(完整)胰島素抵抗

胰島素抵抗的發(fā)生機(jī)制胰島素抵抗的病因及發(fā)病機(jī)制有關(guān)因素可分為遺傳及環(huán)境兩大類，前者與胰島素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的各個(gè)環(huán)節(jié)、調(diào)控糖脂代謝的多態(tài)性,基因的多態(tài)性、突變有關(guān).目前普遍認(rèn)為普通2型糖尿病及代謝綜合征中的胰島索抵抗極可能是多種基因細(xì)微變化疊加效應(yīng)的后果。在環(huán)境因素中主要為攝食過(guò)多，尤其脂肪過(guò)多，體力勞動(dòng)過(guò)少所引起的一系列代謝變化及一些細(xì)胞因子的表達(dá)增加。（一）胰島素信號(hào)蛋白遺傳變異1．胰島素受體基因突變由于2型糖尿病有很強(qiáng)的遺傳因素，因而在胰島素受體被克隆后,人們寄厚望于胰島素受體基因分子掃查能發(fā)現(xiàn)輕微的異常,從而闡明2型糖尿病發(fā)病的遺傳機(jī)制。經(jīng)多個(gè)實(shí)驗(yàn)室的研究,發(fā)現(xiàn)了50種以上的胰島素受體基因突變，然而這些基因突變主要見(jiàn)于一些少見(jiàn)的特殊類型的伴嚴(yán)重胰島素抵抗綜合征的患者，突變的類型大多為純合子，或復(fù)合型的雜合子，發(fā)生于受體酪氨酸激酶區(qū)段突變的雜合子也致病.在大量常見(jiàn)的普通型2型糖尿病患者中所進(jìn)行胰島素受體基因掃查并未發(fā)現(xiàn)基因突變，說(shuō)明普通的2型糖尿病的致病因素并非由于胰島素受體基因編碼區(qū)發(fā)生突變.2．胰島素受體底物基因變異于糖尿病患者所作胰島素受體底物（insulinreceptorsubstrate。IRS）蛋白基因序列的分析未發(fā)現(xiàn)單一?基因突變?yōu)橹虏∫蛩?。?型糖尿病患者發(fā)現(xiàn)了幾種IRS—1基因多態(tài)性較一般人群為常見(jiàn)。研究得較多的為甘氨酸972精氨酸多態(tài)性，一項(xiàng)丹麥研（完整）胰島素抵抗究觀察到此種多態(tài)性頻率于正常人為5。8％,而于2型糖尿病患者為10。7%。有意義的是甘氨酸972精氨酸多態(tài)性位于和下游「1-3長(zhǎng)相結(jié)合的兩個(gè)潛在的酪氨酸磷酸化位點(diǎn)之間，當(dāng)此種IRS—1蛋白變異型在體外細(xì)胞中表達(dá)時(shí)，引起PI-3K與IRS—1結(jié)合的特異性缺陷，而使PI-3K活性降低36%。日本2型糖尿病患者還有其他數(shù)種IRS-1多態(tài)性，包括脯氨酸190精氨酸，甲硫氨酸209蘇氨酸，絲氨酸809苯丙氨酸。這些多態(tài)性的頻率在患者及對(duì)照者的比較中以單獨(dú)一種計(jì)，并無(wú)差別,但加在一起,再加上甘氨酸972精氨酸多態(tài)性,則糖尿病者較正常人高3倍.于白種人，觀察到2種IRS-2多態(tài)性，分別為甘氨酸1057門冬氨酸及甘氨酸879絲氨酸,不過(guò)這兩種變異都不伴有糖尿病或胰島素抵抗。3.PI?3K多態(tài)性于PI—3K的調(diào)節(jié)性a亞基p85a,觀察到一種常見(jiàn)的多態(tài)性，第326位的甲硫氨酸為異亮氨酸所取代。此種變異純合子者與雜合子及不伴此變異者相比較，在多樣本靜脈糖耐量試驗(yàn)中胰島素敏感性降低32%。由上可見(jiàn)，胰島素信號(hào)中關(guān)鍵性信號(hào)的基因多態(tài)性可能在參與胰島素抵抗的發(fā)生中起作用，單獨(dú)一種變異不足以造成糖尿病。（二）胰島素信號(hào)蛋白功能變化1。胰島素受體蛋白酪氨酸激酶活性降低含蛋白酪氨酸激酶的胰島索受體口亞基的功能與其酪氨酸或絲氨酸磷酸化狀態(tài)密切相關(guān)，腆島素即是通過(guò)刺激其關(guān)鍵位點(diǎn)的酪氨酸磷酸化而實(shí)現(xiàn)生理效應(yīng)。在受體B亞基上還存在多個(gè)絲氨酸，如其被磷酸化則抑制胰島素受體酪氨酸磷酸化而降低其功能。加強(qiáng)受體絲瓤酸磷酸化的因素包括：①長(zhǎng)時(shí)期9川+i”，刪l(完整)胰島素抵抗島素血癥，其機(jī)制可能是通過(guò)激素結(jié)構(gòu)上的相似性與類胰島素生長(zhǎng)因子-1(IGF—1)受體結(jié)合，刺激有關(guān)的絲氨酸激酶，阻礙胰島素受體功能。