Conjugation with cationic cell-penetrating peptide increases pulmonary absorption of insulin.
Conjugation with cationic cell-penetrating peptide increases pulmonary absorption of insulin.
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DOI：
10.1021/mp800174g
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发表时间：
2009-03
影响因子：
4.9
通讯作者：
Shen WC
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Patel LN;Wang J;Kim KJ;Borok Z;Crandall ED;Shen WC
在这项研究中，我们确定细胞穿透肽（CPP）是否可用于增强胰岛素（INS）穿过肺泡上皮屏障的吸收率。使用异双功能交联剂，INS 与一系列阳离子 CPP 缀合，包括 Tat 肽、寡聚精氨酸 (r9) 或寡聚赖氨酸 (k9)，通过二硫键与存在于肽序列 N 末端的 D-亚型半胱氨酸 (c) 缀合，分别产生 INS-cTat、INS-cr9 和 INS-ck9。 SDS-PAGE 和 MALDI-TOF 质谱证实 INS 和各种 CPP 的比例为 1:1，均质缀合物。 INS 和 INS-CPP 在原代培养的大鼠肺泡上皮细胞单层中的转运顺序为 INS-cr9 > INS-cTat > INS-ck9 > INS，与天然 INS 相比分别增加了 27、19 和 4 倍。 INS-cr9 的运输依赖于温度和时间。 r9 和 INS 之间的共价缀合，而不是将未缀合的 INS 和 r9 一起添加到供体液中，对于增强 INS 的转运是必要的。 INS-cr9 穿过肺泡上皮屏障的吸收似乎部分是跨细胞的，因为肝素和鱼精蛋白存在下 INS-cr9 的转运减少了约 20%。吸附转胞吞作用似乎是 INS-cr9 吸收的部分原因，因为在 INS 受体的结合测定中 INS-cr9 不与游离 INS 竞争。最后，在糖尿病大鼠中气管内滴注 INS-cr9 导致血糖水平稳步下降，与 INS 相比，这种下降随着时间的推移更加持续。这些结果表明，寡聚精氨酸可用于增加胰岛素（以及可能的其他大分子）的肺泡吸收率。
In this study, we determined if cell-penetrating peptides (CPPs) can be used to enhance the absorption rate of insulin (INS) across the alveolar epithelial barrier. Using a heterobifuctional crosslinker, INS was conjugated to a series of cationic CPPs, including Tat peptide, oligoarginine (r9) or oligolysine (k9), via disulfide bridge to a D-isoform cysteine (c) present at the N-terminal of the peptide sequence, yielding INS-cTat, INS-cr9, and INS-ck9, respectively. SDS-PAGE and MALDI-TOF mass spectroscopy confirmed homogenous conjugates with a 1:1 ratio of INS and various CPPs. Transport of INS and INS-CPPs across primary cultured rat alveolar epithelial cell monolayers was in the order INS-cr9 > INS-cTat > INS-ck9 > INS, with 27-, 19- and 4-fold increase compared to native INS, respectively. Transport of INS-cr9 was temperature- and time-dependent. Covalent conjugation between r9 and INS, as opposed to adding unconjugated INS and r9 together into donor fluid, was necessary to enhance transport of INS. Absorption of INS-cr9 across the alveolar epithelial barrier appeared to be in part transcellular, since INS-cr9 transport in the presence of heparin and protamine was decreased by ~20%. Adsorptive transcytosis appeared to be in part responsible for INS-cr9 absorption, as INS-cr9 did not compete with free INS in binding assays for INS receptors. Finally, intratracheal instillation of INS-cr9 in diabetic rats resulted in a steady decrease in blood glucose level that was more sustained over time when compared with INS. These results suggest that oligoarginine can be used to increase the alveolar absorption rate of insulin (and potentially other macromolecules as well).
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