运动调节骨骼肌细胞葡萄糖摄取的研究进展

胰岛素抵抗(insulin resistance,IR)是2型糖尿病(type 2 diabetes mellitus,T2DM)的主要诱因,运动因其在改善骨骼肌胰岛素敏感性方面的显著作用,已被临床采用作为防治IR和T2DM的有效手段。运动能增加葡萄糖转运子4 (glucose transporter type 4,Glut4)的转位,而影响Glut4转位和葡萄糖摄取的途径包括胰岛素信号通路和肌肉收缩两大类。研究发现运动通过增加骨骼肌血流灌注、毛细血管募集、胰岛素信号途径和Sestrins-mTOR (mammalian target of rapamycin)信号通路而改善Glut4转位。因此,全面理解运动调节骨骼肌Glut4转位和葡萄糖摄取的分子机制对于揭示运动疗法防治糖代谢异常的机制具有重要意义。     

MicroRNAs对骨骼肌胰岛素抵抗的调控及其机制

胰岛素抵抗是肥胖和2型糖尿病发生的共同病理生理机制。骨骼肌是胰岛素介导的葡萄糖摄取、代谢、利用的主要靶器官之一,是胰岛素抵抗发生最早和最重要的部位。研究表明,骨骼肌葡萄糖摄取障碍、胰岛素信号通路受损、线粒体生物合成受阻与骨骼肌胰岛素抵抗密切相关。当骨骼肌发生胰岛素抵抗时,多种microRNAs (miRNAs)表达上调(miR-106b,miR-23a,mi R-761,miR-135a,Let-7,miR-29a)或下调(miR-133a,miR-149,miR-1),它们参与对骨骼肌葡萄糖摄取、胰岛素信号通路及线粒体生物合成的调控,在骨骼肌胰岛素抵抗的发生与发展中发挥了重要作用。这些miRNAs可作为治疗骨骼肌胰岛素抵抗或糖尿病的潜在靶点。     

Akt2基因与糖尿病

研究发现 ,缺乏蛋白质Ａｋｔ2基因的大鼠对胰岛素有抵抗性 ,并且表现出类似于人类Ⅱ型糖尿病综合症的迹象。ＨａｎＣｈｏ等培育出的缺乏Ａｋｔ2的大鼠证实 :Ａｋｔ2在控制肌肉和脂肪的葡萄糖摄取 ,以及肝脏中响应胰岛素的葡萄糖生产的信号通路中 ,扮演了一个中间角色。缺乏Ａｋｔ2的大鼠在依靠胰岛素的葡萄糖摄取方面表现出重大的缺陷 ,并且胰岛素在抑制葡萄糖正常生产中也完全失灵。Akt2基因与糖尿病@车笛     

TNFα对正常昆明小鼠骨骼肌和肝脏葡萄糖摄取的影响

目的观察肿瘤坏死因子α(TNFα)对正常昆明小鼠骨骼肌和肝脏葡萄糖摄取的影响。方法80只昆明小鼠随机分为高剂量连续注射组(TH组,n=20)、TNFα低剂量连续注射组(TL组,n=20)、TNFα高剂量一次注射组(T1组,n=20)和正常对照组(C组,n=20),以3H标记的2脱氧葡萄糖(2-DG)为示踪剂,观察各组非胰岛素刺激(基础)和胰岛素刺激的离体骨骼肌和肝脏葡萄糖摄取量的变化。结果1)正常昆明小鼠肝脏基础葡萄糖摄取量明显高于骨骼肌葡萄糖摄取量(P<0.01),肝脏胰岛素刺激的葡萄糖摄取量变化值明显低于骨骼肌葡萄糖摄取量变化值(P<0.01)。2)TH组和TL组骨骼肌和肝脏基础葡萄糖摄取量均明显高于C组(P<0.01),且TH组明显高于TL组(P<0.01)。3)TH组和TL组骨骼肌和肝脏胰岛素刺激的葡萄糖摄取量均明显低于C组(P<0.01),且TH组明显低于TL组(P<0.01)。4)T1组骨骼肌和肝脏无论基础还是胰岛素刺激的葡萄糖摄取量均与C组差异无显著性(P>0.05)。结论1)正常动物肝脏和骨骼肌葡萄糖摄取方式不同,骨骼肌葡萄糖摄取受胰岛素调控比肝脏强。2)TNFα抑制组织胰岛素刺激的葡萄糖摄取,但促进组织基础葡萄糖摄取。3)TNFα对组织葡萄糖摄取的影响,呈剂量和时间依赖性。     

