病，但存在较大副作用，全球也在不断研发新型高效、安全的糖尿病药物，而提高降糖效果，降低副作用。
本文主要综述口服降糖药、胰岛素、新研究降糖药在治疗糖尿病中的应用效果和副作用等，旨在为医务人员与患者提供帮助。
关键词：糖尿病；药物；胰岛素糖尿病(DM)是一组以高血糖为特征的代谢性疾病，我国是糖尿病发病率增长最快的国家之一，由于人们生活不断改善，肥胖、高血压、血脂异常、糖尿病等问题逐渐增加。
糖尿病病机是胰岛素分泌缺陷和(或)胰岛素生物作用受损。
患者机体长期维持高血糖状态，其肾脏、眼、心脏、血管、神经等也会受到慢性侵害而发生功能障碍。
糖尿病的病因包含遗传与环境因素，饮食、运动、家族史等均可导致糖尿病发生。
临床治疗糖尿病需要患者限制饮食、加强运动，若食疗与运动不能控制，则需要长期坚持使用降糖药或胰岛素。
1胰岛素临床在治疗1型糖尿病与口服降糖药疗效不佳的2型糖尿病则给予胰岛素治疗，还有一些不能通过饮食、运动、药物治疗的糖尿病也可以通过胰岛素治疗。
但胰岛素仅可以替代补充患者机体胰岛素分泌不足的情况，起到降低血糖，降低急性并发症的发生率的作用，并不能根治疾病。
强化胰岛素治疗是指一些患者胰岛β细胞缺乏，单纯在三餐前注射胰岛素不能有效控制空腹血糖与餐后夜间血糖，因此采用多次多成分皮下注射胰岛素的方法，使患者形成正常胰岛素生理作用，从而产生控制血糖效果。
常用胰岛素类型包含：门冬胰岛素、赖脯胰岛素、谷赖胰岛素、生物合成人胰岛素、精蛋白生物合成人胰岛素、地特胰岛素、甘精胰岛素、德谷胰岛素等。
朱莹等[1]在GDM治疗中比较赖脯胰岛素和生物合成人胰岛素的治疗效果，前者FPG、2hPG，血糖达标时间、胰岛素单日用量，低血糖总发生率，特别是夜间低血糖发生率低于后者，两组孕妇中餐前低血糖发生率与母婴不良分娩结局发生率相似。
说明赖脯胰岛素相比于生物合成人胰岛素在降低血糖、安全性等方面效果较好，在母婴结局方面影响相似。
α-葡萄糖苷酶抑制剂的研究进展及食品源抑制剂的开发前景聂莹1，陈俊帆1，苏东海2，韭泽悟3，李志姣1，*程永强1（1.中国农业大学食品科学与营养工程学院，北京100083；2.北京电子科技职业学院，北京100029；3.日本国际农林水产业研究中心，日本筑波305-8686）摘要：随着世界上糖尿病患者的不断增加，除了传统的药物治疗以外，如今糖尿病及营养学专家更希望患者添加对辅助降血糖食品的应用，并建议用食疗的方法调节血糖水平，有效预防糖尿病的产生。
在众多辅助降糖保健食品中，糖类物质、多酚类、黄酮类、磷脂酸类、生物碱等作为α-葡萄糖苷酶活性抑制剂，在降血糖方面起着极其重要的作用。
关键词：糖尿病；α-葡萄糖苷酶抑制剂；降血糖；保健食品中图分类号：Q814文献标志码：Adoi ：10.3969/jissn.1671-9646（X ）.2012.03.004Progress in α-Glucosidase Inhibitor and ApplicationProspect of Inhibitors from FoodNIE Ying 1，CHEN Jun-fa n 1，S U Do ng -ha i 2，S ATORU Nira sa wa 3，LI Zhi-jia o 1，*CHENG Yo ng -qia ng 1（1.Fo o d S cie nse a nd Nutritio na l Eng ine e ring Co lle g e ，China Ag ricultura l Unive rsity ，Be ijing 100083，China ；2.Be ijing P o lyte chnic Institute ，Be ijing 100029，China ；3.Ja pa n Inte rna tio na l Re se a rch Ce nte r fo r Ag ricultura l S cie nce s ，Tsukuba 305-8686，Ja pa n）Abstra ct ：With the dra ma tica lly incre a se d po pula tio n o f dia be tic pa tie nts ，do cto rs a nd nutritio nists a re mo re like ly to re co mme nd the ir pa tie nts to ta ke in fo o d stuff with the functio n o f de cre a sing blo o d g luco se ，in o rde r to pre ve nt a nd tre a t dia be te s by die ta ry a nd fo o d the ra py inste a d o f ta king in la rg e do se o f re le va nt me dicine with side e ffe ct.α-g luco sida se inhibito r ，including sa ccha ride s ，po lyphe no ls ，fla vo no ids ，pho spha tidic a cids ，a lka lo ids ，de rive d fro m da ily fo o d stuff a re pla ying critica lly impo rta nt ro le in re ductio n o f blo o d g luco se a nd the ir usa g e s a re discusse d in this pa pe r.Ke y wo rds ：dia be te s ；α-g luco sida se inhibito r ；hypo g lyce mic e ffe ct ；he a lth fo o d糖尿病（Diabe te s Me llitus ，DM ）是一种病因复杂的代谢疾病，其主要特点是慢性高血糖，伴随因胰岛素（INS ）分泌及/或作用缺陷引起的糖、脂肪和蛋白质代谢紊乱。
糖尿病治疗药物的研究和发展糖尿病是一种常见的慢性代谢性疾病，世界卫生组织估计全球患糖尿病的人口已经超过4亿，而且数字还在不断增加。
病因复杂，治疗难度大，常规药物治疗往往存在药效不足和不良反应等问题，因此糖尿病治疗药物的研究和发展一直备受关注。
1. 胰岛素治疗胰岛素是一种最初和最有效的治疗糖尿病的药物，可以有效地调节血糖水平。
但胰岛素治疗的弊端在于需要注射，在遵循治疗方案和药物剂量方面存在很高的要求，另外也容易引起低血糖反应等不良反应。
为了改善胰岛素治疗的不足，科学家们利用现代科技，开发了缓释胰岛素、胰岛素泵等新技术和新产品，从而改善了胰岛素治疗的使用效果和安全性。
2. 口服降糖药物除了胰岛素外，许多口服降糖药物也被开发和使用。
对于2型糖尿病患者，口服降糖药物是一种非常有效的治疗方式。
目前，市场上的口服降糖药物种类繁多，其中包括葡萄糖酸盐类、二甲双胍、α-葡萄糖苷酶抑制剂、胰岛素增敏剂、肠促胰岛素分泌药等。
虽然口服降糖药物在治疗中的稳定性和安全性在不断提高，但副作用和耐受性依然是阻碍其进一步发展的重要问题。
3. 近年新药研究进展近年来，为了寻找更高效、更方便、更安全的治疗方法，科学家们不断寻找新的治疗途径和新药物。
环氧酰胺分子、血糖调节酰胺类等温磷酰化酶类似物，以及去糖基肽分子等新型抗糖尿病药物正在陆续研发和上市应用。
同时，针对新型药物的临床试验也正在进行中，将为临床实践提供更多有力的证据。
4. 个体化治疗的发展趋势糖尿病发病机制复杂，治疗是一个复杂的系统工程。
人们逐渐认识到，针对单个患者的治疗方法和方案是最优解。
目前，利用人工智能和大数据等技术就可以实现“个性化治疗”，可以针对每个患者的特殊情况和病情，制定最合适的治疗方式和去除不必要的治疗。
个体化治疗的应用，将大大增加糖尿病治疗的成功率和治疗效果，减少不良反应，从而促进糖尿病治疗药物的研究和发展。