②長(zhǎng)時(shí)期高血糖使細(xì)胞內(nèi)二酰甘油(I)AG)增加，刺激蛋白激酶C(PKC).后者可催化胰島素受體及IRS絲氨酸磷酸化。③蛋白酪氯酸磷酸酶(PTP),使胰島素受體酪氨酸去磷酸化，活性降低，信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)受阻。胰島素抵抗患者及2型糖尿病者胰島素靶組織中PTBlB表達(dá)增強(qiáng).PTBlB基因剔除小鼠對(duì)胰島素敏感性增強(qiáng)，目前正在積極研究特異性抑制PTBlB活性的物質(zhì)，以開(kāi)發(fā)治療胰島素抵抗及2型糖尿病的藥物，已取得一些成果。近年在比較胰島素抵抗者和正常對(duì)照成纖維細(xì)胞基因表達(dá)的差別中，發(fā)現(xiàn)胰島素抵抗者漿細(xì)胞膜糖蛋白一1(PC—1)表達(dá)明顯升高。研究表明，PC-1為—穿膜糖蛋白，存在于多種組織，具磷酸二酯酶及焦磷酸酶活性．可抑制胰島素受體酪氨酸激酶活化及下游信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。PC—I的作用機(jī)制為直接作用于胰島素受體的a亞基.臨床研究提示二甲雙胍的作用機(jī)制可能與抑制PC—1的表達(dá)有關(guān).2OIRS功能受損IRS蛋白的絲氨酸/蘇氨酸磷酸化是引起胰島素抵抗的重要因素，凡是能加強(qiáng)IRS蛋白或其他下游信號(hào)效應(yīng)蛋白絲氨酸/蘇氨酸磷酸化的物質(zhì)對(duì)胰島素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)及效應(yīng)皆起負(fù)面調(diào)節(jié)作用，這是由于絲氨酸/蘇氨酸磷酸化阻礙胰島素刺激下的IRS蛋白酪氨酸磷酸化，可使胰島素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)受阻，引發(fā)胰島素抵抗。IRS絲氨酸磷酸化增強(qiáng)見(jiàn)于以下情況：①蛋白激酶C(PKC)在激活物刺激下活化。②血小板源生長(zhǎng)因子.③長(zhǎng)期高胰島素血癥.④血管緊張素IIO⑤細(xì)胞應(yīng)激通路被TNF-a及其他細(xì)胞因子激活。于肥胖癥及2型糖尿病患者的骨骼肌及脂肪細(xì)胞觀察到IRS蛋白的酪氨酸磷酸化程度降低及（完整）胰島素抵抗PI-3K活性下降。同樣，于遺傳性的或高熱量、高脂肪飼料誘發(fā)的動(dòng)物肥胖及胰島素抵抗模型也觀察到胰島素刺激的酪氨酸磷酸化及下游效應(yīng)蛋白的活力降低.總的說(shuō)來(lái)/RS蛋白功能受損可繼發(fā)于胰島素受體酪氨酸激酶（RTK）活力下降，也可為其他多種因素對(duì)IRS的直接作用.（三）細(xì)胞因子對(duì)胰島素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的抑制效應(yīng)在肥胖（尤其中心性肥胖）、氧化應(yīng)激等狀況下產(chǎn)生的一些細(xì)胞因子對(duì)胰島素信號(hào)途徑起阻礙作用。近年研究進(jìn)展提示肥胖時(shí)脂肪組織產(chǎn)生的細(xì)胞因子可能為引起全身性胰島素抵抗及B細(xì)胞分泌功能障礙的原因。在這些細(xì)胞因子中，備受關(guān)注的有a腫瘤壞死因子（TNF—a）及瘦素。.Q腫瘤壞死因子（TNF—a）肥胖者及一些肥胖動(dòng)物模型腹腔脂肪及肌組織中TNF—Q的表達(dá)增加，此細(xì)胞因子表達(dá)增加與肥胖的程度及血漿胰島素濃度呈正相關(guān)。在胰島素抵抗好轉(zhuǎn)后，TNF—a的表達(dá)即下降。血中TNF-a于肥胖者升高，在體重減輕后下降。TNF-a引起胰島素抵抗的機(jī)制有直接的，也有間接的。TNF—a可直接作用于培捧中細(xì)胞的胰島素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)，TNF—a增強(qiáng)IRS—l及IRS-2的絲氨酸磷酸化,這些底物的絲氨酸磷酸化可引發(fā)胰島素受體酪氨酸自身磷酸化的減少及受體酪氨酸激酶活力的降低；另一方面，又顯著降低IRS蛋白與胰島素受體相接的能力以及與下游轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的相互作用。