[科普中国]-葡萄糖耐量因子

简介

葡萄糖耐量因子（Glucose Tolerance Factor ），英文简写GTF，GTF是铬与烟酸、谷氨酸、甘氨酸和半胱氨酸的水溶性配合物，它能增强胰岛素的生物学作用，可通过活化葡萄糖磷酸变位酶而加快体内葡萄糖的利用。

发现及制备铬是一种重要的矿物质元素，自然界中主要以三价形式存在。1957年Schwarz和Mertz首次在猪肾粉中发现一种能够恢复大鼠糖耐量损伤的物质——GTF，这是首次提出GTF的概念，并逐步证实Cr3+是GTF的中心活性成分。之后Mertz及同事发现，GTF是由Cr3+与烟酸、甘氨酸、谷氨酸和半胱氨酸形成的以Cr3+为中心与两个烟酸的N端配位、氨基酸用来满足其余的配位数所形成的八面体配合物。由于GTF的活性成分是Cr3+，而啤酒酵母中含铬丰富，有学者通过紫外线和化学诱变啤酒酵母菌株来获得GTF。1977年，Mertz详细报道了Brewers酵母GTF分离方法。cr3+虽然与多种氨基酸配合后形成GTF，但由于Cr3+很活跃的特点和氨基酸中存在着氨基和羧基两个配位基团以及Cr3+易发生羟化作用等因素，迄今还未见到有关GTF完整结构的报道。而由于实验室中GTF的提取与纯化技术的限制，还无法根据已知结构进行含铬化合物的完全人工合成，相应的刺激了以模拟GTF生物功效为目的的烟酸铬、吡啶甲酸铬、氨基酸类铬等含铬化合物的合成。从20世纪80年代开始，我国学者使用麦汁作为培养基，使cr3+与甘氨酸等氨基酸及烟酸形成GTF络合物，并开展了一系列新的研究2。

GTF最初发现于酵母细胞。1980年科学家终于在动物的肝脏、肾脏中分离和纯化到GTF物质，这是GTF研究领域的一大突破，科学界又重新为它起名"铬调素"。1980年之后，GTF的结构研究和作用机理有较大的进展。GTF是一个分子量为1500Da的小肽，小肽含有4种氨基酸，甘氨酸、胱氨酸、天门冬氨酸和谷氨酸。蛋白小肽分子量虽小，但它紧密地和4个铬离子结合在一起。科学家已先后从许多动物体内分离和纯化到GTF，GTF普遍存在于哺乳动物体内。GTF的主要生理功能为强化胰岛素的作用，将血糖转化为二氧化碳和脂肪，GTF对胰岛素的强化作用并不增加胰岛素的量，而是胰岛素作用的内源强化剂。GTF的作用大小还与GTF分子中铬含量有关，只有完整的GTF分子，其生物活性才最强。

纯化国内外许多研究者对GTF分离纯化工作进行了研究，Davies等3使用DEAE．cellulose分离纯化酵母氨水提取物，结果显示阴、阳组分皆有GTF活性及铬。Edens等4利用C18反相层析和离子对反相高效液相色谱对酵母提取物进行纯化研究，得到3个结构组分复杂的分离物。Liu lu5和Vincent6等通过凝胶过滤层析和高效液相色谱对酵母氨水提取物进行分步分离，得至m/z比值分别为712.253 5和769.274 7的铬结合物，但没有对铬结合物进行活性分析。孔凡华等验用氨水提取高铬酵母菌粉中葡萄糖耐量因子，通过SuperdexlM75、Sephadex G25凝胶过滤层析和反相高效液相色谱对其进行纯化，得到GTF纯品。通过胰岛素抵抗型3T3-Ll脂肪细胞评价纯化所得GTF对细胞葡萄糖代谢的调节作用，结果表明：在胰岛素存在时，GTF可以显著提高细胞葡萄糖消耗量，且呈剂量依赖效应。可见，通过联用Superdex。M75和Sephadex G25凝胶过滤层析和反相高效液相色谱，可以对GTF进行有效分离，纯化所得GTF样品具有显著葡萄糖代谢调节活性1。

含量测定测定GTF的方法有2类：一类为通过细胞培养实验测定其生理功能，如葡萄糖转运、转化；另一类为测定其活性铬含量。前者可直观地从功能活性方面进行有效评价，但时间较长，方法繁琐，价格昂贵。而后者可通过测定GTF中的有机铬从侧面对GTF进行量化，方法相对简便。需指出的是酵母富集到菌体内的铬不都是GTF的组成部分，有些转化为有机铬，与蛋白(肽)结合，成为GTF活性中心；有些却仍以无机铬存在。但目前，在检测、评价酵母中的GTF含量时，大多未将有机铬和无机铬分开，将总铬计为有机铬或未将有机铬有效提取，菌体内GTF的含量不能真实反映。所以在评价酵母中GTF含量应该包括2个步骤：有效的从菌体中提取出GTF和检测GTF中有机铬的含量7。