1类葡萄糖转运体家族蛋白与2型糖尿病相关的研究进展

葡萄糖是机体的主要能量来源,而葡萄糖转运体(glucose transporter, GLUT)是介导葡萄糖进入细胞内的一类跨膜蛋白家族,目前已发现并鉴定了14种不同的GLUT,它们在不同组织细胞中具有不同的表达水平和功能,并参与调控组织细胞摄取葡萄糖的过程。越来越多的研究发现,GLUT的表达水平下降和功能丧失可降低组织细胞对血液葡萄糖的摄取和利用,导致血糖升高和胰岛素抵抗,形成2型糖尿病。本文主要围绕1类葡萄糖转运体GLUT1–4蛋白的结构、结构与功能关系及其与2型糖尿病的关系进行综述,旨在为2型糖尿病临床治疗方案的探索提供新的方向。     

缺血性脑血管病变组织中葡萄糖转运蛋白1的改变

葡萄糖通过血脑屏障从血液中进入脑组织必须依赖葡萄糖转运蛋白(glucose transporter,GLUT)的帮助.GLUT1是血脑屏障上最主要的GLUT,也是脑毛细血管壁内皮细胞的分子标记.动物研究显示在急性脑缺血后脑内的GLUT1表达增加.检测了7例慢性微血管缺血性脑血管病变(ischemic cerebrovascular diseases,ICVD)的尸检脑组织中的GLUT1水平,并与11例同龄对照组比较.结果发现GLUT1水平在ICVD组中降低.其降低可能是由于低氧诱导因子-1α(hypoxia-induciblefactor-1α,HIF-1α)的下调所致.但是,在ICVD脑组织中的GLUT1水平降低不伴随有蛋白质O-GlcNAc糖基化水平的下降.上述结果为探讨脑缺血病变的机理提供了新线索.     

葡萄糖转运的胰岛素敏感性以及forskolin, dipyridamole和pentobarbital对三种L6 骨骼肌细胞葡萄糖转运的抑制作用

用稳定过表达并带有myc表位的葡萄糖转运子1(glucose transporter 1, GLUT1)或葡萄糖转运子4(glucose transporter 4, GLUT4)的L6骨骼肌细胞株定征GLUT1和GLUT4对胰岛素的响应. 所筛选的L6-GLUT1myc细胞克隆分化前后的葡萄糖摄取量均在线性范围. 100 nmol/L胰岛素使L6-GLUT1myc和L6-GLUT4myc肌原细胞膜上GLUT1或GLUT4的量分别达到基础组的(1.58±0.01)倍和(1.96±0.11)倍, 2-脱氧葡萄糖摄取量分别达到了(1.53±0.09)倍和(1.86±0.17)倍, 此作用可被渥曼青霉素(wortmannin)抑制. 胰岛素刺激了此2种细胞中的Akt磷酸化. L6-GLUT1myc肌原细胞的葡萄糖摄取量对胰岛素浓度呈剂量依赖性, 但与野生型细胞相比, 其对胰岛素的敏感性和最大响应没有改变. 但L6-GLUT4myc肌原细胞的葡萄糖摄取量对胰岛素的敏感性和最大响应均增加. 以前的研究提示毛喉素(forskolin)可能影响胰岛素刺激的GLUT4转位. 本研究表明, 在L6-GLUT4myc细胞中, 毛喉素使胰岛素刺激的葡萄糖摄取减少了65%, 此作用是由它对GLUT4的直接抑制而不是由其对GLUT4转位的影响造成的. 毛喉素和dipyridamole对GLUT4比对GLUT1有更强的抑制作用, 而戊巴比妥(pentobarbital)对GLUT1的抑制作用强于GLUT4. 应用这些抑制剂的结果表明、L6肌原细胞中基础状态下和胰岛素刺激状态下的葡萄糖主要由过表达的GLUT1或GLUT4转运. 因此, L6-GLUT1myc和L6-GLUT4myc细胞株为筛查对肌肉细胞GLUT1或GLUT4的活性或转位有不同作用的化合物提供了一个平台.     