水杨酸钠对胰岛素抵抗大鼠胰岛素受体底物-1的影响

目的探讨抗炎药水杨酸钠对胰岛素抵抗大鼠胰岛素敏感性的影响及其作用机制。方法分别给大鼠静脉输注脂肪乳+肝素,脂肪乳+肝素+水杨酸钠和生理盐水7 h,并在输注的最后2 h,行清醒状态高胰岛素-正血糖钳夹试验,测定血浆葡萄糖、游离脂肪酸(FFA)、胰岛素和C-肽水平,检测肝脏、肌肉中胰岛素受体底物-1(IRS-1)及307位丝氨酸磷酸化的IRS-1表达。结果输注脂肪乳大鼠葡萄糖输注率(GIR)是输注生理盐水大鼠的45%,水杨酸钠可使GIR提高1.3倍(P0.01)。脂肪乳输注组大鼠肝脏及肌肉中307位丝氨酸磷酸化的IRS-1分别为生理盐水输注组大鼠的3倍和3.8倍(P0.001),输注水杨酸钠,肝脏、肌肉307位丝氨酸磷酸化的IRS-1下降45%、20%(P0.05)。结论 FFA增高引起肝脏及肌肉中307位丝氨酸磷酸化的IRS-1水平增高,可能是导致胰岛素抵抗发生的机制之一,应用水杨酸钠,大鼠肝脏及肌肉组织中IRS-1丝氨酸磷酸化水平下降,胰岛素抵抗改善。抗炎药物水杨酸钠可能通过抑制FFA引起的IRS-1丝氨酸磷酸化,而发挥改善胰岛素抵抗的作用。     

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．     

成纤维细胞生长因子(FGF)-21改善胰岛素抵抗肝细胞对葡萄糖的吸收和肝糖原的合成

在体外建立胰岛素抵抗肝细胞模型,探讨在胰岛素抵抗状态下成纤维细胞生长因子(FGF)-21对模型细胞糖代谢的影响及机制．将HepG2细胞置于10^-7 mol/L 的胰岛素培养基中培养24 h,建立胰岛素抵抗细胞模型．分别用不同浓度的胰岛素和FGF-21处理模型细胞,采用葡萄糖氧化酶-过氧化物酶(GOD-POD)法检测细胞对葡萄糖的摄取情况,并检查胰岛素与FGF-21的协同作用．利用实时荧光定量PCR检测FGF-21对模型细胞葡萄糖转运蛋白1(GLUT1)mRNA表达的影响,蒽酮法检测模型细胞糖原合成量,探讨FGF-21对胰岛素抵抗细胞模型葡萄糖摄取的影响及机制．结果发现,用高浓度胰岛素处理HepG2细胞24 h后,细胞对胰岛素的敏感性显著降低,说明成功建立了胰岛素抵抗细胞模型,抵抗状态可维持48 h,未发现细胞形态学变化．FGF-21能改善胰岛素抵抗模型细胞的葡萄糖摄取,参与肝糖原的合成,并与胰岛素产生协同作用．实时荧光定量PCR结果发现,FGF-21作用模型细胞后,细胞的GLUT1 mRNA表达量显著增加,说明FGF-21促进模型细胞摄取葡萄糖的作用机制与其增加GLUT1的表达有关．     

胰岛素和胰岛素突变体促进大鼠脂肪细胞摄取葡萄糖

报道了大鼠脂肪细胞摄取葡萄糖测定胰岛素体外活性的简便方法 .在胰岛素存在下 ,脂肪细胞摄取葡萄糖的量比对照增加 5～ 6倍 .当胰岛素浓度在 0 .2～ 1 0μg/L时 ,脂肪细胞摄取D [3 ³H] 葡萄糖的量与胰岛素浓度对数呈线性关系 .葡萄糖和 3 O 甲基葡萄糖抑制指脂肪细胞摄取D [3 ³H]葡萄糖 .利用这一方法测定了[B₂ Lys] 胰岛素和 [B₃ Lys] 胰岛素的体外活力 ,分别为胰岛素的 6 1.6 %和 154% .     

