Irisin與糖尿?、?/h1>
2017-01-15 15:24:07劉江山張慶文
中國(guó)康復(fù)理論與實(shí)踐 2017年7期
劉江山，張慶文
Irisin與糖尿病①
劉江山1,2，張慶文1
Irisin是一種肌肉因子，在體內(nèi)廣泛分布。Irisin與糖代謝、脂肪代謝，以及胰島素抵抗關(guān)系密切，有可能成為糖尿病運(yùn)動(dòng)療法研究的新熱點(diǎn)。
鳶尾素；糖尿?。患∪庖蜃?；胰島素抵抗；綜述
[本文著錄格式]劉江山，張慶文.Irisin與糖尿病[J].中國(guó)康復(fù)理論與實(shí)踐,2017,23(7)：796-798.
CITEDAS：Liu JS,Zhang QW.Role of irisin in diabetes(review)[J].Zhongguo Kangfu Lilun Yu Shijian,2017,23(7)：796-798.
糖尿病由于患病率、發(fā)病率、死亡率以及治療費(fèi)用等問(wèn)題，嚴(yán)重威脅人類(lèi)健康。流行病學(xué)資料顯示，世界范圍內(nèi)2型糖尿病的發(fā)病率和致死率每15年翻一番，糖尿病對(duì)公共衛(wèi)生構(gòu)成巨大挑戰(zhàn)。有研究將2型糖尿病、心血管疾病、直腸癌、乳腺癌、癡呆和抑郁癥等疾病共同構(gòu)成疾病群，命名為“身體活動(dòng)缺乏疾病群”[1]。長(zhǎng)期進(jìn)行中等強(qiáng)度且規(guī)律的體育鍛煉，作為治療糖尿病“五駕馬車(chē)”之一，以其效果好、成本低、易于接受、不良反應(yīng)少的特點(diǎn)，得到廣泛應(yīng)用[2]。
隨著對(duì)運(yùn)動(dòng)防治糖尿病及慢性代謝疾病關(guān)注度不斷提升，越來(lái)越多的研究發(fā)現(xiàn)，骨骼肌在運(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié)代謝過(guò)程中發(fā)揮獨(dú)特作用。有學(xué)者提出，骨骼肌不應(yīng)僅視為運(yùn)動(dòng)器官，還視其為重要的內(nèi)分泌器官。骨骼肌通過(guò)收縮，可以產(chǎn)生和釋放肌肉因子，進(jìn)而影響機(jī)體代謝，并參與多個(gè)器官功能調(diào)節(jié)[3]。肌肉因子進(jìn)入血液循環(huán)，能改善細(xì)胞內(nèi)糖、脂代謝狀態(tài)，促進(jìn)骨骼肌蛋白合成，維持骨骼肌細(xì)胞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定，改善胰島素敏感性，在防治肥胖、2型糖尿病和代謝綜合征等慢性疾病方面發(fā)揮重要作用[4]。
本文綜述肌肉因子之一irisin(鳶尾素)在糖、脂肪代謝，以及改善胰島素抵抗方面的作用，為體育運(yùn)動(dòng)治療糖尿病提供理論基礎(chǔ)。
1 結(jié)構(gòu)與分布
Irisin是2012年發(fā)現(xiàn)的一種由運(yùn)動(dòng)后肌肉分泌的蛋白，可以作用于白色脂肪細(xì)胞，誘導(dǎo)其轉(zhuǎn)化為棕色脂肪細(xì)胞(白色脂肪“褐變”)的肌肉因子[5]。Irisin是一類(lèi)過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體γ輔助激活因子-1α(peroxisome proliferators activated receptor gamma co-activator 1 alpha,PGC-1α)依賴(lài)型肌肉因子，可促進(jìn)纖維連結(jié)蛋白Ⅲ型域包含蛋白5(fibronectin type III domain-containing protein 5,FNDC5)發(fā)生裂解，在體內(nèi)被剪切為irisin。Irisin是由112個(gè)氨基酸殘基組成的N-糖基化蛋白質(zhì)，分子量約32 kDa，去糖基化后分子量約為20 kDa。Irisin的氨基酸序列具有高度保守性，在絕大多數(shù)哺乳動(dòng)物中，irisin氨基酸序列具有100%同源性[6]。