结论：糖尿病治疗药物的研究和发展日益重要，现有治疗方式存在很多不足，这就需要开发出更好的药物来改善现状。
醛糖还原酶抑制剂的作用原理和应用盛凯丽（浙江工业大学药学院生物制药1001班 201018360314）摘要：糖尿病慢性并发症的发生和恶化与糖代谢多元醇通路异常有关，醛糖还原酶是此多元醇通路中的关键限速酶。
因此，醛糖还原酶抑制剂成为公认的预防、改善和治疗糖尿病并发症的有效对策。
一．醛糖还原酶抑制剂及其作用：它是抑制醛糖还原酶（EC1,1,1,21）活性的化合物。
（醛糖还原酶是哺乳动物体内催化葡萄糖向山梨醇的转化的一种酶，这个过程是糖尿病并发症如白内障和神经疾病的主要起因。
）醛糖还原酶抑制剂可有效抑制糖尿病病人许多器官中山梨醇含量的异常升高，因此这类抑制剂，如Thiazocin A和B等可作为糖尿病并发症的防治药。
二．醛糖还原酶(ALR2)与糖尿病并发症葡萄糖代谢的PP由ALR2与山梨醇脱氢酶(sorbitol dehydrogenase,SDH)共同调控,此通路不依赖胰岛素。
其中ALR2以还原型辅酶Ⅱ(NADPH)为辅酶,是 PP的关键限速酶,可催化葡萄糖还原为山梨醇,山梨醇再在SDH的作用下,以氧化型辅酶Ⅰ(NAD+)为辅酶,进一步氧化为果糖。
在正常情况下, ALR2与葡萄糖的亲和力较低(Km >100mmol/L), ALR2并不被激活，葡萄糖转化为山梨醇很少；而在糖尿病所致的高血糖状态下, 催化葡萄糖转化为6-磷酸葡萄糖的己糖激酶饱和，细胞内高浓度的葡萄糖通过化学修饰ALR2和诱导ALR2 mRNA 的表达,使ALR2激活,导致山梨醇大量产生;山梨醇的增多使得果糖也随之增多,果糖的聚集继而抑制SDH的活性,使山梨醇分解减少。
以上两方面的作用使山梨醇在组织中大量堆积,它作为一种极性很强的化合物,不能自由出入细胞,造成细胞内的高渗状态,从而造成细胞的渗透性水肿, 同时细胞内山梨醇大量蓄积也可使Na+、K+-ATP酶活性下降，细胞中肌醇流失，从而导致细胞代谢与功能的损害，进而出现糖尿病并发症等器官病变。
二肽基肽酶4抑制剂心血管保护作用的研究进展王喜梅【摘要】二肽基肽酶4( DPP-4)抑制剂是一类新型的糖尿病治疗药物,近年来研究显示DPP-4抑制剂对心血管系统有重要的保护作用,引起广大心脏病学者的极大兴趣.DPP-4抑制剂具有抗炎、抗动脉粥样硬化、改善心肌代谢等作用,可减少心肌梗死面积,减少缺血再灌注损伤,稳定心肌缺血时电生理状态,改善心室重构,并动员干细胞至心血管损伤处,促进组织修复.现将DPP-4抑制剂心血管保护作用的研究进展做一综述.%Dipeptidyl peptidase 4 ( DPP-4) inhibitors are a new class of drugs for the treatment of diabetes. Many studies have shown that DPP-4 inhibitor has an important protective effect on the cardiovascular system. DPP-4 inhibitor can suppress inflammation, atherosclerosis and improve myocardial metabolism. It results in smaller infarct size, reduces ischemia/repernision injury, stabilizes the cardiac elec-trophysiological state during myocardial ischemia and improves ventricular remodeling. In addition, DPP-4 inhibitor can mobilize stem cells to the site of cardiovascular injury, and promote tissue repair. This article reviews recent progress in researching the cardiovascular protective effects of DPP-4 inhibitors.