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1、本科毕业论文(设计)外文翻译学 院 专 业药学姓 名 学 号 指导老师 职 称 合作老师职 称外文题目（原文）Fibroblast Growth Factor-21 as a Therapeutic Agent for Metabolic Diseases译文：成纤维细胞生长因子-22作为一个代谢性疾病治疗剂Fibroblast Growth Factor-21 as a Therapeutic Agent for Metabolic Diseases摘要:成纤维细胞因子是生长因子家族中的一个独特成员，它有几种和传统的fgfs不同的分子特征，并且在动物模型体内试验的时候会表现出包括药物代谢反应
2、的药理概况。它代表了一种新颖、有魅力的2型糖尿病治疗剂,因为它能够在临床治疗中无明显副作用地调整疾病的表型.虽然成纤维细胞-21被发现的相对比较晚，但是人们对它的化疗的效用的领悟还是发展很迅速的.根据对特定的目标组织和器官的研究表明， 一些关键的新陈代谢分子和途径与成纤维细胞-21的反应机制有关.对这种反应机制的进一步的研究应该侧重于对成纤维细胞-21的生物学理解并且提供一条新颖的治疗方案。本论文讨论的重点在于成纤维细胞-21在细胞和体内的活动。治疗糖尿病的潜能和洞察FGF-21分子机制的行为。1. 成纤维细胞因子在常规代谢过程中所扮演的角色FGFs和FGFRs的发展、转变和血管生成过程有重要
3、关系。1-4无论如何，过去十年的研究数字表明，FGF/FGFR的介导途径在调节内分泌的组织器官和一些新陈代谢过程中起到重要作用。例如，FGF-10和FGF-16脂肪细胞和胰岛生物学中起到重要作用，5-7并且FGF-19和小鼠同源基因FGF15能够在人体和小白鼠体内分别调节胆固醇和胆汁酸。用小白鼠做实验, FGF-19抗肥胖和防胰岛素过敏。10,11 另一个生长因子家族，FGF23是调控磷、钙代谢的关键角色。12,13同样, 过度的胰腺P细胞的阴性的FGFR 1形式会导致小白鼠患糖尿病。14 FGFR2表现为胰岛癌发展过程中的关键因子。15-17 FGFR3是骨骼的重要因子，18而FGFR4跟胆
4、固醇代谢和胆汁酸的合成有关系。19FGF / FGFR对代谢的作用依然是没有明确界定，目前正在紧张研究的研究当中。2. FGF-21概述及其在体外影响FGF21作为一个相对新的生长因子家族的成员，最近已证明可以控制各种内分泌功能，使代谢作为一种新型的调节机制。20FGF21基因最初在2000被克隆，并被映射到19号染色体上。21FGF21全长为209个氨基酸，在其N端信号肽上有一个典型的缩氨酸，所以在181个氨基酸上有一个成熟的FGF21的缩多氨酸。 FGF21是一种分泌因子21，并且可以以大肠杆菌和纯化生物活性粘贴形式表示。20人类和小鼠FGF21有75的基因序列是同源的。21在生长因子家庭
5、中，人类的FGF21和FGF19和FGF23（分别有31和26的氨基酸序列的相同度）。根据它们的结构关联和调节代谢过程的能力，FGF19，FGF21和FGF23形成了激素样FGFs的独特亚科，22不像传统的FGFs，他们可以通过血浆来测定。 9,12,13,23尽管如此， FGF21是否用作一种主要的自分泌，旁分泌或内分泌因子仍有待确定。 FGF21的组织/细胞类型分布表现及其调控的鉴定已经初步完成，但主要是在mRNA水平。根据已公布的报告，内源性FGF21 mRNA仅仅在几类组织中检测到，如成人胸腺和肝脏，21而FGF21仅表现在成熟肝细胞24和胰腺。25,26然而， FGF21存在实际状况
