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
2、验的时候会表现出包括药物代谢反应的药理概况。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F
3、GFs 和 FGFRs 的发展、转变和血管生成过程有重要关系。 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
4、 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。
5、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
6、 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，
7、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
8、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， 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
9、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 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
10、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，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
11、 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，C57
12、BL / 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
13、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 FGF
14、21 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
15、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种情况。在生成酮的饮食情况下，动物体内 FGF21 的内源性表
16、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。 20,26其原因不明，如
17、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
18、动物相比。此外，病理检查发现，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
19、，糖尿病猕猴（Macaca mulatta）的空腹血糖水平急剧下降，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
20、过使用反义 FGF21 吗啉代寡糖核酸(MOs)，以及 FGFR 抑制剂 SU5402 的研究，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
21、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
22、 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FGFRS， 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。 34Klotho 38是一种跨膜蛋白，结构类似于 Klotho， 13,39其他功
23、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
24、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 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
25、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
26、，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）