【期刊名称】《心血管病学进展》【年(卷),期】2012(033)005【总页数】4页(P593-596)【关键词】DPP-4抑制剂;心血管保护【作者】王喜梅【作者单位】北京协和医学院中国医学科学院国家心血管病中心阜外心血管病医院心血管疾病国家重点实验室,北京 100037【正文语种】中文【中图分类】R54二肽基肽酶 4(dipeptidyl-peptidase 4 inhibitor，DPP-4)抑制剂作为一类新型的糖尿病治疗药物，通过竞争性结合DPP-4活化部位形成DPP-4复合物，降低酶的催化活性，从而抑制内源性胰高血糖素样肽-1(glucagon-like peptide 1，GLP-1)和糖依赖性胰岛素释放肽(glucose-dependent insulinotropic polypeptide，GIP)的降解速度，延长其半衰期，有效地降低空腹及餐后血糖。
生物化学在药物研发中的应用在现代医学领域，药物研发是一项至关重要的工作，它旨在为各种疾病提供有效的治疗手段，改善患者的生活质量，甚至拯救生命。
而生物化学作为一门研究生物体化学组成和生命过程中化学变化的科学，在药物研发中发挥着不可或缺的作用。
生物化学为药物研发提供了坚实的理论基础。
通过对生物大分子如蛋白质、核酸、多糖等的结构和功能的研究，我们能够深入理解生命活动的机制。
例如，了解蛋白质的三维结构可以帮助我们确定药物作用的靶点。
药物靶点是指药物在体内与特定分子相互作用，从而发挥治疗效果的部位。
如果我们知道了某种疾病相关蛋白质的结构和功能，就可以设计出能够特异性结合并调节其活性的药物分子。
以抗癌药物的研发为例，细胞周期调控蛋白如周期蛋白依赖性激酶（CDK）在肿瘤细胞的异常增殖中起着关键作用。
通过生物化学研究，我们揭示了 CDK 的结构和功能特点，发现了其活性位点。
基于这些信息，科学家们成功设计并合成了一系列 CDK 抑制剂，如帕博西尼（Palbociclib），用于治疗乳腺癌等恶性肿瘤。
这些药物能够特异性地与 CDK 结合，抑制其活性，从而阻止肿瘤细胞的增殖，达到治疗癌症的目的。
生物化学在药物筛选中也起着关键作用。
传统的药物筛选方法往往效率低下，成本高昂。
而基于生物化学原理的高通量筛选技术则大大提高了药物发现的效率。
高通量筛选是指在短时间内对数以万计的化合物进行活性测试，从中筛选出具有潜在治疗作用的药物先导化合物。
例如，利用酶联免疫吸附测定（ELISA）技术，可以快速检测化合物对特定酶活性的抑制作用。
在筛选抗糖尿病药物时，可以针对参与糖代谢的关键酶如α葡萄糖苷酶进行筛选。
将大量的化合物与α葡萄糖苷酶在特定条件下反应，然后通过检测反应产物的生成量来评估化合物的抑制活性。
这种方法可以快速筛选出具有潜在降糖作用的化合物，为进一步的药物研发提供了基础。
此外，生物化学还为药物的安全性评价提供了重要的手段。
药物在体内的代谢过程对于其疗效和安全性至关重要。
糖尿病的科学研究方法与技术糖尿病是一种常见的慢性疾病，严重影响人们的健康和生活质量。
为了更好地了解糖尿病的发病机制、预防和治疗方法，科学家们进行了许多研究，并采用各种科学研究方法和技术来深入探索这个领域。
本文将介绍糖尿病科学研究的方法和技术。
一、流行病学调查方法流行病学是研究疾病在人群中分布、发病和传播规律的科学。
通过流行病学调查方法，可以对糖尿病患病率、病因、风险因素等进行全面的研究。
常用的流行病学调查方法包括：1. 横断面调查：通过一次调查收集人群的患糖尿病情况、生活方式、饮食习惯等信息，可以初步了解糖尿病的患病率和与之相关的因素。