6、可能会比实际的报道更广泛，因为具有异常的动态调节机能。 各种条件下,FGF21的mRNA水平可在不同组织和细胞中更深入的被调控。例如，在高血糖和脂肪酸的挑战下的肝脏，23,26,27饥饿状态下的C14肌管, 脂肪肝，和四氯化碳肝部分切除后的肝脏。过氧化物-增殖物激活受体（PPAR）作为一种激动剂,在初级肝细胞和饮食后的肝脏中FGF21有大幅增加。23,29,30更重要的是，PPARa似乎可以直接调节FGF21 。 26虽然一系列的方式促进了FGF21生物学研究，但是目前可用的FGF21调控的大部分数据来自在对啮齿类动物基因分析，作为一个潜在的治疗剂，这种调控限制了FGF21在人体内功能。因为对
7、这个新兴的摩尔技术的各种分析正从一些商业来源获得，预计该FGF21及其调控参数的实际状况将很快在蛋白质水平和人体研究中显示。 FGF21的有治疗糖尿病的潜力的生物活性首次被发现是通过细胞层面上辨别分泌分子的功能筛。 FGF21刺激小鼠3T3细胞分化-L1细胞和人类原发性脂肪细胞对葡萄糖的摄取。与此同时,胰岛素迅速采取行动， FGF21需要几个小时的细胞治疗才能对摄取的葡萄糖产生效果，这意味着转录激活是FGF21作用机制的一部分。重要的是，FGF21对葡萄糖的吸收效果与胰岛素是独立的，在胰岛素的联合治疗中也如此，而不是由外源性肝素调制。20对于FGFs是不寻常的，通过观察，他们没有明显的相互作用
8、，20,31,32因为他们一般同肝素结合起来作为合作因子来进行大的活动。33 此外，对离体胰岛进行测试时，FGF21抑制葡萄糖介导的胰高血糖素释放并刺激胰岛素的积累和分泌，这表明FGF21对胰腺A和P细胞会产生直接影响，以及保护islets诱导细胞凋亡。25总体而言，现有资料表明，FGF21目前主要活跃在脂肪细胞和胰细胞。 20,25,26,31,34对大多数的FGFs来说,生长促进活动是最好的记录功能之一，对传统FGFs治疗敏感的一些主要活跃的细胞进行检测时，没有导致FGF21扩散.20,25此外，在合作刺激实验中，FGF21也没有因为其他的FGF21而组织这些扩散活动。20因此，FGF21
9、并不是有丝分裂，也不是一个典型FGF行为的自然生长因子拮抗剂。这一结论进一步表明最近的一份报告，它描述了包括FGF21在内的FGFs的受体特异性。22实际上，甚至通过个别的FGFRs,把细胞暴露在跟生理浓度无关的FGF21（200纳米，远高于已报道EC50 (50有效浓度)的FGF21的0.5纳米的葡萄糖摄取和MAP激酶检测）和浓度大于10纳克/毫升的大剂量的肝素，来轻微的影响BaF3细胞中的促有丝分裂。引人注目的是，通过与FGF21,PPARy激动剂，罗格列酮结合，3T3 - L1脂肪治疗在对葡萄糖的单独代理吸收量上有了明显增加。31此外，在FGFR激活数据的基础上，罗格列酮刺激FGF21，
10、反过来FGF21诱导PPAR蛋白上调。虽然目前还不清楚哪些方面在影响葡萄糖的运输，这些数据显示潜在的协同作用在FGF21与PPAR中协同作用于葡萄糖的稳态。313. FGF-21的体内药理具有体内生物活性的FGF21已被应用在多种生物标志物上，这些标志物说明了FGF21在更广泛的涵盖多种疾病模型的动物研究中产生的作用。20,23,26,35 人20和小鼠FGF2123,26的强制表达导致了小鼠的基因转变。20,24,26 FGF21转基因动物可自行生产发育，在出生时是正常的，而且跟野生型的同种生物没有本质区别。值得注意的是，根据广泛的形态学和组织学分析，在其寿命中它们并没有出现肿瘤，癌症，或其
