葡萄糖耐量因子

葡萄糖耐量因子 (glucose tolerance factor，GTF)是一種高活性的鉻補充物，它是小分子的鉻結合物質，三價有機鉻是其重要活性中心，含有半胱氨酸、天門冬氨酸、甘氨酸和谷氨酸， GTF能提高胰島素的活性，促進胰島素與細胞膜受體結合，利於機體組織對葡萄糖的吸收。

基本介紹

• 中文名：葡萄糖耐量因子
• 外文名：Glucose Tolerance Factor
• 縮寫：GTF
• 本質：高活性的鉻補充物
• 活性中心：三價有機鉻
• 溶解性：水溶性

簡介

葡萄糖耐量因子（Glucose Tolerance Factor ），英文簡寫GTF，GTF是鉻與煙酸、谷氨酸、甘氨酸和半胱氨酸的水溶性配合物，它能增強胰島素的生物學作用，可通過活化葡萄糖磷酸變位酶而加快體內葡萄糖的利用。

發現及製備

鉻是一種重要的礦物質元素，自然界中主要以三價形式存在。1957年Schwarz和Mertz首次在豬腎粉中發現一種能夠恢復大鼠糖耐量損傷的物質——GTF，這是首次提出GTF的概念，並逐步證實Cr³⁺是GTF的中心活性成分。之後Mertz及同事發現，GTF是由Cr³⁺與煙酸、甘氨酸、谷氨酸和半胱氨酸形成的以Cr³⁺為中心與兩個煙酸的N端配位、胺基酸用來滿足其餘的配位數所形成的八面體配合物。由於GTF的活性成分是Cr³⁺，而啤酒酵母中含鉻豐富，有學者通過紫外線和化學誘變啤酒酵母菌株來獲得GTF。1977年，Mertz詳細報導了Brewers酵母GTF分離方法。cr³⁺雖然與多種胺基酸配合後形成GTF，但由於Cr³⁺很活躍的特點和胺基酸中存在著氨基和羧基兩個配位基團以及Cr3+易發生羥化作用等因素，迄今還未見到有關GTF完整結構的報導。而由於實驗室中GTF的提取與純化技術的限制，還無法根據已知結構進行含鉻化合物的完全人工合成，相應的刺激了以模擬GTF生物功效為目的的煙酸鉻、吡啶甲酸鉻、胺基酸類鉻等含鉻化合物的合成。從20世紀80年代開始，我國學者使用麥汁作為培養基，使cr³⁺與甘氨酸等胺基酸及煙酸形成GTF絡合物，並開展了一系列新的研究。

GTF最初發現於酵母細胞。1980年科學家終於在動物的肝臟、腎臟中分離和純化到GTF物質，這是GTF研究領域的一大突破，科學界又重新為它起名"鉻調素"。1980年之後，GTF的結構研究和作用機理有較大的進展。GTF是一個分子量為1500Da的小肽，小肽含有4種胺基酸，甘氨酸、胱氨酸、天門冬氨酸和谷氨酸。蛋白小肽分子量雖小，但它緊密地和4個鉻離子結合在一起。科學家已先後從許多動物體內分離和純化到GTF，GTF普遍存在於哺乳動物體內。GTF的主要生理功能為強化胰島素的作用，將血糖轉化為二氧化碳和脂肪，GTF對胰島素的強化作用並不增加胰島素的量，而是胰島素作用的內源強化劑。GTF的作用大小還與GTF分子中鉻含量有關，只有完整的GTF分子，其生物活性才最強。

純化

國內外許多研究者對GTF分離純化工作進行了研究，Davies等使用DEAE．cellulose分離純化酵母氨水提取物，結果顯示陰、陽組分皆有GTF活性及鉻。Edens等利用C₁₈反相層析和離子對反相高效液相色譜對酵母提取物進行純化研究，得到3個結構組分複雜的分離物。Liu lu和Vincent等通過凝膠過濾層析和高效液相色譜對酵母氨水提取物進行分步分離，得至m/z比值分別為712.253 5和769.274 7的鉻結合物，但沒有對鉻結合物進行活性分析。孔凡華等驗用氨水提取高鉻酵母菌粉中葡萄糖耐量因子，通過SuperdexlM75、Sephadex G25凝膠過濾層析和反相高效液相色譜對其進行純化，得到GTF純品。通過胰島素抵抗型3T3-Ll脂肪細胞評價純化所得GTF對細胞葡萄糖代謝的調節作用，結果表明：在胰島素存在時，GTF可以顯著提高細胞葡萄糖消耗量，且呈劑量依賴效應。可見，通過聯用Superdex。M75和Sephadex G25凝膠過濾層析和反相高效液相色譜，可以對GTF進行有效分離，純化所得GTF樣品具有顯著葡萄糖代謝調節活性。

含量測定

測定GTF的方法有2類：一類為通過細胞培養實驗測定其生理功能，如葡萄糖轉運、轉化；另一類為測定其活性鉻含量。前者可直觀地從功能活性方面進行有效評價，但時間較長，方法繁瑣，價格昂貴。而後者可通過測定GTF中的有機鉻從側面對GTF進行量化，方法相對簡便。需指出的是酵母富集到菌體內的鉻不都是GTF的組成部分，有些轉化為有機鉻，與蛋白(肽)結合，成為GTF活性中心；有些卻仍以無機鉻存在。但目前，在檢測、評價酵母中的GTF含量時，大多未將有機鉻和無機鉻分開，將總鉻計為有機鉻或未將有機鉻有效提取，菌體內GTF的含量不能真實反映。所以在評價酵母中GTF含量應該包括2個步驟：有效的從菌體中提取出GTF和檢測GTF中有機鉻的含量。