2. 纵向调查：对同一人群进行多次调查，追踪观察糖尿病的发展和变化趋势，可以揭示糖尿病的发病机制和危险因素。
3. 队列研究：挑选一组没有糖尿病的人群进行长期的随访观察，记录他们的糖尿病发病情况和相关变量，以找出与糖尿病相关的危险因素。
二、分子生物学方法分子生物学是研究生命体的结构、功能和基因调控等方面的科学，通过分子生物学方法可以深入了解糖尿病的发病机制和相关因素。
主要的分子生物学方法包括：1. 基因测序：通过测序技术，可以对糖尿病相关基因进行全面的检测，发现与糖尿病相关的突变、多态性和表达水平等变化。
2. 基因组学：通过研究基因组的结构和功能，可以寻找与糖尿病发生发展相关的基因，揭示其调控网络和信号通路。
3. 表达谱分析：通过高通量技术，如芯片技术和RNA测序技术，可以对糖尿病组织或细胞中基因表达的变化进行全面的分析，寻找与糖尿病相关的差异表达基因。
4. 蛋白组学：通过质谱技术等方法，可以对糖尿病相关蛋白质的组成、结构和功能进行全面的研究，揭示蛋白质的变化与糖尿病发生发展之间的关系。
三、细胞和动物模型为了更深入地研究糖尿病的发病机制和药物治疗效果，科学家们借助细胞和动物模型进行实验研究。
常用的细胞和动物模型有：1. 细胞培养：将人类胰岛β细胞、脂肪细胞等相关细胞株培养在体外，通过添加不同的刺激剂或药物，观察细胞的增殖、分化和代谢变化，研究糖尿病的发病机制和药物的疗效。
考球ｔ龟萌２０１０年２月第３０卷第２期ＪｉｌｉｎＪｏｕｒｎａｌｏｆＴｒａｄｉｔｉｏｎａｌＣｈｉｎｅｓｅＭｅｄｉｃｉｎｅ２０１０Ｖ０１．３０Ｎｏ．２‘・１８ｌ・中药及其有效成分降糖作用机制的研究进展吴建霞１，郭利平２，王婕１（１．天津中医药大学，天津３００１９３；２．天津中医药大学保康医院，天津３００１９３）［摘要］中药及其有效成分降糖作用机制主要包括改善胰岛素抵抗，’增加胰岛素敏感性；促进糖元合成，抑制糖元分解；保护胰岛Ｂ细胞功能，增加胰岛素分泌；延缓对葡萄糖的吸收；促进外周组织对葡萄糖的利用等几个方面。
实验研究已深入至细胞分子水平。
但由于某些中药成分复杂，其降糖机理呈现多途径、多靶点，且药物剂型、剂量、疗程等方面无统一标准，大多药物的研究还都是动物实验，实验模型及技术手段也存在差异，有些药物机理的研究还是一种可能性的推断。
［关键词］中药；有效成分；降糖；药理；综述［中图分类号】１１２８５．５［文献标志码】Ａ［文章编号］１００３—５６９９（２０１０）０２—０１８１—０２近几年来，中药在治疗糖尿病及其并发症方面取得较大进展，中药的降糖机制研究已深入至细胞分子水平。
笔者查阅了相关文献，现将近几年来有关中药降糖作用机制的研究综述如下：１改善胰岛素抵抗。
增加胰岛素敏感性葛根素可增强高胰岛素血症病鼠胰岛素敏感性，从而降低血糖、血脂含量，改善糖脂代谢紊乱。
有临床报道…１，加用葛根素治疗的２型糖尿病胰岛素抵抗患者经治疗后，空腹、餐后２ｈ血糖、胰岛素及血压、血脂、血液流变学均有显著下降（Ｐ＜０．０５或Ｐ＜Ｏ．０１），胰岛素敏感性指数（ＩｓＩ）明显升高（Ｐ＜０．０５），与基础治疗组相比，胰岛素抵抗各项参数差值比较具有显著差异（Ｐ＜０．０５或Ｐ＜０．０１）。
药理研究表明［引，葛根素改善胰岛素敏感性的可能途径为：①对抗肾上腺素对血管的收缩作用，扩张血管，改善微循环，增加血流，使全身血循环能力提高而促进胰岛素的生物效能，改善胰岛素敏感性。
丝氨酸蛋白酶抑制剂的结构和功能研究进展2. 鄂尔多斯市中心医院内蒙古鄂尔多斯市017000【摘要】在人体机能中，丝氨酸蛋白酶抑制剂能够对炎症、血液凝结、纤溶以及肿瘤等进行抑制，在致病性微生物浸染过程中，主动防御效果显著，同时在丝氨酸蛋白酶水解平衡调节当中，具有神经保护效果。
对于该类型的蛋白超家族成员来说，在遗传性结构与异常分泌中，容易发生许多疾病。
因此，在临床治疗当中，必须要加强生物学特性与结构、功能关系进行研究。
基于此，本文主要对丝氨酸蛋白酶抑制剂结构与功能研究进展进行分析，提出在小分子质量与高活性新型丝氨酸蛋白酶抑制剂的发展，可以更好的了解丝氨酸蛋白酶以质的作用机理。