TNF—Q增強(qiáng)IRS絲氨酸磷酸化的機(jī)制涉及l(fā)鞘脂類（sphin-golipid）的代謝.伴神經(jīng)酰胺（ceramide）生成.后者進(jìn)而強(qiáng)化絲氨酸/蘇氨酸激酶（如神經(jīng)酰胺活化的激酶.PKC&,Raf1）或是PKC&酶，后者可直接加強(qiáng)TNF—a的效應(yīng)。TNF—a引起胰島索抵抗的間接機(jī)制涉及其他的細(xì)胞及代謝因素：①TNF—a刺激脂肪細(xì)胞分泌瘦素，后者可引起胰島素抵抗。②TNF-a可通過(guò)刺激脂肪分解，提高游離脂肪酸水平，后者也是引起胰島素抵抗的重要代謝因素。③TNF—a負(fù)調(diào)過(guò)氧化物酶體增生激活受體了口「人區(qū)丫）基因的表達(dá)，抑制PPARy的合成和功能?？偟恼f(shuō)來(lái)，現(xiàn)有的證據(jù)表明TNF—a在誘發(fā)胰島素抵抗及使已出現(xiàn)的抵抗?fàn)顟B(tài)維持不退、加重兩方面都有重要作用. ‘.瘦素leptin瘦素具有調(diào)節(jié)脂、糖代謝的作用，這些作用是獨(dú)立于瘦素抑制食欲、降低體重功能以外的.瘦素的代謝效應(yīng)與胰島素的作用相拮抗，瘦素促進(jìn)脂肪分解,抑制脂肪合成，而胰島素則反之;瘦素刺激糖原異生,而胰島素則抑制之。在肥胖癥中，瘦素水平與空腹胰島素水平及體脂百分?jǐn)?shù)密切相關(guān),因而瘦素可視為肥胖及胰島素抵抗的一個(gè)標(biāo)志物?！爸劣谑菟貙?duì)胰島素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的影響，用相當(dāng)于肥胖者血瘦素水平的濃度處理人肝細(xì)胞及一種肝瘤細(xì)胞株（HepG2細(xì)胞），可使IRS—1酪氨酸磷酸化減弱，并使Grb2與IRS—1的結(jié)合能力降低。在作用機(jī)制上，瘦素系通過(guò)激活其受體（有長(zhǎng)型及短型）使Janus酪氨酸激酶2（JAK2）活化，后者激活信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子（STAT）,再將信號(hào)下傳。在胰島素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑和瘦素信號(hào)通路之間存在著交叉聯(lián)系，兩者的相互影響目前正在探討之中。除了對(duì)胰島素效應(yīng)的影響外，瘦素還可通過(guò)多種機(jī)制削弱胰島B細(xì)胞分泌胰島素的，功能，從而可能將肥胖與B細(xì)胞功能缺陷聯(lián)系起來(lái).8（完整）胰島素抵抗細(xì)胞上有瘦素長(zhǎng)型受體的表達(dá).瘦素可激活A(yù)TP敏感的鉀通道抑制胰島素的釋放，又可通過(guò)激活磷酸二酯酶3B（PDE3B）而抑制腸道激素類胰高糖素肽一1（GLP-1）刺激胰島素分泌的效能。（四）代謝異常阻礙胰島素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)1.長(zhǎng)期高血糖（葡萄糖毒性作用）慢性高血糖可通過(guò)兩種機(jī)制引發(fā)胰島素抵抗：①己糖胺途徑強(qiáng)化.②高血糖致細(xì)胞內(nèi)二酰甘油（DAG）增多，后者為第二信使，可激活蛋白激酶C（PKC）,PKC這一絲氨酸激酶使胰島素信號(hào)通路中的蛋白絲氨酸磷酸化而阻礙信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。在生理狀態(tài)下，細(xì)胞內(nèi)葡萄糖的一部分通過(guò)酶的催化轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸前?用于蛋白質(zhì)翻譯后的修飾，形成糖蛋白。在高血糖狀態(tài)下,此一代謝途徑被強(qiáng)化，組織內(nèi)尿嘧啶二磷酸N-乙酰葡糖胺（UDP—GlcNAc）增多，誘發(fā)胰島素抵抗。