力学因素对人红细胞葡萄糖运输和阴离子交换的影响

机械应力在心血管系统的正常生理和病理中都起着重要的作用。实验中观察到当提高红细胞悬浮液的旋转速度时会导致葡萄糖跨膜输入的速率增加。改变溶液渗透压及用使细胞膜曲率变化的药物（氯丙嗪）是对红细胞作用的另二种力学因素。研究发现它们同样也能对葡萄糖和阴离子的运输有影响,根据运输速率的温度特性给出了这些力学因素作用下葡萄糖、阴离子运输时活化能的变化,活化能的减小和运输速率的增加有很好的对应关系;活化能减小使膜上运输蛋白在运输过程中的构象变化更为容易,对红细胞血影的内禀荧光淬灭测量量表明,机械应力是通过影响膜上葡萄糖运输蛋白（GLUT1）和阴离子交换蛋白（带3蛋白）物构象起作用的,当用抑制剂抑制了阴离子的运输后。观察到此时葡萄糖跨膜运输对机械应力的响应发生改变,这再次表明在红细胞膜上GLUT1和带3蛋白之间存在着信号连接。     

Caveolin-1与葡萄糖转运蛋白4共同参与PC12细胞缺糖应激调节(英文)

近年研究表明,作为构成胞膜窖(Caveolae)主要的组分之一,窖蛋白-1(caveolin-1,Cav-1)除了在细胞胆固醇平衡、信号转导和整合以及细胞生长等过程中起重要作用外,还参与细胞营养改变的神经元代谢调节过程。本文旨在探讨Cav-1和葡萄糖转运蛋白4(glucose transporter 4,GLUT4)在神经细胞内营养环境改变时的功能变化和关系。采用Western blot和激光共聚焦法观察了两种蛋白在PC12细胞葡萄糖剥夺(glucose deprivation,GD)前后的表达水平与分布,发现GD 6 h后能诱导PC12细胞内Cav-1和GLUT4蛋白表达水平增加,CCK检测和流式细胞术结果显示细胞活力下降、细胞内钙离子浓度([Ca2+]i)升高、线粒体膜电位(mitochondrial membrane potential,MMP)下降。采用si RNA技术敲低Cav-1基因后,GD组PC12细胞死亡率和[Ca2+]i进一步升高,MMP进一步下降;Cav-1敲低细胞系和甲基化β环化糊精(methylated-β-Cyclodextrin,M-β-CD)法处理实验组中,Cav-1和GLUT4蛋白表达均下降。此外还发现,GD可促进GLUT4从细胞质转位到细胞膜。结果提示,Cav-1可能通过调节GLUT4在GD情况下发挥神经保护作用。     

氯化钴增强培养海马神经元葡萄糖转运活性参与抗缺氧的作用

本文用培养新生大鼠海马神经元观察了氯化钴对葡萄糖转运活性的影响及其在神经元抗缺氧中的作用。结果表明,用CoCl2处理的培养海马神经元,24h后其2-脱氧-D-[1-^3H]葡萄糖摄取率和葡萄糖转运体GLUT1和GLUT3mRNA表达明显高于对照组,并且其在缺氧6或8h后的损伤也明显减轻,氯化钴对神经元缺氧损伤的保护作用被葡萄糖转运体抑制剂细胞松弛素B大部分消除,结果提示,氯化钴能够增强神经元GLUT1和GLUT3mRNA的表达和葡萄糖转运活性,CoCl2的这一作用可能是其增强神经元抗缺氧的重要机制。     

siRNA干涉PIM-3表达对胶质瘤细胞增殖和糖代谢的影响

目的:利用小干扰RNA(siRNA)在胶质瘤细胞干涉PIM-3的表达,观察细胞增殖能力和代谢的变化,并探讨相关机制。方法:转染PIM-3 siRNA入胶质瘤细胞U87-MG和U251,利用MTT实验和平板克隆实验检测细胞增殖能力的变化,利用流式细胞仪测定细胞糖摄取能力,并通过Western印迹检测葡萄糖转运蛋白GLUT1的表达变化。结果:利用siRNA干涉了PIM-3在胶质瘤细胞中的表达;PIM-3表达降低后,细胞增殖能力下降,葡萄糖摄取能力减弱,GLUT1蛋白表达降低。结论:PIM-3对胶质瘤细胞的增殖和代谢重编程具有调控作用,并主要通过影响细胞的糖代谢来实现。     