实验性肥胖动物模型

金硫葡萄糖(GTG)、汞硫葡萄糖均可用于制作下丘脑损伤性肥胖动物模型,而钠硫葡萄糖则可对抗GTG对下丘脑腹内侧核的破坏,故不宜使用。GTG肥胖鼠,小肠对葡萄糖(G)吸收率加快其原因可能与肥胖伴有血糖改变及胰岛素升高有关。整体实验四氧嘧啶糖尿病鼠小肠对G吸收率降低,用胰岛素治疗G吸收增加的现象,在离体小肠吸收G实验中未观察到,故肥胖高胰岛素可能通过改变血糖水平继发性影响G吸收。 谷氨酸一钠虽也可以引起大鼠腹股沟脂肪垫增长,但常伴活的过度及视网膜损害,故不宜用于制作肥胖模型。胰岛素小量多次注射可以刺激食欲使进食量增加,体重增长,肌肉增多。     

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.     

硒化合物的拟胰岛素作用

硒的主要功能是它作为硒酶或硒蛋白的活性成分 ,能够清除自由基 ,保护细胞膜免于氧化 ,增强机体免疫的作用 ;此外 ,硒还能拮抗汞、砷、镉、铊的毒性。近年来 ,研究还发现 :具有降低血糖和调控胰岛素介导的代谢过程等拟胰岛素作用。1 .增强葡萄糖的运输和转化Ｏｓａｍｕ等[1] 报道了在大鼠脂肪细胞中 ,硒与胰岛素一样具有增强葡萄糖的转运能力 ,硒和胰岛素都能够刺激增强从胞内到质膜上的两个葡萄糖转运蛋白 (ｔｒａｎｓｐｏｒｔｅｒ,ＧＬＵＴ)移位活性 ,从而达到加速葡萄糖的运输 ,降低机体血糖的作用。研究还发现硒能够刺激增强每一个与胰…     

肌肉肌醇对HepG2 胰岛素抵抗模型葡萄糖消耗量影响的细胞实验研究

目的:研究肌肉肌醇(myo-inositol,MI)对胰岛素抵抗细胞(IR-HepG2)细胞外葡萄糖消耗量的影响。方法:采用CCK-8法观察MI、高糖对HepG2细胞活力的影响,通过高糖持续作用,胰岛素刺激诱导HepG2细胞建立胰岛素抵抗细胞模型,葡萄糖氧化酶法(GOD-POD法)鉴定模型是否成立,并用GOD-POD法检测正常HepG2细胞和MI对HepG2胰岛素抵抗细胞葡萄糖消耗量的变化。结果:在对HepG2细胞活性没有影响的情况下,MI增加了胰岛素抵抗模型的葡萄糖消耗量。与模型对照组相比,葡萄糖氧化酶法结果显示,MI可显著增加胰岛素抵抗模型葡糖糖的消耗量(P0.01)。结论:MI可明显增加IR-HepG2细胞模型葡萄糖的消耗量,对IR-HepG2细胞模型胰岛素抵抗有显著的改善作用。     

胰高血糖素样肽1与心血管疾病的研究进展

胰高血糖素样肽1(glucagon like peptide-1,GLP-1)是一种肠促胰岛素多肽,在调节葡萄糖稳态中发挥重要作用,能够通过多种途径降低血糖,且不易引起低血糖反应,被认为是治疗2型糖尿病的理想药物。在人类的心肌细胞、冠状动脉、血管内皮及血管平滑肌(vascular smooth muscle,VSM)均有GLP-1受体(GLP-1R)分布。因此,GLP-1除降低血糖外,尚有诸多胰腺外作用。近年来对GLP-1的研究发现其对心血管系统具有保护作用,如调节心率、血压、改善血管内皮功能、改善心肌缺血等。     

高分子纳米材料用于口服胰岛素递送体系

皮下注射胰岛素是控制血糖水平最有效的方法,在1型和晚期2型糖尿病患者的治疗中起着至关重要的作用。然而频繁的皮下注射给患者带来了极大的痛苦,因此,针对糖尿病的治疗,目前更倾向采用口服疗法。口服胰岛素可以模拟生理胰岛素的分泌,并对肝脏葡萄糖代谢提供更全面的调节,但胃肠道的吸收不良极大地阻碍了胰岛素口服给药的发展。纳米药物递送系统(nanoscale drug delivery systems, NDDS)的快速发展增加了胰岛素口服给药的可能性。高分子纳米材料是NDDS中一类重要的载体材料,已被广泛用于促进胰岛素口服吸收的研究。它具有生物降解性、生物相容性和储存稳定性等优点,并且其分子链长易于改性、修饰和加工成型。高分子纳米材料可以保护包裹的胰岛素不受酸性变性和酶降解的影响,促进细胞对胰岛素的摄取,从而提高胰岛素的生物利用度。讨论了口服胰岛素的主要生理障碍,总结了近几年用于口服胰岛素递送的高分子纳米材料的研究进展。     

