Các GLP-1 dùng điều trị tiểu đường và hiện đang được nghiên cứu nhiều về tác dụng giảm cân. Để hiểu hơn về nguồn gốc và việc phát hiện ra chất này hãy cùng đọc bài viết “Từ việc phát hiện ra Insulin đến việc phát hiện ra Glucagon-Like Peptide 1 (GLP-1)” do DS Huỳnh Lời lược dịch.
Giới thiệu
Duy trì chuyển hóa glucose đầy đủ là điều kiện tiên quyết đối với sức khỏe con người và sự thất bại bệnh lý để chống lại các đợt hạ và/hoặc tăng đường huyết kéo dài có thể dẫn đến bệnh vi mạch nghiêm trọng, tổn thương chuyển hóa, hôn mê và tử vong. Không có gì đáng ngạc nhiên, trước khi phát hiện và thương mại hóa insulin vào những năm 1920, bệnh tiểu đường khởi phát ở tuổi vị thành niên, với lượng insulin nội sinh ít ỏi, là một căn bệnh chỉ có vài năm từ khi bệnh nhân được chẩn đoán đến khi tử vong sớm. Việc phát hiện ra insulin và khả năng hạ đường huyết của nó đã biến bệnh tiểu đường khởi phát ở tuổi vị thành niên (loại 1) từ một căn bệnh gây tử vong thành một căn bệnh có thể kiểm soát được. Tuy nhiên, ngay từ đầu, người ta đã lưu ý rằng insulin có nguồn gốc từ chiết xuất tuyến tụy hoặc ở dạng chế phẩm insulin thô đôi khi làm tăng lượng đường trong máu và sau đó làm giảm lượng đường trong máu. Sự gia tăng lượng đường trong máu, đạt đỉnh điểm khoảng 20 phút sau khi dùng, được cho là do một phần độc tố gây ra do quá trình tinh khiết hóa insulin dưới mức tối ưu. Phần độc hại tương tự được cho là nguyên nhân gây kích ứng da cục bộ và áp xe đôi khi được quan sát thấy ở những bệnh nhân được điều trị bằng các công thức này. Những quan sát này đã thúc đẩy những nỗ lực để tối ưu hóa việc phân lập và tinh chế insulin từ các chất đồng nhất của mô.
Quá trình phát hiện và tinh chế
Nhằm mục đích phát triển một phương pháp nhanh chóng và rẻ tiền để tinh chế insulin thương mại, vào năm 1923, Charles Kimball và John Murlin đã kết tủa một phần tuyến tụy, sau khi bay hơi và hoàn nguyên trong nước, có tác dụng tăng đường huyết mạnh khi tiêm vào thỏ và chó. Vì phần này không có khả năng làm giảm lượng đường trong máu, Kimball và Murlin đã đưa ra giả thuyết rằng hiệu ứng tăng đường huyết là do một yếu tố được tiết ra, một yếu tố đối kháng với tác dụng hạ đường huyết của insulin. Yếu tố này được đặt tên là ‘chất chủ vận glucose’, hay “GLUCAGON”. Trong những thập kỷ tiếp theo, những nỗ lực nghiên cứu đáng kể đã hướng tới việc làm sáng tỏ nền tảng phân tử của quá trình điều hòa glucose bởi hai hormone tuyến tụy đối nghịch nhau. Trong số rất nhiều khám phá quan trọng được thực hiện về vấn đề này là phát hiện rằng tác dụng tăng đường huyết của glucagon nằm ở khả năng hoạt động ở gan để kích thích quá trình phân giải glycogen và tân tạo đường mặc dù khả năng kích thích tiết insulin ở người có vẻ nghịch lý của nó được báo cáo bởi Ellis Samols vào năm 1965. Vào đầu những năm 1950, Earl Sutherland và Christian de Duve đã chứng minh rằng quá trình sản xuất glucagon của tuyến tụy bị hủy bỏ khi chức năng của các tế bào α islet bị tổn hại do điều trị bằng coban hoặc synthalin A nhưng vẫn được bảo tồn khi acinar tuyến tụy ngoại tiết bị suy yếu do alloxan gây ra và tế bào β islet . Các nghiên cứu mô học tiếp theo của Claes Hellerstrom và Bo Hellman đã chia các tế bào α thành các phân nhóm α1 và α2, nhưng phải đến đầu những năm 1960, bằng chứng thuyết phục mới được cung cấp rằng các tế bào α2 là nguồn glucagon. Kết luận này dựa trên việc ức chế số lượng tế bào α2 ở chuột và chuột lang bằng cách sử dụng glucagon ngoại sinh cộng với nhuộm tế bào α2 đối với tryptophan, là một axit amin có trong glucagon. Sau đó, các tế bào α1 đã được Bo Hellman và Ake Lernmark chứng minh là nguồn gốc của chất ức chế tiết insulin. Điều này cuối cùng đã được xác định là SOMATOSTATIN.
