脂聯(lián)素和高分子質(zhì)量脂聯(lián)素在糖尿病治療方面的研究進(jìn)展Δ

蘇楠，羅明俐，馮青，吳新榮#（.廣州軍區(qū)廣州總醫(yī)院藥學(xué)部，廣州 5000；2.廣州中醫(yī)藥大學(xué)，廣州 5000）

近年來，全球糖尿?。―M）患病率正以驚人的速度急劇上升，截至2008年患者已達(dá)1億多人，其中約90%為2型DM（T2DM）患者[1]。隨著對(duì)DM基礎(chǔ)研究的深入和臨床藥理學(xué)的迅速發(fā)展，越來越多的治療藥物被研制成功并投入臨床使用[1]。脂肪組織不僅可以貯存能量，也可以分泌多種有生物活性的脂肪因子。如新近發(fā)現(xiàn)的脂聯(lián)素（Adiponectin），它由脂肪細(xì)胞分泌，在調(diào)節(jié)糖脂代謝過程中發(fā)揮著重要作用，具有改善胰島素抵抗、抗炎、抗動(dòng)脈粥樣硬化等作用，是防治胰島素抵抗綜合征的潛在靶點(diǎn)，同時(shí)也是預(yù)測胰島素抵抗綜合征發(fā)生、發(fā)展的重要生物學(xué)標(biāo)志物。本文主要討論脂聯(lián)素在代謝綜合征（MS）、尤其是DM方面的研究進(jìn)展，并且論述新發(fā)現(xiàn)的高分子質(zhì)量（HMW）脂聯(lián)素這種特異性活性更強(qiáng)的蛋白形式在胰島素抵抗和T2DM方面的最新研究結(jié)果。

1 脂聯(lián)素及其在MS的效用

1.1 脂聯(lián)素

脂聯(lián)素是脂肪細(xì)胞分泌的一種內(nèi)源性生物活性多肽或蛋白質(zhì)，也是脂肪組織基因表達(dá)最豐富的蛋白質(zhì)產(chǎn)物之一。其由羧基端球形結(jié)構(gòu)域、膠原樣纖維結(jié)構(gòu)域、氨基端非螺旋功能區(qū)以及氨基端信號(hào)序列4部分組成。球形結(jié)構(gòu)域?yàn)樵摰鞍椎幕钚圆课?，在體內(nèi)循環(huán)時(shí)，脂聯(lián)素以全長蛋白和經(jīng)蛋白水解成的C端球形結(jié)構(gòu)域的形式存在，后者可能比前者有增強(qiáng)的生物學(xué)活性。血漿中有三聚體、六聚體、多聚體等形式，其中絕大部分為高分子質(zhì)量多聚體。1995年Scherer PE等[2]在小鼠3T32L 1前體脂肪細(xì)胞中首次發(fā)現(xiàn)脂聯(lián)素，其編碼基因位于16號(hào)染色體端粒部，分子質(zhì)量為28 Da。1999年Arita Y等[3]在人類脂肪細(xì)胞中也成功發(fā)現(xiàn)脂聯(lián)素，并進(jìn)行蛋白質(zhì)分離及基因克隆。人體內(nèi)的脂聯(lián)素由244個(gè)氨基酸組成，分子質(zhì)量為30 Da。由氨基末端的分泌信號(hào)序列（aa1-18）、一段特異序列（aa19-41）、一組由22個(gè)氨基酸組成的膠原重復(fù)序列（aa42-107）、一段球狀序列（aa108-244）組成。