大鼠在靜脈滴注葡糖胺后，胰島素刺激的骨骼肌PI-3K活性增強(qiáng)及葡萄糖攝取增加都受到明顯抑制。升高的UDP-G1c—NAc可使胰島素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)中的信號(hào)蛋白或轉(zhuǎn)錄因子的絲（蘇）氨酸磷酸化位點(diǎn)糖漿化，從而影響其功能，使信號(hào)系統(tǒng)傳導(dǎo)受阻.游離脂酸增多也可使己糖胺代謝途徑強(qiáng)化．捉不這一代謝途徑的活化與營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)有關(guān)，在蓿養(yǎng)過(guò)剩時(shí)，高血桃、高脂肪酸使此途徑啦:化．從而降低細(xì)胞、組織對(duì)胰島素的敏感性。在鏈脲霉素所致糖尿病大鼠的骨骼肌中．胰島素刺激下2—脫氧葡萄糖的攝取及葡萄糖氧化顯著低于正常對(duì)照組，并證明胰島素引發(fā)的Akt/PKB磷酸化及GI。UT-4的轉(zhuǎn)位嚴(yán)重受阻.對(duì)Zucker糖尿病大鼠肝臟的研究中亦觀察到類似的結(jié)果.以上資料提示長(zhǎng)期高血糖可損及胰島素信號(hào)由PI-3K到Akt/PBK之間的傳遞，為高血糖誘導(dǎo)骨骼肌產(chǎn)生胰島素抵抗的重要原因。2。游離脂肪酸升高（脂毒性作用）2型糖尿病及肥胖癥患者空腹血漿FFA較不胖的正常人為高，餐后血FFA的抑制于2型糖尿病者也受損。在高胰島素、正常葡萄糖鉗夾試驗(yàn)中觀察到血FFA上升伴有胰島素抵抗出現(xiàn)。近年來(lái),有學(xué)者提出2型糖尿病中糖代謝紊亂的根源為脂代謝的異常，認(rèn)為大量脂肪在肌肉、肝臟和B細(xì)胞等組織的積聚為2型糖尿病發(fā)病的重要因素，證明肌細(xì)胞內(nèi)TG含量與胰島素抵抗的相關(guān)性較其他任何指標(biāo)為強(qiáng),并提出糖尿病的名稱宜為“糖脂病”（見(jiàn)前文）。過(guò)量FFA于外周靶組織阻礙胰島素的效應(yīng)，已有證據(jù)表明FFA在以下水平引起胰島素效應(yīng)的缺陷：①葡萄糖被攝入肌肉組織。②葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸葡萄糖。③糖原合成。于大鼠，血漿游離脂肪酸急驟升高可引起胰島素抵抗，伴有IRS—1酪氨酸磷酸化減少及胰島素刺激的PI-3K活性上升受阻.大鼠肝瘤細(xì)胞（hepatoma）與富含游離脂肪酸的培養(yǎng)液一■起保溫，和正常培養(yǎng)液中的細(xì)胞相比,胰島素受體酪氨酸激酶活性顯著降低。大鼠接受游離脂肪酸滴注后或肌組織中三酰甘油及長(zhǎng)鏈乙酰輔酶A含量增加皆可激活PKC異形體，促進(jìn)IRS蛋白絲氨酸磷酸化，從而阻礙胰島素刺激的PI—3激酶級(jí)聯(lián)反應(yīng)活化，此可能為葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)障礙的原因.于人類也觀察到FFA可引起PI-3K活化受損.（五）其他可能與胰島素抵抗發(fā)生有關(guān)的因素.抵抗素（resistin）抵抗素是新近發(fā)現(xiàn)的一種脂肪源性的多肽類激素。該蛋白由94個(gè)氨基酸殘基組成，分子量為12500。抵抗素基因特異表達(dá)于白色脂肪組織。在遺傳性和飲食誘導(dǎo)的肥胖小鼠，血清抵抗素水平顯著增加，在2型糖尿病動(dòng)物模型中,以特異性抗體抵消抵抗素的(完整)胰島素抵抗效應(yīng)可改善高血糖及增強(qiáng)胰島素的作用。在正常小鼠,抵抗素可使糖耐量及胰島素的作用受損。噻唑烷二酮類藥物12口$)可顯著降低抵抗素基因表達(dá)及蛋白分泌。由此認(rèn)為,抵抗素是聯(lián)系肥胖與胰島素抵抗及糖尿病的重要信號(hào)分子，下調(diào)抵抗素表達(dá)是TZDs發(fā)揮抗糖尿病效應(yīng)的重要機(jī)制.于人類的研究結(jié)果不一致，有認(rèn)為在人的肌肉組織、離體脂肪細(xì)胞及活檢脂肪組織中沒(méi)有抵抗素的表達(dá)；有發(fā)現(xiàn)在正常人、胰島素抵抗及糖尿病患者的上述組織中抵抗素的表達(dá)水平?jīng)]有差異。