Năm 1959, Roger Unger đã tạo ra và mô tả kháng thể phát hiện glucagon đầu tiên và do đó đã mở đường cho sự phát triển của xét nghiệm miễn dịch phóng xạ (RIA) đầu tiên để phát hiện glucagon trong các mẫu máu và mô. Sau đó, nó được tìm thấy bởi Ellis Samols và Vincent Marks vào năm 1966 và được xác nhận bởi những người khác rằng phản ứng miễn dịch giống như glucagon cũng có trong các mô ngoài tụy, đặc biệt là trong ruột. Đáng chú ý, vật chất giống như glucagon lưu hành cũng được Samols và Marks phát hiện vào năm 1967 ở người đã cắt bỏ tuyến tụy và vào năm sau bởi Roger Unger và Isabel Valverde ở chó. Điều này đã loại bỏ tuyến tụy là nguồn gốc của phản ứng miễn dịch giống như glucagon này. Unger sau đó đã chứng minh vào năm 1968 rằng việc sử dụng glucose trong tá tràng, chứ không phải tiêm tĩnh mạch, làm tăng khả năng phản ứng miễn dịch giống như glucagon trong tuần hoàn, ngụ ý rằng ruột tiết ra chất giống như glucagon này.
Vật liệu giống như glucagon ở ruột không đồng nhất, bao gồm một số phân tử có kích thước phân tử khác nhau và có các hoạt tính sinh học rõ ràng là khác biệt so với glucagon có nguồn gốc từ tuyến tụy. Vật liệu tạo miễn dịch glucagon ở ruột không gây tăng đường huyết khi tiêm cho chó và không có tác dụng phân giải glycogen ở gan chuột được tưới máu cô lập.
Tuy nhiên, tương tự như tác dụng của glucagon, nguyên liệu trong ruột kích thích giải phóng insulin, cho thấy rằng các phần giống như glucagon trong ruột là các chất khác nhau hoặc các dạng glucagon tuyến tụy khác nhau. Tiếp tục chứng thực bản chất khác biệt của vật chất giống glucagon ở ruột và tuyến tụy, các nghiên cứu hóa mô miễn dịch tiết lộ rằng các tế bào ruột bắt màu dương tính với kháng thể glucagon khác với các tế bào α sản xuất glucagon ở tuyến tụy về hình thái và vi cấu trúc của chúng. tế bào dưới dạng “tế bào L”. Vật liệu phản ứng miễn dịch giống như glucagon có kích thước lớn hơn glucagon sau đó đã được phát hiện trong tuyến tụy của chó cũng như trong các đảo nhỏ được phân lập từ chim và chuột lang. Nói chung, các nghiên cứu này gợi ý rằng glucagon có thể bắt nguồn từ một phân tử tiền thân lớn hơn được phân cắt sau dịch mã thành một số phân số có kích thước riêng biệt và có các chức năng khác nhau. Phân tích kích thích miễn dịch của đảo tụy chuột đã xác định tiền chất này là protein có trọng lượng phân tử 18.000 (MW), hiện được phân loại là proglucagon. Trong tuyến tụy, người ta thấy proglucagon bị phân cắt để tạo ra hai mảnh, glucagon trưởng thành và protein thứ hai 10.000 MW. Protein thứ hai này thiếu trình tự glucagon và được đặt tên là đoạn proglucagon chính (MPGF) (Hình 1).
Vào đầu những năm 1980, người ta đã xác định rằng dạng chính của vật liệu có tác dụng miễn dịch glucagon ở ruột, một peptit được chỉ định là glicentin, chứa toàn bộ trình tự glucagon và glicentin được đề xuất đại diện cho ít nhất một đoạn proglucagon, bởi vì nó cũng đã được xác định trong tuyến tụy. Mặc dù glicentin ban đầu được cho là bao gồm ∼100 axit amin, quá trình tinh chế nó từ ruột lợn đã tạo ra glicentin dưới dạng peptit 69 axit amin. Do đó, proglucagon ở ruột được cắt thành các phần riêng biệt khác với phần có nguồn gốc từ tuyến tụy. Năm 1982, một dạng ruột non hơn được xác định là peptit gồm 37 axit amin chứa chuỗi 29 axit amin đầy đủ của glucagon với 8 axit amin bổ sung ở đầu C của nó [36], giống như được tìm thấy ở đầu C của glicetin. Dựa trên khả năng hoạt động của nó trên các tuyến oxyntic, peptit gồm 37 axit amin được đặt tên là oxyntomodulin (Hình 1). Do đó, có vẻ như proglucagon trải qua quá trình xử lý khác biệt, đặc hiệu cho mô dẫn đến sự hình thành glicentin và oxyntomodulin trong ruột và thành glucagon cộng với đoạn glicentin ở đầu tận cùng N trong tuyến tụy (Hình 1). Bằng cách sử dụng một phương pháp cho phép dự đoán trình tự protein thông qua giải mã các dòng vô tính cDNA tái tổ hợp, vào đầu những năm 1980, Joel Habener đã xác định rằng một peptide khác có liên quan đến glucagon được mã hóa trong cDNA tiền proglucagon của cá angler. Hai peptit liên quan đến glucagon sau đó đã được xác định trong trình tự proglucagon của chuột, chuột hamster, bò và người. Hai peptit giả định được chỉ định là peptit giống glucagon 1 và 2 (GLP-1 và GLP-2) (Hình 1). Các xét nghiệm miễn dịch phóng xạ trong các mô của chuột, lợn và người sau đó đã thiết lập một hồ sơ khác biệt về các peptide có nguồn gốc từ proglucagon (PGDP) trong tuyến tụy và ruột với việc sản xuất glucagon và một đoạn lớn (đoạn proglucagon chính; MPGF) trong tuyến tụy và giải phóng peptide miễn dịch GLP-1 nhỏ hơn trong ruột.
Tài liệu tham khảo
T.D. Müller và cộng sự, Glucagon-like peptide 1 (GLP-1), ScienceDirect. Truy cập ngày 12/07/2023.