【关键词】丝氨酸蛋白酶抑制剂；功能；结构在动物、植物、微生物体内广泛存在着丝氨酸蛋白酶抑制剂，作为一种丝氨酸蛋白酶活性调节剂，能够对生物体内的诸多生命过程进行调节，比如血凝、蛋白质折叠、细胞迁移、炎症反应等。
在蛋白结构与氨基酸序列的相似性分析过程中，可以将蛋白酶抑制剂分为四种类型，包括半胱氨酸类蛋白酶抑制、天冬氨酸类蛋白酶抑制剂、丝氨酸蛋白酶抑制剂以及非金属蛋白酶抑制剂等[1]。
其中最终的一类为丝氨酸蛋白酶抑制剂，同时也是现阶段研究工作中最广泛的类型。
丝氨酸蛋白酶抑制剂作为一种多功能同源蛋白，能够对生物的生理活动进行调节，目前在动物、植物以及病毒等中发现了超过1500类丝氨酸蛋白酶抑制剂，其中通常含有350-400个氨基酸残基，分子量大约在40-100kD[2]。
因此，本文主要针对丝氨酸蛋白酶抑制剂的功能与生理活性进行分析，研究其研究现状与前景，从而增进人们的了解，为国内抑制剂研究工作的开展提供可靠保障。
一、丝氨酸蛋白酶抑制剂分类在以往的研究当中，主要从脊椎动物角度出发，针对丝氨酸蛋白酶抑制剂进行研究，按照基因结构不同以及特征性氨基酸位点的差异，将脊椎动物的丝氨酸蛋白酶抑制剂进行了分类，主要包括6个亚家族。
从人体内的丝氨酸蛋白酶抑制剂而言，可以将其分为9个亚家族，其中家族最大的为α1AT家族与类卵清蛋白家族。
酶抑制剂类抗糖尿病药物的分子水平筛选方法研究进展张海枝，刘鹏，李川，刘长鹰天津药物研究院天津市新药设计与发现重点实验室，天津 300193摘 要：酶抑制剂类抗糖尿病药物是目前药物研究的热点，而药物筛选技术是制约此类抗糖尿病新药研发速度的关键步骤。
主要从分子水平总结近年来报道的与糖尿病相关的酶抑制剂类候选药物的筛选方法，包括传统方法和前沿方法，着重介绍极具潜力的毛细管电泳法、质谱法、生物传感法和微通道筛选方法等。
关键词：抗糖尿病药物；酶抑制剂；分子水平；药物筛选方法中图分类号：R977.3 文献标志码：A 文章编号：1674 - 5515(2014)08 - 0947 - 06DOI: 10.7501/j.issn.1674-5515.2014.08.028Research progress on drug screening methods at the molecular level for enzyme inhibitors used as anti-diabetic drugsZHANG Hai-zhi, LIU Peng, LI Chuan, LIU Chang-yingTianjin Key Laboratory of Molecular Design and Drug Discovery, Tianjin Institute of Pharmaceutical Research, Tianjin 300193, ChinaAbstract: Various enzyme inhibitors have been demonstrated to be a hotspot in the research area of anti-diabetic drugs, whose development has been greatly limited by the efficiency of diverse drug screening methods. This paper concerns on different types of drug screening methods in the molecular level for enzyme inhibitors used in diabete treatment, including both traditional and advanced methods. Importantly, several screening methods with great potential