同型半胱氨酸对孕鼠糖代谢的影响与机制分析

目的:探讨同型半胱氨酸(homocysteine,HCY)摄入后对孕鼠糖代谢的影响以及生物学机制分析。方法:孕鼠妊娠10 d后,将实验动物随机分为3组,每组12只,妊娠对照组(Ctrl)腹腔注射生理盐水,同型半胱氨酸高剂量组(HCYH)和同型半胱氨酸低剂量组(HCYL)腹腔注射HCY溶液,注射浓度分别为200 mg/kg·d和100 mg/kg·d,持续20 d(即为HCY20 d)后,利用血糖含量检测试剂盒和胰岛素试剂盒分别检测孕鼠空腹血糖水平、胰岛素水平;葡萄糖检测试剂盒对孕鼠葡萄糖耐量和胰岛素抵抗进行检测;蛋白免疫印迹法检测孕鼠目的蛋白过氧化物酶体增殖物激活受体γ(PPARγ)、葡萄糖转运蛋白4(GLUT4)、蛋白激酶B(AKT)、磷酸化AKT蛋白(P-AKT)的表达。结果:与Ctrl组比较,在孕鼠注射HCY后,空腹血糖水平升高、血清中胰岛素浓度下降、HOMA-β指数下降、HOMA-IR指数升高(P<0.05);摄入葡萄糖后,孕鼠血糖随时间的变化而下降,葡萄糖曲线下面积升高(P<0.05);摄入胰岛素后,孕鼠血糖随时间的变化而升高,胰岛素曲线下面积升高(P<0.05);PPARγ、P-AKT、GLUT4蛋白表达水平下降,HCYH组降低水平更为显著(P<0.05)。结论:孕鼠HCY摄入后,生物体糖代谢紊乱,AKT磷酸化表达水平抑制,HCY可能通过降低PPARγ的表达减少AKT磷酸化,导致胰岛素受体的活化,进而激活了PI3K/AKT通路,减少了脂肪组织中的GLUT4表达,增加了对于葡萄糖的摄取能力。     

外源性胰岛素对斑马鱼血糖及其转运的影响

斑马鱼（Danio rerio）在糖负荷状态下表现出持续高血糖现象。与对照组（仅腹腔注射灭菌去离子水）相比,葡萄糖组（仅腹腔注射葡萄糖）血浆胰岛素水平无显著差异,胰岛素基因表达显著上调,肝胰脏葡萄糖转运蛋白（glucose transporters,GLUTs）基因表达无显著差异,说明斑马鱼自身胰岛素分泌不足和葡萄糖转运迟缓是导致其在糖负荷状态下持续高血糖的原因。为了观察外源性胰岛素对斑马鱼血糖及其在体内转运的影响,设计低（1.25 IU/kg）、中（12.5 IU/kg）、高（125 IU/kg）3个浓度的胰岛素,分别与葡萄糖溶液（0.1 g/mL）共注射斑马鱼并观察其血糖变化。结果表明,低剂量胰岛素能有效促进斑马鱼血糖的降低,且能直观反映糖负荷后血糖的变化情况,为最适注射浓度。此外,研究显示斑马鱼血糖变化不受性别影响。在胰岛素最适注射浓度下,与葡萄糖组相比,胰岛素组（葡萄糖与胰岛素共注射）可以显著减少斑马鱼血糖恢复到正常水平的时间,进一步分析发现,斑马鱼血浆胰岛素水平增加,肝胰脏葡萄糖转运蛋白基因表达显著上调,但胰岛素基因表达却被显著抑制。综上所述,胰岛素分泌不足和葡萄糖转运迟缓是造成斑马鱼持续高血糖的原因;外源性胰岛素能够促进糖负荷状态下斑马鱼血糖的降低,但是具有反馈抑制斑马鱼肝胰脏胰岛素基因表达的作用。     