Irisin幾乎分布于機(jī)體所有的組織和器官，心臟、骨骼肌、大腦、脂肪、腎臟、外周神經(jīng)末梢以及皮膚的真皮和皮下組織均有分泌[6]，其他如舌、直腸等含肌肉較多的器官也表達(dá)較多[6]，卵巢、肝臟、甲狀腺、睪丸、肺、食管、唾液等也有一定含量[7-8]。乳腺可能是除骨骼肌和脂肪外，irisin產(chǎn)生的一個(gè)直接來(lái)源[9]。
Irisin在骨骼肌合成后迅速釋放入血，提升葡萄糖、脂肪酸代謝，抑制胰島素抵抗，同時(shí)調(diào)節(jié)慢性炎癥，被認(rèn)為有可能為與肥胖、糖尿病以及慢性代謝疾病相關(guān)的診斷提供新的思路，并成為這些疾病治療的突破點(diǎn)。
2 生理功能
2.1 葡萄糖代謝
Irisin可通過(guò)調(diào)節(jié)體內(nèi)能量代謝、抑制血糖紊亂，有效改善糖尿病，有利于糖尿病患者血糖控制。Huh等[10]證實(shí)，急性運(yùn)動(dòng)30 min后，人體循環(huán)irisin濃度顯著升高，明顯促進(jìn)骨骼肌內(nèi)葡萄糖氧化分解。在導(dǎo)入表達(dá)FNDC5腺病毒的高脂飲食小鼠中，irisin和解偶聯(lián)蛋白1(uncoupling protein 1,UCP-1)水平顯著增加，這兩個(gè)因子水平的提高是棕色脂肪的主要特點(diǎn)，棕色脂肪組織可以促進(jìn)消耗能量，對(duì)葡萄糖的分解代謝有促進(jìn)作用，從而起到降低血糖水平的作用[11]。有研究比較正常人和新發(fā)糖尿病患者血漿irisin水平[12]，發(fā)現(xiàn)新發(fā)糖尿病患者血漿irisin水平明顯較低；血漿irisin水平與餐后2 h血糖、糖化血紅蛋白水平負(fù)相關(guān)，推測(cè)在糖代謝過(guò)程中，irisin可能起重要作用，中斷信號(hào)通路可能促發(fā)2型糖尿病。另有研究發(fā)現(xiàn)[13]，血漿irisin水平與胰島素水平正相關(guān)，提示irisin可能有增加糖耐量的生理效應(yīng)。
2.2 脂肪代謝
白色脂肪和棕色脂肪是兩個(gè)功能不同的系統(tǒng)。白色脂肪組織可以?xún)?chǔ)存甘油三酯，而棕色脂肪組織則負(fù)責(zé)能量消耗及產(chǎn)熱[14]。棕色脂肪含有大量特異性線粒體蛋白UCP-1，可減少ATP產(chǎn)生，使ATP的能量轉(zhuǎn)為熱能，從而將通過(guò)線粒體UCP-1氧化的脂肪酸和能量以熱的形式散發(fā)[15]，增加能量消耗，提升新陳代謝水平。
對(duì)青年和老年大鼠進(jìn)行游泳運(yùn)動(dòng)測(cè)試，發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)后兩組大鼠體內(nèi)循環(huán)irisin水平都有所增加，青年大鼠骨骼肌組織和血清中irisin含量更多，脂肪組織降解速度更快?？刂品逝痔悄虿』颊叩母邿崃匡嬍?，發(fā)現(xiàn)患者體質(zhì)量降低，骨骼肌irisin濃度升高，認(rèn)為患者體質(zhì)量降低、血糖濃度和胰島素血癥減少，與基礎(chǔ)irisin濃度升高密切相關(guān)[16]。將irisin通過(guò)DNA重組后注射入大鼠體內(nèi)，發(fā)現(xiàn)大鼠體內(nèi)脂肪組織氧化分解速率加快，體質(zhì)量明顯降低，但葡萄糖穩(wěn)態(tài)提升[17]。
Irisin作為一個(gè)生熱劑，具有降脂減肥效應(yīng)，有可能成為控制肥胖和糖尿病的重要選擇。
2.3 胰島素抵抗
胰島素抵抗是慢性代謝性疾病發(fā)病的主要誘因；運(yùn)動(dòng)可提升胰島素敏感性，改善胰島素抵抗已經(jīng)得到證明。運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)PGC-1α在骨骼肌大量表達(dá)，而PGC-1α調(diào)節(jié)異常參與糖尿病發(fā)病。PGC-1α可調(diào)控irisin的表達(dá)；FNDC5作為irisin的前體，可以決定胰島素的敏感性[18]。這可能是運(yùn)動(dòng)改善胰島素抵抗的核心機(jī)制[19]。