11、他任何的明显异常迹象。20,23因此，小鼠长期暴露在FGF21不会导致癌症发生。不过，要解释FGF21转基因小鼠的一个特有的显性特征还是一项艰巨的任务。 根据代谢参数的变化，C57BL / 6小鼠比人类肝脏的FGF21的表达要多（附70-150毫微克/毫升循环水平）。20连续喂食十五周的高脂肪，高碳水化合物（HFHC）， FGF21抗转基因小鼠除了增加热量摄入，体重增加和脂肪堆积其他功能已经停止。同低脂肪一致，瘦蛋白水平以及胰高血糖素明显降低。重要的使，这些影响并不只与HFHC的饮食相关，因为他们对老年的FGF21转基因小鼠在普通饮食的情况下进行了观察研究。在9个月的年龄，他的体重明显较小，有
12、较低空腹血糖水平，较少的总脂肪肝以及棕色脂肪细胞，同控制的动物相比，它们的血糖清除和胰岛素敏感性有所提高。20 通过对FVB小鼠肝脏特异性表达的分析，证实它没有瘤或肿瘤。24此外，与对照动物相比，没有发现溴（BrdU）标记的FGF21进入已进行切除术或通过四氯化碳转基因小鼠的肝脏肝部分有明显的变化，这表明FGF21不太可能在代偿肝脏恢复过程中发挥作用。以外，由二乙基亚硝胺诱发腺瘤频率和他们第一次出现的时间来看，强力的 FGF21能显著降低肿瘤发病率。24然而，虽然FGF21能够延迟肝脏的肿瘤发生速度，12个月年龄的FGF21转基因小鼠肝癌的发生率与对照动物相似。因此，如果FGF21负调控化学诱
13、导二乙基亚硝胺-突变，它很可能是在早期阶段干扰其疾病发展。24 最近，另一组在C57BL / 6天疗程中的FGF21转基因小鼠的情况，已得出描述。26在肝脏中的FGF21 mRNA浓度,这些动物比对照组动物多50-150倍，并有相对较低的血清胆固醇，三在白色脂肪组织中增加酸甘油酯，血糖和胰岛素，以及改善胰岛素抵抗（对改善血脂和血糖代谢指标），与先前公布的数据一致。20FGF21转基因小鼠也被发现有提高的血清生成酶，这表明了生成酮的诱导作用，并且也表明了面积极小的脂肪酸、白色脂肪组织中增加的游离脂肪酸的表达跟所有的脂解作用有关。26更重要的是，随着肾上腺素浓度和尿去甲肾上腺素在FGF21转基因动
14、物体内的减少，FGF21似乎并没有刺激儿茶酚胺在脂肪分解上有系统化的提高。26出人意料的，据说这些转基因小鼠FGF21也有1-2的核心体温降低，减少运动，同它们的同窝出生的小鼠相比，在24小时内变得迟钝。虽然吸引人，但是后面的结果并未被报道20,24，因此需要进一步探索。 小鼠体内带有短核糖核酸的FGF21的腺病毒向下调节会促使FGF21循环水平大幅度降低，导致了严重的代谢异常，如脂肪肝，过高的三磷酸甘油脂（主要是作为在乳糜微粒增加所致/极低密度脂蛋白部分），在血清中游离脂肪酸和总胆固醇明显升高，而血清酮减少。23 重要的是，这些变化显然只会出现在喂养动物过高脂肪的时候，普通饮食下则不会出现这
15、种情况。在生成酮的饮食情况下，动物体内FGF21的内源性表达戏剧性上升和此有关，并且能够进一步表明shFGF2实验的确是内源性FGF21表达/功能衰减的一个直接结果。23 对啮齿动物通过皮下注射或者连续的注入全身FGF21会导致多种新陈代谢问题。FGF21有效地降低了血浆血糖水平，刺激葡萄糖分解，并增加了口服葡萄糖耐量试验中对验胰岛素的敏感性。20重要的是，FGF21降糖效果是持久的，因为FGF21能够至少在二十四小时内起到药效。此外，除了在糖尿病动物体内近正常化的血糖水平，即使是在FGF21超剂量的情况下，无论是进食或是空腹、健康或有病的啮齿类动物，并未能证明FGF21诱导了低血糖症的发生。