1.2 脂聯(lián)素的胰島素敏感性

脂聯(lián)素的胰島素敏感性效應(yīng)在2001年首次被3個(gè)獨(dú)立的工作組鑒定得到[4-5]。研究者針對(duì)MS和T2DM相關(guān)的肥胖癥模型，考察脂聯(lián)素是否能夠改善KKAy小鼠的胰島素抵抗。在高脂飼料喂養(yǎng)的KKAy小鼠中血漿胰島素水平降低，補(bǔ)充胰島素可以顯著改善高脂飲食導(dǎo)致的胰島素抵抗和高甘油三酯癥，這引導(dǎo)研究者提出脂聯(lián)素是一種胰島素敏化脂肪因子的觀點(diǎn)[4]。這些數(shù)據(jù)也提示高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖癥相關(guān)的脂聯(lián)素水平降低是導(dǎo)致肥胖型胰島素抵抗和MS的原因。Berg AH等[4]報(bào)道，脂聯(lián)素在體循環(huán)中的水平增加觸發(fā)了基礎(chǔ)血糖水平短暫降低，此效應(yīng)是通過在1型DM和T2DM小鼠中阻止肝臟葡萄糖異生酶的表達(dá)和降低內(nèi)源性葡萄糖的產(chǎn)生來達(dá)到的，并且提出脂聯(lián)素使人體對(duì)胰島素致敏[4]。脂聯(lián)素分解的形式是從全長脂聯(lián)素中進(jìn)行蛋白水解得到的球形域，已經(jīng)被證明了存在于血漿中，盡管非常少量[5]。

在體內(nèi)胰島素抵抗方面，脂聯(lián)素的持久作用是通過脂聯(lián)素轉(zhuǎn)基因小鼠研究證明的[6-7]，也有用脂聯(lián)素缺乏的小鼠研究[8-9]。球形脂聯(lián)素轉(zhuǎn)基因ob/ob小鼠顯示出部分胰島素抵抗和DM改善效果[6]。全長脂聯(lián)素轉(zhuǎn)基因小鼠顯示出抑制胰島素介導(dǎo)的內(nèi)源性葡萄糖產(chǎn)生[7]。當(dāng)用標(biāo)準(zhǔn)飼料喂養(yǎng)時(shí)，因?yàn)槠咸烟遣荒托?，胰島素缺乏小鼠顯示出弱的胰島素抵抗[8]。Maeda N等[9]用脂聯(lián)素缺乏小鼠研究，當(dāng)喂養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)飼料時(shí)顯示出接近標(biāo)準(zhǔn)的胰島素敏感性，但是在2周的高脂肪和高糖喂養(yǎng)條件下引起強(qiáng)烈的胰島素抵抗，特別是在骨骼肌糖原中。Ma K等[10]報(bào)道，無論是喂養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)飼料還是高脂飼料，脂聯(lián)素缺乏小鼠顯示出增強(qiáng)骨骼肌中的脂肪酸氧化作用，但對(duì)胰島素敏感性和葡萄糖耐受量都無影響。有研究[11]報(bào)道，當(dāng)喂養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)飼料時(shí)，脂聯(lián)素缺乏小鼠顯示弱的胰島素抵抗作用。另一方面，已經(jīng)通過脂聯(lián)素缺乏小鼠證明，可能是由于遺傳背景的差異引起的。此外，脂聯(lián)素缺乏小鼠也顯示出其他的MS特點(diǎn)，比如高血脂癥和高血壓病等[12]。

1.3 脂聯(lián)素改善胰島素敏感性的分子生物學(xué)機(jī)制

有研究發(fā)現(xiàn)全長脂聯(lián)素刺激肝臟中的單磷酸腺苷活性蛋白激酶（AMPK）磷酸化而使之激活，球形脂聯(lián)素在骨骼肌和肝臟中皆有此種作用[13]。利用主導(dǎo)反向突變體，阻滯AMPK磷酸化來阻止全長或球形脂聯(lián)素的此類效應(yīng)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)脂聯(lián)素引發(fā)的葡萄糖利用和脂肪酸氧化作用是通過AMPK的活化作用來實(shí)現(xiàn)的[13]。因此，脂肪細(xì)胞衍生的抗DM激素、脂聯(lián)素和活化產(chǎn)物AMPK等，直接調(diào)節(jié)葡萄糖代謝和胰島素敏感性[13]。研究同時(shí)顯示，對(duì)于親和性不同的球形脂聯(lián)素和全長脂聯(lián)素，肝臟和骨骼肌中可能有2個(gè)脂聯(lián)素受體。有研究[14]發(fā)現(xiàn)，通過AMPK的激活和乙酰輔酶A羧化酶的抑制，球形脂聯(lián)素可以增強(qiáng)肌肉中脂肪酸的氧化作用和葡萄糖的轉(zhuǎn)運(yùn)作用。有報(bào)道[7]研究，在脂聯(lián)素轉(zhuǎn)基因小鼠中，降低葡萄糖異生酶的表達(dá)，諸如磷酸烯醇丙酮酸羧化酶和葡萄糖-6-磷酸酶，都和肝臟中AMPK的磷酸化有關(guān)，這可能和脂聯(lián)素抑制內(nèi)源性葡萄糖產(chǎn)物有關(guān)[13，15]。脂聯(lián)素增加脂肪酸的氧化作用和能量的消耗，一部分原因是通過激活過氧化物酶體增殖物活化受體α（PPAR α），導(dǎo)致了肝臟和肌肉中甘油三酯的量降低，從而增加了體內(nèi)胰島素的敏感性[6]。