在部分患者離體的脂肪細(xì)胞和脂肪組織中，抵抗素呈特異性低豐度表達(dá)。由此認(rèn)為,在人類抵抗素似乎并不是聯(lián)系肥胖和2型糖尿病的重要信號(hào)分子。又有研究顯示，在多種肥胖模型［ob/ob,db/db,tub/tub和KKA(y)d、鼠］的白色脂肪組織中，抵抗索表達(dá)水平顯著降低.在。b/ob小鼠和Zucher肥胖大鼠中，PPAP了激動(dòng)劑可上調(diào)脂肪組織中抵抗素的表達(dá)。這表明在實(shí)驗(yàn)性肥胖的嚙齒動(dòng)物模型中,存在嚴(yán)!健的抵抗素表達(dá)缺陷,降低抵抗素的表達(dá)并不是PPART激動(dòng)劑發(fā)揮抗，糖尿病效應(yīng)所必需的.以上初步的研究資料顯示,抵抗索是繼瘦索之后發(fā)現(xiàn)的、脂肪組織分泌的又一重要激素,但抵抗索在胰島索抵抗和2型柵尿病發(fā)病機(jī)制中的確切地位尚待闡明。.脂聯(lián)素(adiponectin)亦稱為凝膠結(jié)合蛋白(GBP28),是一種由apMl(aditposemostabundantgenetranscript1)基因編碼的脂肪組織特異性的血漿蛋白。該基因特異且高豐度表達(dá)于脂肪組織,其啟動(dòng)子區(qū)含有過(guò)氧化物酶體增生激活受體a(PPARa)和糖皮質(zhì)激素受體結(jié)合基序。脂聯(lián)素的鼠類同源蛋白已被鑒定，稱為AdipoQ或脂肪細(xì)咆補(bǔ)體相關(guān)蛋白(Acrp30)。（完整）胰島素抵抗日本學(xué)者研究發(fā)現(xiàn),脂聯(lián)素可降低肥胖鼠骨骼肌和肝臟中三酰甘油的含量，減輕胰島素抵抗.在動(dòng)物模型及患者中均已證實(shí)低脂聯(lián)素血癥與胰島素抵抗存在相關(guān)性。在脂肪萎縮的胰島素抵抗模型鼠中，聯(lián)合應(yīng)用生理濃度的脂聯(lián)素和瘦素可完全逆轉(zhuǎn)胰島素抵抗，而單用脂聯(lián)素或瘦素都僅能部分改善胰島素抵抗。這表明在肥胖和脂肪萎縮鼠模型中,脂聯(lián)素降低均參與了胰島素抵抗的發(fā)生發(fā)展。這也提示補(bǔ)充脂聯(lián)素可能為胰島素抵抗2型糖尿病的治療提供了全新的手段。最近的研究表明，在不同種族人群中，血漿脂聯(lián)素．．濃度降低均是聯(lián)系肥胖和2型糖尿病的重要指標(biāo)，且血漿脂聯(lián)素的降低程度與胰島素抵抗及高胰島素血癥的相關(guān)性要強(qiáng)于肥胖度和糖耐量減退程度,已有研究觀察到，脂聯(lián)素基因2號(hào).外顯子存在G/T的多態(tài)性位點(diǎn)，3號(hào)外顯子存在錯(cuò)義突變口1120,且發(fā)現(xiàn)攜有該突變術(shù)體的血漿脂聯(lián)素濃度顯著降低。而2號(hào)外顯子G/T的多態(tài)性與血漿脂聯(lián)素濃度及肥胖均無(wú)相關(guān)性。體內(nèi)外研究表明，TZDs可誘導(dǎo)脂聯(lián)素基因表達(dá)和蛋白分泌。TZDs可顯著增加伴有胰島素抵抗的患者和嚙齒動(dòng)物血漿脂聯(lián)素濃度，而并不影響體重。TZDs可使肥胖鼠脂肪組織中降低的脂聯(lián)素水平恢復(fù)正?；蚋哂谡?。TZD衍生物可呈劑量和時(shí)間依賴的?方式增加3T3-L1細(xì)胞中脂聯(lián)素mRNA的表達(dá)和蛋白分泌?，F(xiàn)已明確TZDs是通過(guò)激活脂聯(lián)素的啟動(dòng)子而發(fā)揮上述效應(yīng)。胰島素抵抗?fàn)顟B(tài)下，脂肪源性TNF-a生成增加.TNF-a可抑制脂聯(lián)素的啟動(dòng)子活性，降低脂聯(lián)素的表達(dá).TZDs可拮抗TNF-a對(duì)脂聯(lián)素啟動(dòng)子的抑制效應(yīng),增加脂聯(lián)素的表達(dá)，改善胰島素抵抗。（六）胰島素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)相關(guān)蛋白基因剔除研究的啟示基因剔除技術(shù)的基本原理是利用活細(xì)胞基因組DNA可與外源DNA（完整）胰島素抵抗序列發(fā)生同源重組的特性，對(duì)預(yù)先選擇的基因進(jìn)行定點(diǎn)修飾達(dá)到改變基因組某一基因的目的.