胰岛素受体结构与功能研究概况

胰岛素受体(IR)是由两个α-亚基和两个β-亚基构成的跨膜糖蛋白。α-亚基位于细胞表面,是胰岛素结合区域。β-亚基的1/3也位于细胞表面,其余2/3则跨膜并插入胞浆中,后者是IR的活力区域,具有受胰岛素调节的酪氨酸蛋白激酶活性,此活性受多位点磷酸化的调节并表现出变构酶行为。不同组织的IR在分子结构,化学性质和生理功能上均有差异,其中脑IR代表了IR的一个结构和功能亚型。IR的生物合成类似于胰岛素的生物合成。     

磷脂酰肌醇3激酶与胰岛素抵抗

胰岛素(Insulin,INS)通过胰岛素信号转导途径发挥其促进合成代谢、稳定血糖的生理作用,磷脂酰肌醇-3激酶(phos-phatidylinositol-3-kinase,PI-3K)是胰岛素信号转导中的关键分子.PI-3K是由催化和调节亚基构成的异源二聚体.催化和调节亚基在数量上保持平衡,此平衡的紊乱可以改变PI-3K的活性.研究表明调节亚基p85α与胰岛素的敏感性成负相关,动物和人胰岛素抵抗(Insulin resistance,IR)发生调节亚基p85α的过度表达.     

小鼠脑部SIRT1与IR受体的共定位

目的组蛋白去乙酰化酶1（SIRT1）是一种NAD依赖的组蛋白去乙酰化酶,参与中枢神经系统复杂的生理过程。最近研究显示其参与外周组织糖原的代谢过程及胰岛素分泌。在成年C57BL／6小鼠脑部,探讨组蛋白去乙酰化酶1（SIRT1）与胰岛素受体（IR）是否存在共定位,为揭示SIRT1与IR之间的联系及其可能起到的调控作用提供形态学依据。方法应用免疫荧光双标技术研究SIRT1与胰岛素受体之间是否存在共定位,及其在脑组织中的分布情况。结果SIRT1表达于小鼠海马CAl区椎体细胞,主要在神经元中表达。免疫荧光双标染色重叠图片显示,SIRT1与IR存在共定位,且其主要分布在小鼠的海马区、皮层、下丘脑等部位。体外研究显示胰岛素调节SIRT1的表达。结论SIRT1主要表达于脑组织的神经元中,并与IR存在共定位现象。本研究结果为探讨SIRT1与IR在脑组织的生理及疾病过程中的调节机制提供了形态学依据。     

AD认知功能障碍的代谢紊乱机制:脑胰岛素抵抗及其介导的PI3K/Akt信号通路受损

阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease, AD)是一种以进行性痴呆为主要特征的中枢神经系统退行性疾病,其认知功能障碍可能与Ⅱ型糖尿病(type 2 diabetes, T2DM)诱发的胰岛素抵抗所损伤的PI3K/Akt胰岛素信号级联通路相关。胰岛素是调节机体新陈代谢的重要激素,通过与神经细胞表面的胰岛素受体结合激活PI3K/Akt信号通路,以调控葡萄糖、脂质的代谢。任何中间媒介功能紊乱所导致的脑胰岛素水平和胰岛素敏感性的降低都会损坏PI3K/Akt信号通路,诱发脑能量代谢障碍、Aβ沉积、Tau蛋白过度磷酸化,引起并加重AD认知功能障碍。因此,本文以PI3K/Akt胰岛素信号通路为主线,揭示了T2DM中脑胰岛素抵抗(insulin resistance, IR)与AD之间的复杂机制,旨在加深对脑IR介导的AD病理过程的系统性理解,借此为延缓或治疗AD的认知功能障碍提供理论基础。     

小肠平滑肌胰岛素受体的特征及其蛋白激酶活性

 本实验对狗小肠平滑肌中胰岛素受体的结构和特征进行了分析研究。通过麦胚凝集素琼脂糖和两次Sepharose-CL-6B凝胶层析从平滑肌中纯化胰岛素受体,达到电泳纯。SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳证明胰岛素受体是由两个亚基组成的,分子量分别为135kD和90kD。磷酸化实验证明平滑肌胰岛素受体具有胰岛素依赖性蛋白激酶活性,能催化自身的β亚基磷酸化和底物的磷酸化。Scatchard分析表明胰岛素和受体的结合呈(?)协同效应,最大结合率为13μg胰岛素/mg蛋白质。     