導(dǎo)入表達(dá)FNDC5腺病毒的高脂飲食小鼠，小鼠血糖及胰島素均較前明顯改善[20]。Bostrom等[5]對(duì)小鼠進(jìn)行3周運(yùn)動(dòng)干預(yù)，發(fā)現(xiàn)小鼠血漿irisin水平升高65%；對(duì)健康成人進(jìn)行10周耐力性訓(xùn)練，irisin水平較不運(yùn)動(dòng)者增加2倍，空腹胰島素水平較之前有所下降。上述兩個(gè)實(shí)驗(yàn)均顯示irisin水平與胰島素水平呈負(fù)相關(guān)，表明irisin改善了胰島素敏感性。
Liu等[21]對(duì)60例健康人與96例2型糖尿病患者血液中irisin含量進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)2型糖尿病患者循環(huán)irisin水平顯著降低。成年男性循環(huán)irisin水平與肥胖和胰島素抵抗相關(guān)；成年鼠irisin水平升高可引起全身能量消耗增加，提示irisin具有抵抗肥胖相關(guān)的胰島素抵抗的作用[22]。肥胖并伴有胰島素抵抗的2型糖尿病患者，骨骼肌FNDC5基因和循環(huán)irisin水平明顯降低[23]。與非糖尿病患者相比，2型糖尿病患者循環(huán)irisin水平明顯減少，推測(cè)irisin可能與2型糖尿病的自然演化密切相關(guān)[24]。
對(duì)高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖小鼠進(jìn)行8周耐力運(yùn)動(dòng)后，小鼠循環(huán)irisin水平升高，脂肪含量下降，肌肉含量增加，糖耐量改善[25]。高脂喂養(yǎng)的2型糖尿病小鼠循環(huán)irisin水平降低，脂肪組織FNDC5/irisin量減少；用棕櫚酸處理肌細(xì)胞后，irisin可以恢復(fù)胰島素的作用[26]。Bostrom等[5]還通過(guò)給肥胖伴胰島素抵抗的小鼠靜脈注射irisin的方式，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)組小鼠空腹胰島素水平下降超過(guò)50%，且小鼠血糖水平顯著降低，提示外源性irisin能有效抑制胰島素抵抗。Bluher等[27]對(duì)肥胖兒童經(jīng)過(guò)1年運(yùn)動(dòng)和生活方式干預(yù)，irisin水平增加12%，這些變化與體質(zhì)量指數(shù)、脂肪因子或炎癥無(wú)關(guān)。
胰島素抵抗在患有多囊卵巢綜合征的肥胖女性中普遍存在。骨骼肌irisin濃度可作為多標(biāo)記、監(jiān)測(cè)多囊卵巢綜合征患者胰島素抵抗的潛在新靶點(diǎn)，是近期國(guó)際上研究患有胰島素抵抗的多囊卵巢綜合征患者代謝狀態(tài)的重要指標(biāo)[28]。
通過(guò)脂肪褐變產(chǎn)熱預(yù)防肥胖引起的胰島素抵抗，已成為國(guó)際醫(yī)學(xué)界越來(lái)越感興趣的課題。Jeremic等[29]通過(guò)對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行梳理，認(rèn)為irisin促使脂肪褐變的作用可成為今后治療代謝紊亂和心血管疾病的工具。
2.4 其他功能
有研究提出[30]，心肌細(xì)胞可大量表達(dá)FNDC5及irisin，理論上，irisin同樣對(duì)心血管系統(tǒng)有益，可能會(huì)成為改善心血管系統(tǒng)病變的預(yù)測(cè)因子及治療新靶點(diǎn)。PGC-1α是骨骼肌通過(guò)運(yùn)動(dòng)刺激誘導(dǎo)的線粒體生物合成，在炎癥和許多慢性疾病中發(fā)揮有益作用，irisin對(duì)防治炎癥與慢性代謝疾病也有一定作用[31]。Irisin在運(yùn)動(dòng)促進(jìn)代謝過(guò)程中發(fā)揮一定作用，可能在其他運(yùn)動(dòng)促進(jìn)恢復(fù)的疾病中也發(fā)揮作用[32]。此外，許多研究報(bào)道FNDC5/irisin參與神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育過(guò)程[33]，參與神經(jīng)細(xì)胞突起的形成過(guò)程[34]，提示體育運(yùn)動(dòng)可對(duì)認(rèn)知功能調(diào)節(jié)產(chǎn)生有益影響[35]。