16、20,26其原因不明，如血糖正常动物仍然响应FGF21治疗的各种不同方式，23,24,26低血糖的情况下明确区分这些FGF21胰岛素的降糖作用。此外，FGF21有效降低胰岛素和胰高血糖素循环血清和肝脏甘油三酯，并因为在血浆血糖，血脂，胰岛素水平的变化而提升和葡萄糖处置血清-羟基丁酸酯而提升。20,23,26在口服糖耐量试验，用单一的FGF21皮下注射观察。现在看来，动物有益的FGF21依赖效应需要反复曝光蛋白质。20,26 通过持续输注给药时对糖尿病db / db小鼠8周，FGF21纠正高血糖及送达的 -细胞功能和质量。25有一个循环中FGF21治疗组血浆胰岛素升高水平与对照动物相比。此外，病
17、理检查发现，在每节胰岛，每部分280的细胞数目增加340，130以上每胰岛细胞。与此相关的细胞因子中，诱导蛋白酶3 / 7的激活和DNA片段FGF21介导的衰减在诱导细胞因子中观察到的细胞，并引发不良（BCL2基因，细胞死亡受体拮抗剂）反应，是抑制Akt-蛋白质分子依赖性磷酸化细胞凋亡和细胞存活的推动者，36作为在体内作用的潜在基础。25最后，在增殖细胞核抗原（PCNA）一直在减少染色观察胰岛，证实他的无丝分裂特征FGF21行动。25 把具有治疗潜力的FGF21在非人灵长类动物中进行评估。以剂量逐步上升的方式35 给予FGF21 六个星期，糖尿病猕猴（Macaca mulatta）的空腹血糖水
18、平急剧下降，果糖胺，甘油三酯，胰岛素，胰高血糖素，滤油脂蛋白的情况也得到改善，其中也包括降低低密度脂蛋白（LDL）胆固醇和促使高密度脂蛋白（HDL）胆固醇增加，这有利于改善在多种心血管危险因子的条件下的循环水平和控制适宜的体重，同时还可以看到FGF21在治疗的动物方面的效果。正如在啮齿类动物中，在研究过程中，任何地点试验的猴子低血糖发作的发生率是一致的。总体而言，本研究的结果有力地表明，FGF21一种有效的2型糖尿病和其他代谢性疾病中的调节剂。35 同源斑马鱼FGF和人类的FGF21都已经在胚胎发育中发现了。37通过使用反义FGF21 吗啉代寡糖核酸(MOs)，以及FGFR抑制剂SU5402的
19、研究，显示出骨髓亏损红细胞以及它们的祖先在FGF21组合式胚胎,但并不是血管和淋巴细胞，而是注入的FGF21 RNA的救援表现型。重要的是，FGF21 MOs没有影响细胞增殖和细胞凋亡在胚胎中的正常生长。该报告最后总结说,FGF21在斑马鱼的造血发展中起着至关重要的作用。37然而,迄今为止这些被报道的研究与在哺乳动物中FGF21造血干细胞之间没有必然联系,这些有趣的观察需要在更高的物种上评估。4洞察FGF21的作用机理 尽管表现出了非典型FGF族的活性，FGF21似乎是在通过传统型的FGFRs来诱导信号。作为一个初期的结果，FGF21刺激酪氨酸进行FGFRs的磷酸化作用,20,25,31,34
20、这似乎是FGF21最关键的功能，在特殊的FGFR抑制剂SU5402的作用下没有检测到FGF21。25此外，FGF21在应答细胞中诱导一种典型的“类FGF”的信号模式，例如有机磷酸化的蛋白FRS2，MAPK,MAP2K1，RAF1，GSK3，RPS6KB2，STAT3和Ca2+。20,25,31,34事实上，这些在体外造成影响的原生型FGFs比如FGF1，20,25,31,34有额外的证据表明，FGF21是通过传统的FGFR介导信号通路激活的。虽然，FGF21仍然是一个独特的FGF家族成员。与其他FGFs不同的是，它不受其他肝素活性的约束与要求，20,31,32,34并没有直接作用于可溶性FGF