β-TC3细胞膜与胰岛素受体结合G蛋白的鉴定

目的:用免疫共沉淀的方法检测β-TC3(小鼠胰岛β细胞瘤细胞)细胞膜中与胰岛素受体结合的G蛋白.方法:提取β-TC3细胞膜蛋白,通过免疫共沉淀及蛋白质印迹的方法,检测G蛋白α及β亚基的表达.结果:抗胰岛素受体抗体沉淀胰岛素受体结合的G蛋白复合物后,分别用抗胰岛素受体抗体、抗G蛋白α亚基抗体及抗G蛋白β亚基抗体,检测到胰岛素受体、G蛋白α亚基及G蛋白β亚基的表达.结论:在β-TC3细胞膜中,胰岛素受体与G蛋白共存,G蛋白α亚基及β亚基与胰岛素受体可能存在直接的相互作用.     

小鼠抗人胰岛素受体单克隆抗体的制备、纯化及鉴定

 M11D杂交瘤细胞株是由人胎盘细胞膜纯化所得胰岛素受体免疫BALB/C小鼠后,取其脾细胞与同系小鼠骨髓瘤细胞株NS-1细胞融合所得。该杂交瘤细胞分泌的抗体经ELISA及放射免疫沉淀法证实为胰岛素受体特异的单克隆抗体。该抗体经Protein A-Sepharose亲和层析分离、纯化,SDS-聚丙烯酰胺梯度凝胶电泳鉴定得分子量分别为53000及23000的两条区带,免疫双扩证明为IgGl。该抗体特异地沉淀125Ⅰ-人胎盘细胞膜胰岛素受体,沉淀经SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳后放射自显影得分子量为135000的特异显影带,与胰岛素受体α亚基分子量相同,说明M11D为抗胰岛素受体α亚基的单克隆抗体。     

胰岛素受体家族的结构与功能研究

胰岛素（insulin）与胰岛素样生长因子-1（IGF-1）分别是由胰岛β细胞和肝细胞分泌的 多肽类激素.它们通过结合并激活位于细胞膜上的受体酪氨酸激酶(RTKs),发挥重要的生理作用. 作为起始信号传导的第一步,胰岛素与IGF-1是如何与各自受体的膜外区域（ectodomain） 结合并进一步激活受体的细胞膜内酪氨酸激酶活性一直属于科学研究的关键基础问题.本文 概述了胰岛素受体家族（IR和IGF-1R）及其配体的结构与功能的特点和关系,并重点介绍 了近年来国内外在胰岛素受体家族复合体结构和功能上的研究手段和取得的突破性进展.     

猪背最长肌中胰岛素样生长因子(IGFs)系统基因的发育表达模式

采用荧光定量PCR技术检测了长白猪和梅山猪的背最长肌组织中胰岛素样生长因子1和2(IGF-1和-2)、胰岛素样生长因子1受体和2受体(IGF-1R和-2R)、胰岛素样生长因子结合蛋白3和5(IGFBP-3和-5)基因mRNA丰度在初生(0月龄)、1、2、3、4和5月龄间的表达变化并分析品种间和不同月龄间基因表达的差异及其对肌肉生长发育的影响。结果表明: 两猪种出生后IGF-1 mRNA表达量均表现为逐渐上调, 而IGF-2则恰好相反, 表现为逐渐下调。这与IGF-2主要在胚胎期发挥作用, 而IGF-1则主要在动物个体出生后才发挥促进细胞增殖和个体发育功能的特点相符。IGFRs mRNA与IGFs mRNA 表达的发育性变化模式并不相似, 提示背最长肌组织中IGFRs mRNA 的表达可能没有受到组织局部产生的IGFs调节。长白猪的IGF-1R、IGF-2R 和IGFBP-3 mRNA表达量均在2月龄时达到最高峰, 提示2月龄可能是长白猪IGFs系统发挥作用最为明显的生长发育阶段。以上结果初步揭示猪生长发育过程中胰岛素样生长因子系统基因表达的发育性变化模式和品种差异, 为深入研究胰岛素样生长因子系统基因的相互调控机制提供了基础数据。     