2 HMW脂聯(lián)素在胰島素抵抗和T2DM中的作用

研究證明，HMW脂聯(lián)素是更具活性的蛋白形式，并且在胰島素敏感性和抵抗DM方面更具有相關(guān)性。首先，在膠原區(qū)域中罕有的突變-G84R和-G90S與T2DM密切相關(guān)，2種突變中的任一種都會(huì)導(dǎo)致HMW脂聯(lián)素水平顯著下降[16-18]。而且，G90S突變脂聯(lián)素重組表達(dá)于NIH 3T3成纖維細(xì)胞，不能夠形成脂聯(lián)素的高分子形式。第二，增加血漿中HMW脂聯(lián)素在總脂聯(lián)素中的比率，發(fā)現(xiàn)其與胰島素增敏劑噻唑烷二酮（TZD）類藥物改善DM小鼠和人類DM患者的胰島素敏感性存在良好的相關(guān)性；然而增加血漿中總脂聯(lián)素水平，與TZD類藥物治療DM時(shí)改善胰島素敏感性無相關(guān)性[19]。第三，在人群調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，血漿中HMW脂聯(lián)素水平與體內(nèi)葡萄糖穩(wěn)態(tài)的參數(shù)相關(guān)聯(lián)[20]。值得注意的是，血漿中總脂聯(lián)素中HMW脂聯(lián)素的比率與血糖和胰島素水平的相關(guān)聯(lián)性，要比總脂聯(lián)素高很多，這些都說明血漿中HMW脂聯(lián)素水平的改變相對(duì)于血漿中總脂聯(lián)素水平的改變帶來的胰島素抵抗有更大的關(guān)聯(lián)性。與之相一致的是，總脂聯(lián)素水平、HMW脂聯(lián)素水平、低分子質(zhì)量脂聯(lián)素水平和HMW-總脂聯(lián)素比率都與肥胖和胰島素受激、葡萄糖代謝速度的關(guān)鍵特征有相當(dāng)大的關(guān)系[21]。HMW脂聯(lián)素水平，而非總脂聯(lián)素水平，是導(dǎo)致這些相關(guān)關(guān)系的最首要因素，HMW脂聯(lián)素水平的測定可能要優(yōu)先于總脂聯(lián)素的測定[21]。HMW脂聯(lián)素的測定選擇酶聯(lián)免疫吸附測定系統(tǒng)[22]。研究者也發(fā)現(xiàn)對(duì)于人體胰島素抵抗和MS的預(yù)測上，HMW脂聯(lián)素和HMW-總脂聯(lián)素比率更具優(yōu)勢[23]。因此，對(duì)于胰島素抵抗、MS和T2DM方面，HMW脂聯(lián)素可能是更加優(yōu)良的生物標(biāo)志物。

3 展望

脂聯(lián)素近期得到了更多的關(guān)注，因?yàn)槠渚哂锌笵M和抗動(dòng)脈粥樣硬化作用，也被認(rèn)為是一種新型的治療DM和MS的工具。目前脂聯(lián)素已成為心內(nèi)科和DM醫(yī)師共同關(guān)注的熱點(diǎn)，國內(nèi)外至今對(duì)它的認(rèn)知爭議頗多。事實(shí)上，脂聯(lián)素在體循環(huán)中水平的升高已經(jīng)被證實(shí)有礙于DM和MS的發(fā)展。HMW脂聯(lián)素是更具活性的蛋白形式，并且在胰島素敏感性和抵抗DM方面更具有相關(guān)性。因此，在治療MS、DM、肥胖癥方面，脂聯(lián)素尤其是HMW脂聯(lián)素更應(yīng)該得到重視，這將成為一種治療這些疾病的新思路和新方法。

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