Ⅱ型糖尿病患者红细胞膜葡萄糖运输特性研究

红细胞膜葡萄糖运输的温度依赖性研究结果表明,Ⅱ型糖尿病患者的葡萄糖输入的活化能比正常增大约30%,这和患者葡萄糖输入速率减小的结果相一致.但葡萄糖跨膜输出的活化能没有显著变化.对在红细胞葡萄糖转运蛋白(GLUT1)内侧特异结合的细胞松弛素B(CB)的抑制效应研究结果表明,糖尿病人的CB抑制常数无明显变化.结合以前我们用根皮素抑制剂的实验,表明Ⅱ型糖尿病患者红细胞膜上GLUT1很可能发生了结构的变化,发生变异的位点在在此膜蛋白的膜外侧区域.     

人肾小球系膜细胞葡萄糖转运蛋白的研究

本文采用了RT-PCR,细胞免疫荧光染色及流式细胞仪分析技术证实人肾小球系膜细胞有GLUT1(glucose transportorl)mRNA和蛋白质的表达。用2-Deoxy[~3H]-D-Glucose摄入法与根皮素抑制实验肯定了系膜细胞上GLUT1的功能及其在系膜细胞葡萄糖摄入中的作用。本项研究为进一步研究系膜细胞GLUT1在糖尿病肾病发病机理中的作用奠定了基础。     

葡萄糖转运蛋白的转运机制研究

葡萄糖是真核生物体内的重要能源物质。葡萄糖转运蛋白(GLUT1)是细胞获取葡萄糖的最基本需求。GLUT1功能的缺失会造成严重的疾病,尤其是可能造成永久的脑部损伤,包括早发型惊厥,智力缺陷等。此外,肿瘤细胞对于葡萄糖的大量需求也使得GLUT1可以作为肿瘤诊断的分子标记。因此,研究葡萄糖转运蛋白对于研发糖代谢障碍药物以及诊断肿瘤均有重要意义。本实验运用分子动力学模拟的方法,在NAnoscale Molecular Dynamics(NAMD)中使用Chemistry at HARvard Macromolecular Mechanics(CHARMM)力场,构建了GLUT1结合葡萄糖和未结合葡萄糖的膜系统,并分别进行了20 ns时长的分子动力学模拟。运用Visual Merchandising(VMD)和自写脚本对这一轨迹进行分析,探究葡萄糖转运蛋白转运葡萄糖的分子机理。结果表明,20 nano-seconds(ns)的模拟时长能够使这样两个体系构象达到稳定,并且从平均结构和通道直径来看,去除葡萄糖能够使得GLUT1的结构发生翻转,由向胞内释放葡萄糖变为从胞外摄取葡萄糖的构象。同时结合模式的分析表明葡萄糖主要依靠与Gln283和Gln282形成的3个较强的氢键。最后我们通过氢键跟踪分析,发现Asn288和Thr295在这种面向胞外的口袋张开过程中发挥了重要作用。这一结论对研发针对关键氨基酸的葡萄糖代谢药物有指导作用,并且可以为癌症诊断提供一定的理论基础。     

葡萄糖转运蛋白1与慢性病关联机制的研究进展

葡萄糖转运蛋白1(glucose tansporter 1,GLUT1)由SLC2A1基因编码,调控不同细胞从多个组织摄取葡萄糖的能力。慢性病是当今人类死亡的第一主因,发病原因与人体内环境紊乱、代谢异常、环境污染相关。GLUT1作为最先被发现的葡萄糖转运蛋白家族成员,对慢性病的调控起到至关重要作用。本文针对GLUT1蛋白的生物学结构和功能及其与慢性病如糖尿病及其并发症、慢性炎症和肿瘤的关联机制进行探讨,试图找到以GLUT1蛋白介导的信号通路治疗慢性病的相关分子机制和有效方案。     

磷脂酰肌醇信号在GLUT4囊泡转运中的调控作用

葡萄糖转运蛋白4(glucose transporter 4,GLUT4)参与胰岛素敏感的脂肪细胞和肌肉细胞中的葡萄糖转运,对机体葡萄糖代谢至关重要。磷脂酰肌醇作为各种蛋白质的定位信号,参与调控细胞生长和新陈代谢,在胰岛素信号转导过程中起着关键作用。在过去的几十年里,关于磷脂酰肌醇信号调控GLUT4囊泡转运方面已有了很大的进展。该文总结了磷脂酰肌醇在GLUT4囊泡转运中的调控作用。     