3 小結(jié)
綜上所述，運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)肌肉PGC-1α大量表達(dá)，從而使FNDC5表達(dá)增多，血漿irisin水平上升；而irisin水平上升進(jìn)一步刺激UCP-1表達(dá)增加，從而加速體內(nèi)脂肪褐變進(jìn)程，促進(jìn)產(chǎn)熱耗能。Irisin在減輕肥胖和胰島素抵抗方面的作用得到普遍認(rèn)可。
目前隨著醫(yī)學(xué)、生物學(xué)以及體育學(xué)等領(lǐng)域?qū)risin關(guān)注度的不斷提升，在irisin促進(jìn)能量消耗、誘導(dǎo)白色脂肪向棕色脂肪轉(zhuǎn)化、提升胰島素敏感性、改善糖代謝及脂肪代謝方面均獲得越來(lái)越多的證據(jù)，irisin可能是連接運(yùn)動(dòng)與能量代謝的重要媒介，其在防治糖尿病中的作用得到普遍認(rèn)可。
隨著研究的深入，irisin可能成為今后控制、干預(yù)人類(lèi)慢性代謝疾病，提高生活質(zhì)量及健康水平，尤其是糖尿病防治研究的新靶點(diǎn)。目前irisin如何調(diào)節(jié)與胰島素抵抗相關(guān)的慢性疾病，包括2型糖尿病和代謝綜合征的具體機(jī)制尚未完全闡明，仍需進(jìn)一步探討。
Irisin作為糖尿病防治的新靶點(diǎn)，今后將成為醫(yī)學(xué)和體育界研究的熱點(diǎn)。目前，對(duì)irisin發(fā)揮作用的機(jī)制與機(jī)理仍不清楚，很大程度上阻礙了胰島素抵抗綜合征運(yùn)動(dòng)療法的深入發(fā)展[36]。未來(lái)的研究將圍繞探尋irisin蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)變化對(duì)功能的影響來(lái)展開(kāi)，進(jìn)而揭示irisin防治糖尿病的機(jī)制、機(jī)理。已經(jīng)證實(shí)irisin可作為反映身體活動(dòng)積極與缺乏程度的生理指標(biāo)，未來(lái)可用于監(jiān)測(cè)運(yùn)動(dòng)在疾病以及康復(fù)工作中的影響[37]。同時(shí)也會(huì)對(duì)運(yùn)動(dòng)缺乏導(dǎo)致諸如2型糖尿病、心血管疾病、癌癥、癡呆以及骨質(zhì)疏松等疾病風(fēng)險(xiǎn)的原因做出科學(xué)、合理的解釋。
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Role of Irisin in Diabetes(review)
LIU Jiang-shan1,2,ZHANG Qing-wen1
1.Shanghai University of Sport,Shanghai 200438,China;2.Jiangsu University of Science and Technology, Zhangjiagang,Jiangsu 215600,China
ZHANG Qing-wen.E-mail：zqw@sus.edu.cn
Irisin is one of the myokines,that widely expresses in vavious tissues.Irisin may play a role in metabolism of glucide,lipoid, etc.,as well as the insulin resistance,that may be focused in the researches of exercise therapy for diabetes.
