摘要:Exendin-(9-39) amide(AbMole,M10089,CAS No.:133514-43-9)是源自钝尾毒蜥唾液肽 Exendin-4 的 N 端截短片段,是胰高糖素样肽-1(GLP-1)受体的经典竞争性拮抗肽。GLP-1 由肠道 L 细胞分泌,经 GLP-1 受体调控胰岛β细胞葡萄糖依赖性胰岛素释放、β细胞增殖与存活,是肠促胰素轴的核心配体。Exendin-(9-39) amide 可高亲和力占据 GLP-1 受体并阻断内源性 GLP-1 信号,被广泛用于胰岛功能、β细胞信号转导与肠促胰素机制的解析。本文结合高分文献,梳理该多肽的分子作用机制、细胞与原代胰岛实验方案及动物体内研究策略,为相关机制课题提供实验参考。
一、Exendin-(9-39) amide的分子作用机制
Exendin-(9-39) amide(AbMole,M10089)由 Exendin-4 去除 N 端 8 个氨基酸获得。N 端序列是激活 GLP-1 受体的构象决定区,截短后该肽仍保留与受体胞外结构域的高亲和力结合(低纳摩尔级),但无法触发受体激活构象,从而由强效激动剂转变为高亲和力竞争性拮抗剂。机制研究表明,Exendin-(9-39) amide 占据受体后可完全阻断内源性 GLP-1(7-36) amide 诱发的 cAMP-PKA 通路、Epac2 及 PI3K-Akt 下游信号激活,抑制葡萄糖刺激的胰岛素胞吐过程。作为工具肽,Exendin-(9-39) amide(AbMole,M10089)的水溶性良好、特异性高,与 GIP、GLP-2、胰高糖素等同家族受体无显著交叉反应,是研究 GLP-1 受体信号的选择性分子工具。
二、Exendin-(9-39) amide在细胞层面研究中的应用
在 INS-1、MIN6 等胰岛β细胞系及原代胰岛中,Exendin-(9-39) amide 常用于以下实验:Exendin-(9-39) amide(CAS No.:133514-43-9)可以用于验证细胞某一生命活动对 GLP-1 受体的依赖性,例如外源 GLP-1(7-36) amide 或 exendin-4对葡萄糖刺激胰岛素分泌(GSIS)的增强作用可被Exendin-(9-39) amide逆转;此外,Exendin-(9-39) amide还能结合基因过表达或敲低模型研究β细胞增殖与抗凋亡信号的上游依赖性。有实验表明,在 16.7 mM 葡萄糖条件下,10 nM 的Exendin-4 可使胰岛细胞的胰岛素分泌提升约 2~3 倍,而预孵育 100 nM Exendin-(9-39) amide 则能抑制该增强效应。Exendin-(9-39) amide如果与 Fura-2 钙成像、 cAMP 化学发光检测联用,还可同步解析 Ca2+ 与 cAMP 双信使的动态变化,阐明 GLP-1 受体调控胰岛素分泌的分子通路;以INS-1 832/13 细胞为例,10 nM exendin-4 可使 16.7 mM 葡萄糖条件下的细胞胰岛素分泌量提升约 2.5 倍,而以 100 nM的 Exendin-(9-39) amide 预孵育 30 min 后,该增强效应被完全取消,相应的胞内 cAMP 水平也回落至基线;Fura-2 钙成像显示Exendin-(9-39) amide 可将 GLP-1 诱导的胞内 Ca2+ 增幅抑制 70% 以上。值得注意的是,Exendin-(9-39) amide 的拮抗效能具有可逆性,洗涤后受体可恢复对内源性 GLP-1 的响应,这一特性使其特别适用于动态信号研究。在原代胰岛灌流实验中,Exendin-(9-39) amide 还能实时拆解 GLP-1 受体依赖性与葡萄糖依赖性的贡献比例,是解析肠促胰素轴层级调控关系的优选工具。
三、Exendin-(9-39) amide在动物实验研究中的应用
在动物层面,Exendin-(9-39) amide (AbMole,M10089)也有着广泛的应用。大鼠实验显示,Exendin-(9-39) 按 0.1~1 nmol/kg 静脉注射后,口服葡萄糖刺激的胰岛素分泌现象被显著削弱,肠促胰素效应几乎完全消失。在胰岛移植功能评估以及高糖钳夹实验中,Exendin-(9-39) amide能用于解析GLP-1 受体信号对胰岛素分泌与β细胞存活的贡献。此外,Exendin-(9-39) amide的小鼠脑内局部给药实验还表明 GLP-1 受体参与摄食与能量稳态的中枢调控,说明该肽还能用于拮抗中枢神经系统中的GLP-1受体。
四、Exendin-(9-39) amide相关细胞实验(文献参考举例)
该方案适配 GLP-1 受体拮抗验证、β细胞 GSIS 及下游信号检测,可用于胰岛β细胞系与原代胰岛。
细胞系:大鼠胰岛β细胞系 INS-1 832/13,或 C57BL/6 小鼠原代胰岛(过夜贴壁后使用)