胰岛素对中枢神经系统疾病的影响

越来越多的实验证据和临床资料表明,胰岛素在中枢神经系统中发挥重要作用。多种动物脑内有高水平的胰岛素,而且神经元和胶质细胞上均存在胰岛素受体和胰岛素第二信使系统。很多神经性疾病的发病机制都和胰岛素水平或胰岛素敏感性有关。同样,胰岛素样生长因子对神经元功能也有一定的调节作用。胰岛素和包括胰岛素样生长因子在内的多种神经营养因子,在治疗神经退行性疾病方面被人类寄予了厚望。     

胰岛素受体胞外区三维结构的模建及结构功能关系

利用计算机辅助分子设计技术模建了人胰岛素受体α亚基N端三个结构域的空间结构。实验研究证明胰岛素受体结合胰岛素的主要决定要素在这三个结构域,在模建的结构中,三个结构域围成了一个很大的开放的空洞,这个空洞的体积大小足以容纳一个胰岛素分子,这个空洞可能就是胰岛素受体与底物的作用的部位,另外,突变实验研究表明在胰岛素受体中有一个结合底物的“footprint”,由4个在一级结构上不连续的片段组成,从三维结构角度看,这4个片段中,有3个出现在邻近的平行折叠股,在我们的模型中,胰岛素受体分子中有一个两性表面,这个表面位于L1结构域,并且面向三个结构域围成的空洞,这个表面可能就是受体识别胰岛素和与底物发生初始作用的部位。“foot-print”和两性表面的大部分残基是相同的。     

鲤科鱼类胰岛素受体基因IRa和IRb酪氨酸激酶区CDS的分子变异和进化

胰岛素受体基因在调控细胞生长、分化和个体发育方面具有重要的生物学功能,研究基因功能区变异和分子进化对于理解鱼类不同物种之间胰岛素受体基因表达调控和个体尺寸控制具有重要意义.本研究在鲤科鱼类中选择37种代表性物种和5种鲤科外的鲤形目鱼类作为外类群,通过PCR扩增、克隆和测序,获得它们的IRa和IRbDNA序列,并提取CDS序列.分别基于IRa和IRb酪氨酸激酶区CDS序列,分析其分子变异和进化,以理解IR基因在鲤科鱼类中的基因分化特征.结果显示,采用UPGMA方法对IR基因家族构建的基因树中,鱼类IRa和IRb基因分别聚为单系群,说明鲤科鱼类IR基因复制后IRa和IRb基因分别进化为两类明显不同的基因.分子进化分析显示,基于IRa或IRb单个基因构建的鲤科鱼类MP树中各系群间进化速率无显著性差异,说明基因IRa在鲤科鱼类不同系群间受到相似的进化压力,基因IRb也是如此.尽管由IRa和IRbCDS推导出的酪氨酸激酶区氨基酸序列高度保守,但序列变异特征可清楚地显示该区中氨基酸序列的差异,蛋白质IRa和IRb酪氨酸激酶区中呈现出来的这种差异,预示着胰岛素受体IRa和IRb在信号传导中扮演不同的角色.     