irisin;diabetes;myokines;insulin resistance;review
R587.1
A
1006-9771(2017)07-0796-03
2017-02-26
2017-03-14)
10.3969/j.issn.1006-9771.2017.07.012
1.上海體育學(xué)院體育教育訓(xùn)練學(xué)院，上海市200438；2.江蘇科技大學(xué)，江蘇張家港市215600。作者簡(jiǎn)介：劉江山(1984-)，男，漢族，山東滕州市人，博士研究生，講師，主要研究方向：體育教學(xué)與訓(xùn)練。通訊作者：張慶文(1970-)，男，漢族，河南舞鋼市人，博士，教授，博士研究生導(dǎo)師，主要研究方向：計(jì)算生物學(xué)和體育教學(xué)與訓(xùn)練。E-mail：zqw@sus.edu.cn。
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- 運(yùn)用六西格瑪法縮短危重患者從病房到重癥監(jiān)護(hù)室的轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)間①
- 重慶市老年人輕度認(rèn)知障礙的流行率及其影響因素①
- 重復(fù)經(jīng)顱磁刺激治療脊髓損傷后慢性神經(jīng)病理性疼痛8例報(bào)道①
劉江山，張慶文
Irisin與糖尿病①
劉江山1,2，張慶文1
Irisin是一種肌肉因子，在體內(nèi)廣泛分布。Irisin與糖代謝、脂肪代謝，以及胰島素抵抗關(guān)系密切，有可能成為糖尿病運(yùn)動(dòng)療法研究的新熱點(diǎn)。
鳶尾素；糖尿?。患∪庖蜃?；胰島素抵抗；綜述
[本文著錄格式]劉江山，張慶文.Irisin與糖尿病[J].中國(guó)康復(fù)理論與實(shí)踐,2017,23(7)：796-798.
CITEDAS：Liu JS,Zhang QW.Role of irisin in diabetes(review)[J].Zhongguo Kangfu Lilun Yu Shijian,2017,23(7)：796-798.
糖尿病由于患病率、發(fā)病率、死亡率以及治療費(fèi)用等問(wèn)題，嚴(yán)重威脅人類(lèi)健康。流行病學(xué)資料顯示，世界范圍內(nèi)2型糖尿病的發(fā)病率和致死率每15年翻一番，糖尿病對(duì)公共衛(wèi)生構(gòu)成巨大挑戰(zhàn)。有研究將2型糖尿病、心血管疾病、直腸癌、乳腺癌、癡呆和抑郁癥等疾病共同構(gòu)成疾病群，命名為“身體活動(dòng)缺乏疾病群”[1]。長(zhǎng)期進(jìn)行中等強(qiáng)度且規(guī)律的體育鍛煉，作為治療糖尿病“五駕馬車(chē)”之一，以其效果好、成本低、易于接受、不良反應(yīng)少的特點(diǎn)，得到廣泛應(yīng)用[2]。
隨著對(duì)運(yùn)動(dòng)防治糖尿病及慢性代謝疾病關(guān)注度不斷提升，越來(lái)越多的研究發(fā)現(xiàn)，骨骼肌在運(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié)代謝過(guò)程中發(fā)揮獨(dú)特作用。有學(xué)者提出，骨骼肌不應(yīng)僅視為運(yùn)動(dòng)器官，還視其為重要的內(nèi)分泌器官。骨骼肌通過(guò)收縮，可以產(chǎn)生和釋放肌肉因子，進(jìn)而影響機(jī)體代謝，并參與多個(gè)器官功能調(diào)節(jié)[3]。肌肉因子進(jìn)入血液循環(huán)，能改善細(xì)胞內(nèi)糖、脂代謝狀態(tài)，促進(jìn)骨骼肌蛋白合成，維持骨骼肌細(xì)胞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定，改善胰島素敏感性，在防治肥胖、2型糖尿病和代謝綜合征等慢性疾病方面發(fā)揮重要作用[4]。
本文綜述肌肉因子之一irisin(鳶尾素)在糖、脂肪代謝，以及改善胰島素抵抗方面的作用，為體育運(yùn)動(dòng)治療糖尿病提供理論基礎(chǔ)。
1 結(jié)構(gòu)與分布