检测指标与方法:静态 GSIS 孵育法检测上清胰岛素含量;cAMP 化学发光法检测胞内 cAMP 水平;Fura-2/AM 钙成像记录胞内 Ca2+ 动态;Western blot 定量 p-Akt、p-CREB 及胰岛素表达水平。
给药浓度:1、10、100 nM;拮抗验证时与 10 nM exendin-4 联用
处理时长:先以无葡萄糖 KRB 缓冲液预孵育 30 min,再经 16.7 mM 葡萄糖刺激 1 h 收集上清;信号检测 5~30 min
参考文献:Göke R, et al. Exendin-4 is a high potency agonist and truncated exendin-(9-39)-amide an antagonist at the GLP-1 receptor of insulin-secreting β-cells. Journal of Biological Chemistry, 1993, 268(26): 19650-19655.
*注:上述方法来自公开文献,仅供相同目的实验参考。如实验目的、材料、方法不同,请参考其他文献调整。
五、Exendin-(9-39) amide相关动物实验(文献参考举例)
该方案适用于肠促胰素效应、β细胞功能与 GLP-1 受体体内信号研究。
动物模型:成年雄性大鼠,口服葡萄糖耐量试验(OGTT)联合肠促胰素评估模型
给药配制:Exendin-(9-39) amide 以无菌生理盐水溶解,静脉或腹腔注射
给药剂量:参考范围 0.1~1 nmol/kg,建议设置剂量梯度预实验确定最佳拮抗剂量
给药方案:OGTT 前 30 min 给药;同步采集门静脉与外周血,动态检测血糖、胰岛素与胰高糖素水平,比较给药组与对照组肠促胰素效应差异;可联合 GLP-1(7-36)amide 输注验证拮抗剂量效关系。
参考文献:Kolligs F, et al. Reduction of the incretin effect in rats by the GLP-1 receptor antagonist exendin (9-39) amide. Diabetologia, 1995, 38(2): 153-158.
*注:上述方法来自公开文献,仅供相同目的实验参考。如实验目的、材料、方法不同,请参考其他文献调整。
总结
综上,Exendin-(9-39) amide(AbMole,M10089)作为 GLP-1 受体拮抗肽的经典工具,以高亲和力、高选择性的受体阻断能力,支撑起肠促胰素轴功能验证、β细胞信号解析与胰岛生理研究。其明确的拮抗机制与成熟的体内外应用体系,使其成为代谢信号通路研究的重要分子工具。
*本文所述均为科研试剂,仅供科学研究参考
参考文献
[1] Göke R, et al. Exendin-4 is a high potency agonist and truncated exendin-(9-39)-amide an antagonist at the GLP-1 receptor of insulin-secreting β-cells. Journal of Biological Chemistry, 1993, 268(26): 19650-19655.
[2] Thorens B, et al. Expression cloning of the pancreatic β cell receptor for the gluco-incretin hormone glucagon-like peptide 1. Proceedings of the National Academy of Sciences USA, 1992, 89(18): 8641-8645.
[3] Kolligs F, et al. Reduction of the incretin effect in rats by the GLP-1 receptor antagonist exendin (9-39) amide. Diabetologia, 1995, 38(2): 153-158.
[4] Holst J J. The physiology of glucagon-like peptide 1. Physiological Reviews, 2007, 87(4): 1409-1439.
[5] Xu G, et al. Exendin-4 stimulates both β-cell replication and neogenesis, resulting in increased β-cell mass and improved glucose tolerance in diabetic rats. Diabetes, 1999, 48(12): 2270-2276.
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