have been emphasized here, such as capillary electrophoresis, mass spectrometry, biosensors, screening methods based on microchannel and so on.Key words: anti-diabetic drugs; enzyme inhibitors; molecular level; drug screening methods糖尿病是全世界发病率最高的疾病之一，是一种与胰岛素产生和作用异常相关、以高血糖为主要特征的代谢性疾病。
现有报道证实，体内参与血糖调节的多种酶已经成为抗糖尿病药物作用的关键靶点，可为研制治疗糖尿病的药物提供新途径。
以靶标酶为作用对象的酶抑制剂可有效抑制血糖的升高，减缓糖尿病并发症的发生和发展，是抗糖尿病药物研发的希望所在[1-2]。
目前报道的可用于治疗糖尿病的酶抑制剂包括α-葡萄糖苷酶抑制剂、醛糖还原酶（AR）抑制剂、一氧化氮合酶（NOS）抑制剂、血管紧张素转换酶（ACE）抑制剂、基质金属蛋白酶（MMPs）抑制剂、蛋白质酪氨酸磷酸酶1B （PTP-1B）抑制剂、果糖-1,6-二磷酸酶抑制剂、磷酸二酯酶（PDE）抑制剂、环氧酶-2（COX-2）抑制剂、二肽基肽酶-Ⅳ（DPP-Ⅳ）抑制剂等[3]。
近年来，组合化学的快速发展已经解决了酶抑制剂类候选药物的大批量合成问题，而如何快速高效准确地筛选出此类抗糖尿病新药是药物研发中的关键难题。
现有报道中关于酶抑制剂类候选药物的筛选方法较多，根据所选用的材料和药物作用的对象以及操作特点，可将这些方法大致分为4个水平：整体动物水平、组织器官水平、细胞水平和分子水平。
其中，基于分子水平的酶抑制剂类药物筛选方法具有反应体积小、筛选速度快、药物作用机制明确，可实现大规模筛选等优点，在药物筛选方面具有广阔的应用前景。
基于此，本文详细综述了酶抑制剂类抗糖尿病药物的分子水平筛选方法，力图为此类药物的高通量筛选提供借鉴和参考，以期提高抗糖尿病新药的研发速度。
目前文献中报道的与糖尿病相关的酶抑制剂类药物分子水平筛选方法主要收稿日期：2014-06-28作者简介：张海枝（1985—），女，湖北黄冈市人，博士，助理研究员，研究方向为分析化学。
Tel: (022)23006859 E-mail: zhanghz@分为传统方法和前沿方法。
其中，传统筛选方法包括虚拟筛选、紫外–可见分光光度计法、荧光检测法和高效液相色谱法（HPLC）。
近年来广受关注的前沿筛选方法包括毛细管电泳法（CE）、质谱法、生物传感法和微通道筛选方法等。
1传统方法1.1虚拟筛选虚拟筛选是针对酶的三维结构或定量构效关系（QSAR）模型，从现有小分子数据库中搜寻与靶标酶结合或符合QSAR模型的化合物，进行实验筛选研究。
该方法目前已用于PTP-1B抑制剂、α-葡萄糖苷酶抑制剂、AR抑制剂和DPP-Ⅳ抑制剂的筛选[4-5]。
以α-葡萄糖苷酶抑制剂筛选为例，利用虚拟筛选可从带有不同烷基链结构的绿原酸衍生物中筛选出高效抑制剂。
与传统高通量筛选相比，虚拟筛选具有高效、快速和经济等优势。
但是，目前许多酶的结构确定并未测定，极大地限制了虚拟筛选的应用。
1.2 紫外–可见分光光度计法紫外–可见分光光度计法是最传统的酶抑制剂筛选方法，在抗糖尿病药物筛选中的经典实例为：以对硝基-α-D-吡喃葡萄糖苷或葡萄糖为底物筛选α-葡萄糖苷酶抑制剂，目前筛选得到的高效抑制剂包括一系列1H-1,2,3-三唑糖类衍生物、2-脱氧-2,2-二卤代糖苷和羟基香豆素类衍生物等[6-8]。
紫外–可见分光光度计筛选方法操作简单，对仪器要求低（普通酶标仪），但是灵敏度较低，测定信号易受干扰，对酶和底物的消耗量不容忽视。
1.3荧光检测法荧光检测法是利用荧光底物与靶标酶及抑制剂候选药物共同作用，通过检测反应底物或产物的荧光信号变化来进行候选药物筛选。