多囊卵巢综合征患者胰岛素抵抗和胰岛β细胞分泌功能与氧化应激的相关性研究

目的:探讨多囊卵巢综合征(PCOS)患者胰岛素抵抗(IR)和胰岛β细胞分泌功能与氧化应激的相关性。方法:选择122名在大连市妇幼保健院生殖保健中心就诊的PCOS患者82例,包括IR组42例和非IR组40例,同期选取单纯因男性因素不育而月经规律、内分泌激素正常的对照组患者40例。检测空腹血糖(FBG)、空腹胰岛素(FINS)水平,测定血清活性氧(ROS)和丙二醛(MDA)含量以评价机体氧化应激,测定血清总抗氧化能力(TAC)和超氧化物歧化酶(SOD)含量评价机体的抗氧化能力,使用稳态模型评价机体的胰岛素抵抗(HOMA-IR)和胰岛β细胞分泌功能(HOMA-β)。结果:PCOS胰岛素抵抗组患者身体质量指数(BMI)、促黄体素(LH)、黄体生成激素/卵泡生成激素(LH/FSH)、睾酮(T)、FBG、FINS和HOMA-IR显著高于非IR和对照组,而HOMA-β显著低于非IR和对照组,差异均有统计学意义(P0.05);PCOS胰岛素抵抗组血清ROS和MDA含量较非IR组和对照组显著升高(P0.05),非IR组ROS含量显著高于对照组(P0.05),而非IR组和对照组MDA含量相比差异无显著性(P0.05);PCOS胰岛素抵抗组血清TAC和SOD含量较非IR组和对照组显著降低(P0.05),而非IR组血清TAC和SOD含量低于对照组,但差异无显著性(P0.05)。PCOS患者HOMA-IR与体质指数(BMI)及血清ROS和MDA水平呈正相关P0.01),与血清TAC和SOD活性呈显著负相关(P0.05)。结论:氧化应激与PCOS患者胰岛素抵抗密切相关,可能在其胰岛素抵抗发生发展进程中发挥着重要的作用。     

糖尿病大鼠肝细胞膜胰岛素受体的变化及机制探讨

本文采用受体的放射配体分析法,观察链佐霉素（ＳＴＺ）糖尿病大鼠肝细胞膜胰岛素受体的变化,并用核酸杂交方法对ＳＴＺ大鼠肝组织胰岛素受体变化的机制进行探讨。主要结果如下,Ｗｉｓｔａｒ大鼠在腹腔注射ＳＴＺ后２周,血糖升高,血清胰岛素水平降低,肝细胞膜胰岛素受体数目增加,与正常对照组相比增加了１５５．６％,而受体结合的亲和力下降。用斑点杂交方法观察到,ＳＴＺ注射２周后,大鼠肝组织胰岛素受体ｍＲＮＡ含量明显增加,而补充胰岛素后,受体ｍＲＮＡ含量基本恢复正常。提示ＳＴＺ大鼠肝细胞膜胰岛素受体数目增加的原因,可能主要是低胰岛素血症引起肝组织胰岛素受体ｍＲＮＡ表达水平增加,而补充胰岛素可使其恢复正常。从而进一步证明,血清胰岛素水平在ＳＴＺ糖尿病大鼠肝细胞膜胰岛素受体的变化中具有重要作用。     

胰岛素受体信号传递

胰岛素受体是具有酪氨酸蛋白激酶活性的膜受体。胰岛素与靶细胞相应受体结合后,引起受体酪氨酸残基自身磷酸化及β亚基酪氨酸蛋白激酶活化,后者使靶细胞内底物如IRS1或Hhc的酪氨酸残基磷酸化,酪氨酸蛋白激酶在胰岛素受体信号传递中发挥重要作用。胰岛素信号所激发的信号传递途径主要有二：一为Ras-MAP激酶途径,一为PI3－激酶途径,胰岛素的作用与此有关。     

蛋白质组学在胰岛素抵抗研究中的应用

胰岛素抵抗（insulin resistance,IR）即指一定量的胰岛素与其特异性受体结合后所产生的生物效应低于正常。表现为外周组织尤其是肌肉、脂肪组织对葡萄糖摄取减少及胰岛素抑制肝葡萄糖输出的作用减弱．是肥胖、高血压、糖尿病及动脉粥样硬化等多种疾病的共同危险因素和基础。蛋白质组学技术的不断发展和完善,为真正了解胰岛素抵抗发生发展规律提供了可能,该文介绍蛋白质组学在胰岛素抵抗发生机制、标志物的寻找及治疗胰岛素抵抗新药开发中的应用．     