其特點(diǎn)是把外源基因引入基因組DNA的特定片段上，被擊中的基因或引入的新基因會(huì)隨基因組DNA的復(fù)制而穩(wěn)定復(fù)制，因而可在活體內(nèi)對(duì)某一基因的功能進(jìn)行研究。組織選擇性剔除系統(tǒng)的建立為研究某一基因的組織特異性功能提供了有力手段?；蛱蕹夹g(shù)以及特定組織基因剔除．為了解胰島素信號(hào)系統(tǒng)中一些主要蛋白分子的功能提供了前所未有的條件．對(duì)理解胰島素抵抗及2型柵尿病的發(fā)生機(jī)制有重要啟示。1。胰島素受體（Insr）剔除胰島素必須與其特異性受體結(jié)合才能發(fā)揮生物效應(yīng)。基因圳除研究顯示，Insr基因純合突變鼠（Insr-/—）宮內(nèi)發(fā)育正常.吮乳后便出現(xiàn)嚴(yán)重的柵尿病酮癥酸中毒，血三酰甘油（TG）和游離脂肪酸（FFA）升高，肝臟脂肪變性，肝糖原含量減少?生長(zhǎng)遲滯，骨骼肌萎縮。脂肪細(xì)胞的分化及數(shù)日基本正常．但細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)含量顯著降低。由于這些嚴(yán)重的代謝紊亂，Insr—/-鼠多在出生后1周內(nèi)死亡。證明胰島素生理效應(yīng)完全缺乏，具嚴(yán)重后果。而雜合突變鼠（Insr—/一）表型正常，并無(wú)明顯的胰島素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)缺陷.也有發(fā)現(xiàn)Insr—/-鼠4—6月齡時(shí)出現(xiàn)胰島素水平升高和胰島素抵抗.但也只有10%發(fā)展為糖尿病，后者可能與遺傳背景有關(guān)。這一結(jié)果與人類胰島素受體生理學(xué)特性相符?因?yàn)榘屑?xì)胞膜上的胰島素受體只需10%~20%與胰島素結(jié)合,即足以發(fā)揮最大生理效應(yīng)。在骨骼肌特異性Insr剔除國(guó)集心）鼠.盡管骨骼肌中胰島素刺激葡萄糖攝取受損，出現(xiàn)體脂增加，TG和FFA水平升高，但血糖、血清胰島素及糖耐量均正常。這提示骨骼肌胰島素抵抗有助于2型糖尿病相關(guān)的脂代謝異常的形成，而與胰島素相關(guān)的糖代謝的調(diào)節(jié)可能較人們以前認(rèn)識(shí)(完整)胰島素抵抗的更為復(fù)雜.通常運(yùn)動(dòng)能促進(jìn)骨骼肌對(duì)葡萄糖的攝取，提高胰島素的敏感性。安靜狀態(tài)下,MIRKO鼠骨骼肌對(duì)2-脫氧葡萄糖(2—DG)的攝取正常，且肌糖原含量及糖原合成酶活性亦正常，但對(duì)胰島素的刺激無(wú)反應(yīng)。單純運(yùn)動(dòng)以及運(yùn)動(dòng)加上胰島素均能增加MIRKO鼠骨骼肌對(duì)2-DG的攝取，且單純運(yùn)動(dòng)就能增加糖原合成酶活性,而單純胰島素并不能使糖原合成酶活性增加。這表明骨骼肌中Insr的正常表達(dá)并非運(yùn)動(dòng)促進(jìn)葡萄糖攝取和增加糖原合成酶活性所必需的.選擇性剔除小鼠B細(xì)胞的Insr后，在葡萄糖刺激下，第一時(shí)相的胰島素分泌完全缺失，而對(duì)精氨酸刺激仍有反應(yīng)，酷似2型糖尿病中的B細(xì)胞缺陷。這種特征也見(jiàn)于臨床上由于胰島素受體遺傳性缺陷而發(fā)生嚴(yán)重胰島素抵抗的患者，其對(duì)葡萄糖刺激下的急性胰島素分泌反應(yīng)也缺乏。上述專一B細(xì)胞胰島素受體剔除小鼠葡萄糖所誘發(fā)的第2相胰島素分泌也較為遲鈍，隨著鼠齡增加，糖耐量逐漸減損，不過(guò)不出現(xiàn)明顯的糖尿病。這一研究表明完整的胰島素信號(hào)系統(tǒng)為B細(xì)胞本身分泌胰島素功能所必需，同時(shí)提示B細(xì)胞水平的胰島素抵抗日久也會(huì)引起胰島素分泌下降,從而有可能以一元論：胰島素抵抗來(lái)解釋2型糖尿病的發(fā)病機(jī)制及自然病程。也有研究選擇性剔除小鼠肝臟的Insr，2個(gè)月后出現(xiàn)嚴(yán)重的胰島素抵抗，IGT及對(duì)外源性胰島素抵抗.但到4月齡時(shí)，空腹血糖恢復(fù)正常。這表明單純的肝臟胰島素抵抗足以導(dǎo)致葡萄糖代謝的嚴(yán)重紊亂,但并不一定形成空腹高血糖或糖尿病。.