高淀粉膳食对血浆胰岛素、cAMP含量及组织cAMP代谢的影响

对高淀粉膳食(糖占总热量80％)对大鼠血脂、胰岛素及cAMP代谢的影响进行了研究。大鼠摄取高淀粉膳食3天,空腹血浆岛素及甘油三酯含量明显高于对照组(P<0.01;P<0.01)。6天后血浆甘油三酯含量增高近四倍(P<0.01),而血浆、肌肉和脂肪组织cAMP含量低于对照组,分别减低38％,45％和32％(P<0.05;P<0.05,0.1相似文献   

胰岛素,胰岛素抵抗与高血压

高血压病是常见病,但其发病机制却不很明确,目前较多研究认为［１～４］：胰岛素抵抗（ＩＳＫ）是引起高血压的一个重要因素。ＩＳＲ是指胰岛素（ＩＳ）在促进葡萄糖摄取和利用方面受损,机体代偿性分泌过多的ＩＳ,使血糖维持在正常水平。ＩＳＲ引起高血压的机制可能与...     

半乳糖苷凝集素Galectin3直接诱发胰岛素抵抗

肥胖时,巨噬细胞和其他免疫细胞在胰岛素靶组织大量聚集,分泌一系列促炎症细胞因子[包括TNFα(tumor necrosis factorα)和IL1β(interleukine 1β)],导致慢性炎症状态。研究表明,由CD11c阳性巨噬细胞引起慢性炎症诱发胰岛素抵抗。然而,通过抑制TNFα或IL1β等方法来改善胰岛素抵抗的临床研究并不成功。该课题组之前的研究发现,将肥胖小鼠由高脂饮食更换到正常饮食后,脂肪组织中CD11c阳性巨噬细胞所表达的半乳糖苷凝集素3(Galectin3,Gal3)水平大幅降低。同时,在这些更换饮食的小鼠中,尽管脂肪组织CD11c阳性巨噬细胞数目相比高脂饮食喂养时并没有变化,但炎症和胰岛素抵抗却得到了明显改善。因此,该课题组提出,Gal3是介导炎症致胰岛素抵抗的关键分子。Gal3是一种主要由巨噬细胞分泌的凝集素,其水平在肥胖病人和肥胖小鼠中都显著增加。在胰岛素敏感性正常小鼠上,给予Gal3可导致胰岛素抵抗和葡萄糖不耐受,通过基因敲除或药物抑制Gal3则可在肥胖小鼠上改善胰岛素抵抗。体外实验表明,Gal3可直接增加巨噬细胞的化学趋化性,减少肌肉细胞和3T3-L1脂肪细胞中胰岛素刺激的葡萄糖摄取,并可在原代肝细胞中阻碍胰岛素对肝糖输出的抑制作用。更重要的是,该课题组发现,Gal3可与胰岛素受体结合并抑制其下游信号传导。这些发现阐明了Gal3在胰岛素三大作用靶细胞中的新作用,Gal3为连接炎症和胰岛素敏感性减低的关键分子,抑制Gal3有望成为胰岛素抵抗和糖尿病的新治疗手段。     

miR-494-3p通过下调胰岛素受体底物-1促糖尿病大鼠心肌细胞胰岛素抵抗

越来越多的证据表明microRNA广泛参与调控心血管功能。我们预实验结果显示糖尿病大鼠心肌miR-494-3p增加,且有研究表明miR-494-3p与肥胖等代谢异常有关。因此,本研究旨在探讨miR-494-3p在糖尿病心肌胰岛素敏感性改变中的作用及其机制。利用高脂饲料联合链脲佐菌素诱导糖尿病大鼠模型,提取心肌组织RNA进行qPCR检测,结果显示糖尿病大鼠的心肌miR-494-3p表达水平与正常大鼠相比明显上调(P 0.05)。体外高糖高脂诱导H9c2细胞胰岛素抵抗模型,qPCR结果显示细胞中miR-494-3p水平明显升高(P 0.01),并随高脂程度加重而增加;抑制miR-494-3p表达可以增加胰岛素刺激下细胞对葡萄糖的摄取(P 0.01),并提高胰岛素刺激后Akt磷酸化水平(P 0.05);单纯过表达H9c2细胞中的miR-494-3p可以抑制胰岛素刺激的葡萄糖摄取,并降低Akt磷酸化水平(P 0.01)。生物信息学联合蛋白免疫印迹实验证实胰岛素受体底物-1 (insulin receptor substrate 1, IRS1)是miR-494-3p负性调节胰岛素信号转导的靶分子之一。上述结果提示,miR-494-3p通过下调IRS1促进糖尿病大鼠心肌细胞胰岛素抵抗的形成。