TyrB26位点改变的人类胰岛素类似物的化学合成与体外活性

摘要：为了研究人类胰岛素B链第26位的酪氨酸对胰岛素和受体之间的结合的影响,包括单独的氨基酸替换或化合物替换的不同的胰岛素类似物被合成,其中化合物替代的类似物的B链C末端都减少了4个氨基酸。在对它们与胰岛素受体的亲和力进行研究中,结果发现它们与胰岛素受体的亲和力没有丢失, HisB26类似物和N-MeHisB26类似物的结合能力与胰岛素相比改变不大,分别是胰岛素的72 %和107 %。N-MeGluB26类似物,AadB26类似物和Phe (4-carboxy) B26类似物的结合能力有很大的提高,分别是130 %, 234 %和160 %。     

胰岛素的促生长作用

除了经典的代谢调节作用之外,胰岛素还具有重要的促生长作用：在体外胰岛素能够刺激众多细胞的增殖与分化,一些实验证明胰岛素在体内可能也是一种重要的生长调节因子.胰岛素的促生长作用通过细胞表面的胰岛素受体介导,但在较高的胰岛素浓度下也可以通过类胰岛素生长因子Ⅰ(IGF-Ⅰ)受体进行,在不同细胞体系中可能会有所不同.受体后的信号转导经过了一系列磷酸化和去磷酸化等途径,其中有胰岛素受体底物1(IRS-1)、Shc蛋白、Ras蛋白以及磷酸肌醇3激酶(PI3-K)等的参与.在胰岛素的分子表面很可能存在一些区域或位点,对其促生长作用有着更大的贡献,通过对一些高促生长活性的胰岛素类似物的研究已揭示出一些初步的证据.     

PPARα,γ和δ:胰岛素抵抗治疗的靶点

胰岛素抵抗(insulin resistance,IR)是指外周组织对胰岛素的反应敏感性降低,是肝脏疾病和心血管病发生的共同基础,常常是高脂血症和2型糖尿病发病的前奏.过氧化物酶体增殖物激活受体(peroxisome proliferator-activated receptors,PPARs)属于核受体超家族的成员.PPARs激动剂可通过多种途径改善胰岛素敏感性,例如调节糖脂代谢、抗炎作用以及间接地改善氧化应激状态.这篇综述主要是回顾IR的病理机制及其治疗靶点:PPARα,δ和γ,并阐明针对此类靶点的胰岛素增敏药物的信号转导通路.     

AdipoRon对2型糖尿病小鼠肾脏损伤的干预作用

目的：研究脂联素受体激动剂（AdipoRon）对2型糖尿病小鼠肾脏损伤的干预作用。方法：将40只SPF级雄性C57/BL6小鼠随机分为正常对照组（n=10）和实验组（n=30）：实验组给予高糖、高脂饲料喂养,联合腹腔注射小剂量链脲佐菌素（STZ）建立2型糖尿病（T2DM）小鼠模型,再随机分为3组（n=10）：模型对照（DM）组、低剂量AdipoRon治疗（DM+L）组及高剂量AdipoRon治疗（DM+H）组。检测血清中葡萄糖含量的变化;采用酶联免疫法检测小鼠血清中胰岛素受体（INSR）、胰岛素受体底物-1（IRS-1）以及肿瘤坏死因子-α（TNF-α）的蛋白质含量;HE染色镜下观察肾组织形态学变化;实时荧光定量PCR法检测肾组织胰岛素促进因子-1（PDX-1）和胰岛素（insulin）mRNA的表达;Western blot检测肾组织内磷酸化胰岛素受体底物-1（p-IRS-1）蛋白质;ELISA试剂盒检测小鼠血胰岛素含量。结果：病理学检查表明,AdipoRon可减轻2型糖尿病所致小鼠肾脏损伤。与DM组小鼠比较,DM+H组和DM+L组小鼠血糖、TNF-α水平均显著降低（P<0.05）,INSR、IRS-1和p-IRS-1表达显著上升,PDX-1和insulin mRNA表达显著上升（P<0.05,P<0.01）。结论：给予AdipoRon治疗的小鼠血糖和血清TNF-α水平显著降低,INSR,IRS-1和p-IRS-1蛋白质含量,PDX-1和insulin mRNA表达均显著上升,表明AdipoRon对2型糖尿病小鼠肾脏损伤有一定的干预作用。