蛋白酪氨酸磷酸酶(PTPase)剔除PTPase能使Insr脫磷酸化，抑制酪氨酸激酶活性，減弱胰島素的效應(yīng)。蛋白酪氨酸磷酸酶1B(PTPlB)基因剔除后，小鼠血糖輕度下降，胰島素濃度較野生型磔T「化+/+)降低一（完整）胰島素抵抗半。純合子鼠（PTPlB-/-）對(duì)胰島素的敏感性增加，胰島素刺激后.肝臟和肌肉組織Insr酪氨酸磷酸化增強(qiáng)。PTPlB—/-鼠和雜合子（PTP1B+/-）鼠均能抵抗高脂飲食引發(fā)的體重增加，并保持胰島素的敏感性。且發(fā)現(xiàn)PTPlB-/-鼠體重顯著減輕，并伴有基礎(chǔ)代謝率的提高和總能量消耗的增加，這種減肥效應(yīng)是由于脂肪細(xì)胞體積明顯減小，而數(shù)目并無(wú)改變。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，PTPlB—/—鼠的增敏效應(yīng)具有組織特異性，它可增加骨骼肌對(duì)葡萄糖的攝取，但對(duì)脂肪組織無(wú)明顯影響。由此提示PTPlB在調(diào)節(jié)胰島紊敏感性和能量代謝中發(fā)揮重要作用，這也為2型糖尿病和肥胖的治療提供了潛在的新靶點(diǎn)。.胰島素受體底物（住5$）剔除口前已發(fā)現(xiàn)至少9種IRSs,其巾與胰島素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)密切相關(guān)的特異性底物有1區(qū)51、集52、便53、住54,尤以IRSI和IRS2受到關(guān)注。（1）IRSI剔除：IRSl是lnsr和胰島索樣生長(zhǎng)因子一1（IGF-1）受體酪氨酸激酶的主要底物。研究發(fā)現(xiàn)IRSl雜合子（IRS1+/一）鼠表型正常。純合子（IRS1-/一）鼠呈現(xiàn)胚胎和出生后生長(zhǎng)遲滯，這表明IRS1在胰島素和IGFs的促生長(zhǎng)效應(yīng)中發(fā)揮重要作用.還發(fā)現(xiàn)IRS1-/-鼠呈輕度胰島素抵抗，并出現(xiàn)代謝綜合征的特征，如高TG血癥和高血壓?但并不發(fā)展為糖尿病。其機(jī)制可能是由于B細(xì)胞的增生代償.IRS1-/-鼠僅出現(xiàn)棚對(duì)較輕的表型，而IRS1—/-鼠卻因嚴(yán)重的表型而死亡.這強(qiáng)力提示體內(nèi)存在非IRSl依賴的胰島素和IGFs信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路.現(xiàn)已證實(shí)IRS2參與了胰島素的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，并可能代償IRSl鼠IRSl的缺陷。究還發(fā)現(xiàn)，在IRS1—/—鼠肌肉組織中，胰島素誘導(dǎo)的磷脂酰肌醇3激酶（PI-3K）、P70S6激酶和絲裂原激活的蛋白激酶（MAPK）的（完整）胰島素抵抗激活作用以及葡萄糖的轉(zhuǎn)運(yùn)能力均減弱。而肝臟中PI—3K和MAPK活性均正常。其可能解釋是作為替代底物的IRS2在兩組織中存在明顯差異.在IRS1—/-鼠肝臟，酪氨酸磷酸化的IRS2水平與野生型（集51—/+）鼠中IRS1水平相近。而肌肉中前者僅相當(dāng)于后者的20%?30%。這些研究表明，骨骼肌中IRS1在介導(dǎo)胰島素促進(jìn)的葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)和蛋白合成中發(fā)揮重要作用，IRS1-/一鼠的胰島素抵抗主要是外周抵抗。在IRS1-/一鼠的脂肪組織，胰島素誘導(dǎo)的PI—3K活性和IRS2的酪氨酸磷酸化減弱，胰島素刺激的葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)和葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)子4（GluT4）的轉(zhuǎn)位亦減少，且發(fā)現(xiàn)IRS3成為與「1一3長(zhǎng)相關(guān)的主要酪氨酸磷酸化蛋白。