这种方法灵敏度高（检测限达到0.1 μg/mL）、耗时短，并且通常在多孔板上进行，满足高通量药物筛选的需求，是目前使用最为广泛的酶抑制剂类抗糖尿病药物筛选方法[9-11]。
如利用新型荧光探针构建DPP-Ⅳ抑制剂筛选体系，可实现3 841种化合物的快速筛选，发现表苯丁抑制素对DPP-Ⅳ有强烈抑制作用，可作为潜力药物进行开发[9]。
荧光筛选方法虽然使用广泛，但是其缺陷也不容忽视，荧光物种的选择十分有限，并且由于没有引入分离步骤，样品中其他荧光物种极易对测定信号产生干扰。
1.4 高效液相色谱法HPLC法在酶抑制剂筛选方面使用得较为广泛，通常与紫外测定法、荧光测定法或质谱法联用。
由于引入了高效的分离步骤，检测信号具有高准确度，但是多采用离线方式进行，HPLC只是作为单纯的分离检测手段，需要进行复杂的样品前处理过程[12-13]。
目前可用于一系列N-烷基-脱氧野尻霉素衍生物中α-葡萄糖苷酶抑制剂的筛选。
2前沿方法2.1毛细管电泳法毛细管电泳技术的出现为分子水平药物筛选技术的发展提供了新的策略和方向。
由于其具有样品消耗量小、分析速度快、效率高、可集成化等优点，已逐渐成为酶抑制剂类药物筛选的有力工具，特别是能够在生理环境或接近生理环境下运行、维持酶活性，模拟实际生理环境中酶与抑制剂之间相互作用，非常有利于准确评价药物作用，为发现新型高效的酶抑制剂类抗糖尿病药物提供有效筛选途径[14]。
值得关注的是，毛细管电泳法的操作模式多样化和可集成化为形成集样品（酶、抑制剂和底物）在线混合、反应、分离和检测于一体的药物快速筛选平台提供了可能。
通过选择合适的样品进样方式和调控毛细管内电渗流，可在线控制样品的混合和反应。
通过与多种检测器相结合，实时监测反应产物或底物的信号变化，构建一体化的毛细管电泳筛选平台，可实现多种酶抑制剂类抗糖尿病药物的筛选，如毛细管电泳筛选方法与荧光检测器联用，构建在线的电泳辅助微分析系统，可高效测定多种天然产物结构如咖啡酸、槲皮素、白藜芦醇、氨基葡萄糖和多西环素对MMPs的抑制作用，实现天然产物中MMPs抑制剂候选药物的筛选[15]；毛细管电泳筛选方法与质谱联用，通过优化ESI-MS测定参数，建立具有高灵敏度（比传统的全扫描MS检测方法提高60倍）、高效、快速、准确的药物筛选方法，可用于四环素类抗生素和天然产物中MMPs抑制剂的寻找[16]；毛细管电泳筛选方法与二极管阵列检测器联用，在毛细管内将酶反应和产物检测结合起来，实现了多种ACE抑制剂如卡托普利、赖诺普利及其他类似结构成分的筛选研究[17]。
同时，毛细管电泳技术中用到的毛细管内壁具有丰富的硅羟基，极易进行修饰反应，为多种酶的固定化提供了有效途径。
基于固定化酶建立的酶抑制剂筛选方法可大大减少酶的使用量，降低成本。
现有报道表明，利用离子液体将与糖尿病相关的ACE固定在毛细管壁，通过依次进样及合理调控电渗流，可实现多种天然提取物中ACE抑制剂的快速筛选[18]。
2.2质谱法质谱技术能够通过测定离子化后分子的质荷比得到相关分子的相对分子质量。
近年来，随着质谱技术的不断完善及各种高性能质谱仪器的出现，质谱被越来越多地应用于分子水平药物筛选研究中。
在酶抑制剂类抗糖尿病药物筛选方面，基于质谱技术构建的筛选方法主要分为两大类：一类是利用高分辨率的生物质谱实时监测酶与抑制剂相互作用；另一类是将新型质谱技术与传统分离技术相结合，建立更精确、更有效的酶抑制剂筛选方法。
以基质辅助激光解吸附–飞行时间（MALDI- TOF）质谱和电喷雾质谱（ESI-MS）为代表的现代生物质谱技术，由于具有高灵敏度和高质量检测范围，为实时测定酶及相关抑制剂的相互作用提供了必要的技术手段并逐步形成了独具特色的生物质谱筛选技术。
这一筛选技术的思路是：通过调整质谱参数，观察靶标酶–抑制剂复合物在气相状态下的稳定性，进而比较不同抑制剂与靶标酶的相互作用强弱。
目前，这种基于测定生物大分子相对分子质量的质谱筛选技术仅仅用于AR抑制剂的筛选[19-20]，从索伯尼尔和托瑞司他的结构类似物中进行候选药物筛选。