核桃多肽对高糖诱导HepG2胰岛素抵抗模型的影响

摘 要：目的：探究核桃多肽在细胞水平上的降糖作用机制,为核桃资源开发利用提供科学依据。方法：在实验室提取的HT多肽,分离纯化HT-1、HT-2的基础上,通过GLUT4转膜活性筛选,L6肌管细胞葡萄糖摄取活性筛选以及高糖诱导HepG2细胞模型胰岛素抵抗实验,探究核桃多肽的降糖生物活性及降糖作用机制。结果：HT多肽、HT-1、HT-2均有一定的促GLUT4转膜活性,其中量效曲线趋势分布较好的为HT-2,15min开始响应,30min达峰值,在25min细胞膜上GLUT4增加1倍;葡萄糖摄取活性都较好,摄取率分别为1.16、1.06和1.36;IRβ、IRS-1蛋白、GLUT2蛋白的表达水平与HT-2呈浓度依赖性增加,表明HT-2通过胰岛素信号传导途径改善葡萄糖代谢。结论：HT多肽、HT-1、HT-2的降糖活性都较好,其中HT-2效果明显,且是通过胰岛素信号传导途径改善葡萄糖代谢。     

孕酮对脑缺氧缺血新生鼠海马葡萄糖转运蛋白表达的影响

目的:观察新生大鼠缺氧缺血后脑内葡萄糖转运蛋白1( GLUT1)和葡萄糖转运蛋白3 (GLUT3)的表达情况以及孕酮对其的影响.方法:新生SD大鼠40只,随机分成4组:正常组、假手术组、缺氧缺血组和孕酮组.建立新生鼠缺氧缺血性脑病模型,免疫组化方法检测新生大鼠海马部位GLUT1及GLUT3的表达.结果:正常组和假手术组新生大鼠海马可见少量GLUT1和GLUT3 的表达,两组间无显著差异( P＞0.05);缺氧缺血组GLUT1和GLUT3表达均明显高于假手术组(P＜0.05);孕酮组GLUT的表达不仅明显高于假手术组(P＜0.01),而且明显高于缺氧缺血组(P＜0.05).结论:孕酮通过上调GLUT1和GLUT3的表达以维持脑组织的能量供给,增强神经元对缺氧缺血的耐受性.     

Rab蛋白在葡萄糖转运中的作用

在脂肪和骨骼肌细胞中,胰岛素可迅速刺激葡萄糖转运,即通常所说的GLUT4转运。 GLUT4转运是指Rabs与GTP结合时,促进囊泡与微管和微丝蛋白结合,并通过锚定和融合作用使GLUT4囊泡与目标膜结构融合。多数 Rab 家族成员广泛表达于各种组织细胞中,且在细胞内定位十分广泛,几乎存在于真核细胞所有的膜相关的细胞器的胞浆侧。 Rab 蛋白作为囊泡运输的分子开关,通过调节运输小泡的停泊和融合,在囊泡的形成、转运、粘附、锚定、融合等过程中起着重要的作用。 Rab蛋白受到多种上游调节蛋白的调节,同时调控着下游的多种效应蛋白,构成了复杂的调控网络：任何一个环节改变都可能会导致蛋白质转运的异常,进而引发疾病。本文系统阐述了Rab蛋白在葡萄糖转运过程中的作用及该领域的最新进展。     

葡萄糖转运体4与高脂膳食诱导的认知改变和海马内葡萄糖代谢的关系

海马不仅参与学习和记忆,而且对食欲和能量平衡也发挥作用。阐明海马内葡萄糖转运体4(glucose transporter 4,GLUT4)与海马依赖性认知功能改变以及海马内葡萄糖代谢之间的关系,对深入理解营养性肥胖和糖尿病相关疾病的病理生理基础以及治疗认知功能障碍有重要意义。本文对近年来海马内GLUT4与海马依赖性认知功能改变以及海马内葡萄糖代谢之间关系的相关研究进行综述,主要探讨:(1)GLUT4的结构和海马内分布及功能;(2)海马内GLUT4转位;(3)PI3K-AktGLUT4信号通路与高脂膳食诱导的认知功能改变以及海马内葡萄糖代谢的关联;(4)海马内PI3K-Akt-GLUT4信号通路与糖尿病相关的认知功能障碍的关联;(5)葡萄糖代谢异常引起认知功能障碍的可能机制。     