這提示在脂肪細(xì)胞，IRSI和IRS3在翕導(dǎo)胰島素刺激的葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)中均起重要作用，在IRSI—/-鼠的脂肪組織由IRS3代償IRS1的缺陷。（2）IRS2剔除：IRS2剔除鼠的表型與IRS1剔除鼠明顯不同。IRS2雜合子.（IRS2+/一）鼠表型正常.純合子（IRS2一/一）鼠出生時(shí)較野生型（IRS2+/-）小10%,并一直延續(xù)至成年。且發(fā)現(xiàn)IRS2-/-鼠呈現(xiàn)顯著的進(jìn)行性IGT,10周齡時(shí)發(fā)展為糖尿病。這提示IRS2的缺陷不僅能致外周IR,還能阻止8細(xì)胞對(duì)胰島素抵抗的代償。組織學(xué)研究顯示，早在4周齡時(shí)IRS2-/-鼠B細(xì)胞量較野生型下降17%,而在IRS1—/-鼠的B細(xì)胞卻增加了85%.盡管IRS2—/一鼠B細(xì)胞增生缺陷，但單個(gè)B細(xì)胞的分泌功能仍然正常或增強(qiáng).在IRS2—/-鼠的肝臟和肌肉中，與IRSI相關(guān)的PI—3K活性下降50%以上。而1區(qū)51—/一鼠中，與1區(qū)52相關(guān)的PI-3K活性卻顯著升高.由此認(rèn)為PI—3K的調(diào)節(jié)缺陷是導(dǎo)致IRS2—/一鼠糖代謝紊亂的主要原因.在IRSI和IRS2雙雜合子（IRS1+/-IRS2+/一）鼠的研究中表明，IRSI和（完整）胰島素抵抗住52在胚胎發(fā)育和生長(zhǎng)過(guò)程中起關(guān)鍵性作用，且IRSl更為重要。盡管兩者均參與了外周的糖代謝.但I(xiàn)RS2在B細(xì)胞發(fā)育及對(duì)外周IR的代償中起主要作用。另有研究發(fā)現(xiàn)，IRS3純合了（住53-/-鼠表型正常.值得注意的是脂肪組織和B細(xì)胞中IRS3的重要生理功能可能被IRSl和IRS2所掩蓋。.PI-3K剔除PI—3K是胰島素刺激葡萄糖攝取和GluT4轉(zhuǎn)位必需的信號(hào)分子由Pik3rl基因編碼的P85a調(diào)節(jié)亞基通過(guò)SH2結(jié)構(gòu)域與IRSs相互作用，激活PI—3K?；蛱蕹芯匡@示，Pik3rl-/一鼠因骨骼肌和脂肪細(xì)胞對(duì)葡萄糖的轉(zhuǎn)運(yùn)增加，而出現(xiàn)胰島素敏感性增加和低血糖.進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，在野生型鼠，胰島素刺激的與IRSs相關(guān)的PI—3K活性由全長(zhǎng)P85a亞基介導(dǎo)，而在「1卜3”一/一鼠中由同一基因編碼的P50a亞基介導(dǎo).后者可使「1卜3"-/-鼠脂肪細(xì)胞中胰島素誘導(dǎo)的3,4,5-三磷酸肌醇酯產(chǎn)生增加，并能促進(jìn)GluT4的轉(zhuǎn)位。這些結(jié)果為PI-3K調(diào)節(jié)葡萄糖體內(nèi)平衡提供了直接證據(jù)，且這一調(diào)控過(guò)程可能受到PI—3K調(diào)節(jié)亞基異型體表達(dá)水平的影響。.6舊14剔除胰島素的外周效應(yīng)之一是促進(jìn)GluT4從細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)位至細(xì)胞質(zhì)膜.介導(dǎo)細(xì)胞外葡萄糖進(jìn)入細(xì)胞內(nèi).6舊14純合突變（GluT4一/-）鼠出現(xiàn)胰島素抵抗和IGT.但并不發(fā)展為糖尿病。此種鼠往往形體瘦小，脂肪沉積明顯減少，心臟肥大，這可能與高胰島素血癥和FFA供給不足有關(guān)。可能由于心功能異常，GluT4-/一鼠多僅能存活5?7個(gè)月。而GluT4+／-鼠出生時(shí)除瘦弱外表型正常，盡管雄鼠并不隨時(shí)間延長(zhǎng)而肥胖，但卻出現(xiàn)嚴(yán)重的外周胰島素抵抗、高胰島素血癥、高血壓和高血糖，目前尚無(wú)證據(jù)表明其B細(xì)胞功能存在缺陷。GluT4-/-鼠肌肉和脂肪中GluT4表達(dá)顯著降低,總體脂沒(méi)有變化,但脂肪細(xì)胞平均體積增加了35%。組織?。ㄍ暾┮葝u素抵抗理顯示，GluT4+/—鼠存在糖尿病性心肌病變和肝臟脂肪變性，這些改變與人類2型糖尿病極為相似