21、RS，20。迄今为止的研究表明，这种表达仅限于脂肪和胰腺代谢的开始，20,25,26,31,34。不管是不是在体外的有丝分裂，这并没有影响在转基因小鼠，啮齿类动物或灵长类动物全身给药过程中FGF21的水平。20,22,24-26,35这些与众不同的特点已经证实了Klotho是FGF21受体复合物的重要组成部分。34Klotho38是一种跨膜蛋白，结构类似于Klotho，13,39其他功能还不是很清楚。最近的一份报告显示这是一种连接胆固醇和胆汁代谢的分子；40然而，Klotho的专属表达在胰腺，脂肪和肝脏38中有更广泛的生物学作用。基于与Klotho相似的结构，它支持FGF23活动的性质已经被证
22、明，41,42Klotho已经作为FGF21的信号因子被测试。首先，在HEK293细胞中使用一种下拉方式进行瞬间表达实验，Klotho并不能有效对所有FGFRs有相互作用，但与FGFR1，FGFR4和FGF21的结合是更有效的。此外，虽然模拟感染HEK293的质粒没有回应FGF21的刺激，通过MAPK的作用Klotho仍然可以检测FGF21的激活作用。34虽然Klotho没有在3T3-L1前脂肪细胞中被检测到，但它被认为是与FGF21在行动能力上完全不同的脂肪细胞大量表达，并且并不仅仅是相关性表达。20此外，siRNA的调节比Klotho在3T3-L1中的表达在诱导FGF21诱发的的GLUT1
23、上调中可以是葡萄糖进行更好的吸收。34因此，通过细胞的功能研究表明，除掉缺乏响应的FGF21，然后再进行FGF21的信号反应能力进行观察，结果发现Klotho可以阻碍FGF21的活性。34Klotho似乎是FGF21受体的重要组成，有几个独特的FGF21生物现象可以合理结束这一基础功能。Klotho被认为是FGF21/FGFR/Klotho杂合后来作用FGFRs的。Klotho可能与FGF21的作用并行，与常规的肝FGFs一样。33选择性Klotho在肝脏，胰腺和脂肪的表达解释了FGF21的脂肪和胰腺细胞来源的特殊性。20,25,26,31,34虽然有关FGF21对肝源性细胞的直接影响尚未被报
24、导，但FGF21在动物脂质代谢中很可能会产生深远的影响。缺少FGF21可能的结果是Klotho在受体中没有作用，并联FGF23/Klotho系统后32,42，最好的信号显示出了非增殖性。5.结论 尽管最近的研究有所进步，但是我们对FGF21的全面行动机制尤其是它在体内的主要决定因素仍然知之甚少。然而，在治疗2型糖尿病及与之相关的紊乱方面，FGF2仍然是一个革命性的疾病修正疗法。临床试验表明，FGF21能够持续控制血糖和血脂，减轻胰岛素抗性， 增强 -细胞功能和数量，有益于改善脂蛋白和心血管变化的风险度，并且在非人类灵长类动物的体重下降方面起到作用。同样重要的是，同目前糖尿病患者一般可用的疗法相比，这些引人注目的代谢结果并不是以低血糖、水肿、肥胖等副作用为代价的。由于2型糖尿病的发病率仍然是一个日益严重的全球健康问题，寻求更有效和更安全的治疗方法已迫在眉睫。38,39人们对FGF21未来的研究会侧重于探索其潜力和更好的理解其作机理。参考文献（略）