CD147调控人骨肉瘤GLUT1和MMP-9表达

目的通过研究细胞外基质金属蛋白酶诱导剂(CD147)、葡萄糖转运蛋白1(GLUT1)和基质金属蛋白酶-9(MMP-9)在人骨肉瘤组织中的表达及临床意义,并且探讨三者之间调控关系。方法应用免疫组织化学S-P法检测55例骨肉瘤和20例骨软骨瘤组织CD147、GLUT1和MMP-9的水平;应用siRNA干扰技术,特异性下调入骨肉瘤细胞系MG-63内源性CD147 mRNA水平,使用荧光定量PCR技术检测细胞GLUT1和MMP-9 mRN水平。结果骨肉瘤CD147、GLUT1和MMP-9阳性率显著高于骨软骨瘤;骨肉瘤CD147的表达与肿瘤的软组织浸润和Ennecking分期呈显著正相关,GLUT1的表达与肿瘤的大小呈显著正相关,MMP-9蛋白表达与男性患者、肿瘤大小、肿瘤软组织浸润、组织学分级和Ennecking分期均呈显著正相关;骨肉瘤CD147和GLUT1的表达呈显著正相关;CD147和MMP-9的表达呈显著正相关;外源性下调MG-63细胞CD147表达后,细胞GLUT1和MMP-9的表达也随之下调。结论 CD147可能通过调控GLUT1和MMP-9分别参与骨肉瘤肿瘤细胞的侵袭转移过程。     

葡萄糖转运子4 转位信号转导通路的研究进展

葡萄糖是大部分细胞主要能量来源,它进入细胞的过程在生命的维持中无疑成为一个重要的步骤。而葡萄糖进入细胞是依赖于这些细胞上的葡萄糖转运子和相应的对其进行调节的因子。葡萄糖转运子4（GLUT4）在糖进入细胞维持血糖平衡中起了重要的作用。近年有关GLUT4的研究文献很多,但却总给人不系统的感觉。本文对GLUT4转位的胰岛素依赖和非胰岛素依赖的信号途径以及其远端过程及机制作一综述,同时分析了GLUT4转位的信号途径的研究中存在的问题和将来研究的方向。     

清华大学揭示人源葡萄糖转运蛋白GLUT1的晶体结构

<正>清华大学医学院颜宁教授研究组首次解析了人源葡萄糖转运蛋白GLUT1的晶体结构,初步揭示其工作机制以及相关疾病的致病机理,在人类攻克癌症、糖尿病等重大疾病的探索道路上迈出了极为重要的一步。该"具有里程碑意义"的成果于2014年6月5日发表在Nature。GLUT1几乎存在于人体每一个细胞中,是大脑、神经系统、肌肉等组织器官中最重要的葡萄糖转运蛋白,其功能异常对人体健康的影响体现在两个方面:一方面,GLUT1功能完全缺失将致     

灵芝多糖对3T3-L1胰岛素抵抗细胞模型PI-3K p85和GLUT4蛋白表达的影响

目的 研究灵芝多糖对3T3-L1胰岛素抵抗细胞模型PI-3K p85和GLUT4蛋白表达的影响,探讨灵芝多糖改善胰岛素抵抗的分子机制.方法 3T3-L1前脂肪细胞经1-甲基-3-异丁基-黄嘌呤、地塞米松、胰岛素诱导分化成3T3-L1脂肪细胞,以葡萄糖氧化酶法测定培养液中残余的葡萄糖含量.比较二甲双胍组,检测培养液中葡萄糖含量及PI-3K p85和GLUT4蛋白表达变化.结果 地塞米松联合胰岛素诱导3T3-L1脂肪细胞产生胰岛素抵抗,细胞对葡萄糖的摄取量减少.灵芝多糖可改善3T3-L1脂肪细胞胰岛素抵抗.胰岛素抵抗细胞的PI-3K p85和GLUT4蛋白表达明显减少;应用灵芝多糖后,相关蛋白表达增加.结论 灵芝多糖通过提高PI-3K p85和GLUT4蛋白的表达,参与胰岛素抵抗状态下3T3-L1细胞的葡萄糖代谢.