Irisin是2012年發(fā)現(xiàn)的一種由運(yùn)動(dòng)后肌肉分泌的蛋白，可以作用于白色脂肪細(xì)胞，誘導(dǎo)其轉(zhuǎn)化為棕色脂肪細(xì)胞(白色脂肪“褐變”)的肌肉因子[5]。Irisin是一類(lèi)過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體γ輔助激活因子-1α(peroxisome proliferators activated receptor gamma co-activator 1 alpha,PGC-1α)依賴(lài)型肌肉因子，可促進(jìn)纖維連結(jié)蛋白Ⅲ型域包含蛋白5(fibronectin type III domain-containing protein 5,FNDC5)發(fā)生裂解，在體內(nèi)被剪切為irisin。Irisin是由112個(gè)氨基酸殘基組成的N-糖基化蛋白質(zhì)，分子量約32 kDa，去糖基化后分子量約為20 kDa。Irisin的氨基酸序列具有高度保守性，在絕大多數(shù)哺乳動(dòng)物中，irisin氨基酸序列具有100%同源性[6]。
Irisin幾乎分布于機(jī)體所有的組織和器官，心臟、骨骼肌、大腦、脂肪、腎臟、外周神經(jīng)末梢以及皮膚的真皮和皮下組織均有分泌[6]，其他如舌、直腸等含肌肉較多的器官也表達(dá)較多[6]，卵巢、肝臟、甲狀腺、睪丸、肺、食管、唾液等也有一定含量[7-8]。乳腺可能是除骨骼肌和脂肪外，irisin產(chǎn)生的一個(gè)直接來(lái)源[9]。
Irisin在骨骼肌合成后迅速釋放入血，提升葡萄糖、脂肪酸代謝，抑制胰島素抵抗，同時(shí)調(diào)節(jié)慢性炎癥，被認(rèn)為有可能為與肥胖、糖尿病以及慢性代謝疾病相關(guān)的診斷提供新的思路，并成為這些疾病治療的突破點(diǎn)。
2 生理功能
2.1 葡萄糖代謝
Irisin可通過(guò)調(diào)節(jié)體內(nèi)能量代謝、抑制血糖紊亂，有效改善糖尿病，有利于糖尿病患者血糖控制。Huh等[10]證實(shí)，急性運(yùn)動(dòng)30 min后，人體循環(huán)irisin濃度顯著升高，明顯促進(jìn)骨骼肌內(nèi)葡萄糖氧化分解。在導(dǎo)入表達(dá)FNDC5腺病毒的高脂飲食小鼠中，irisin和解偶聯(lián)蛋白1(uncoupling protein 1,UCP-1)水平顯著增加，這兩個(gè)因子水平的提高是棕色脂肪的主要特點(diǎn)，棕色脂肪組織可以促進(jìn)消耗能量，對(duì)葡萄糖的分解代謝有促進(jìn)作用，從而起到降低血糖水平的作用[11]。有研究比較正常人和新發(fā)糖尿病患者血漿irisin水平[12]，發(fā)現(xiàn)新發(fā)糖尿病患者血漿irisin水平明顯較低；血漿irisin水平與餐后2 h血糖、糖化血紅蛋白水平負(fù)相關(guān)，推測(cè)在糖代謝過(guò)程中，irisin可能起重要作用，中斷信號(hào)通路可能促發(fā)2型糖尿病。另有研究發(fā)現(xiàn)[13]，血漿irisin水平與胰島素水平正相關(guān)，提示irisin可能有增加糖耐量的生理效應(yīng)。
2.2 脂肪代謝
白色脂肪和棕色脂肪是兩個(gè)功能不同的系統(tǒng)。白色脂肪組織可以?xún)?chǔ)存甘油三酯，而棕色脂肪組織則負(fù)責(zé)能量消耗及產(chǎn)熱[14]。棕色脂肪含有大量特異性線粒體蛋白UCP-1，可減少ATP產(chǎn)生，使ATP的能量轉(zhuǎn)為熱能，從而將通過(guò)線粒體UCP-1氧化的脂肪酸和能量以熱的形式散發(fā)[15]，增加能量消耗，提升新陳代謝水平。
對(duì)青年和老年大鼠進(jìn)行游泳運(yùn)動(dòng)測(cè)試，發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)后兩組大鼠體內(nèi)循環(huán)irisin水平都有所增加，青年大鼠骨骼肌組織和血清中irisin含量更多，脂肪組織降解速度更快?？刂品逝痔悄虿』颊叩母邿崃匡嬍?，發(fā)現(xiàn)患者體質(zhì)量降低，骨骼肌irisin濃度升高，認(rèn)為患者體質(zhì)量降低、血糖濃度和胰島素血癥減少，與基礎(chǔ)irisin濃度升高密切相關(guān)[16]。將irisin通過(guò)DNA重組后注射入大鼠體內(nèi)，發(fā)現(xiàn)大鼠體內(nèi)脂肪組織氧化分解速率加快，體質(zhì)量明顯降低，但葡萄糖穩(wěn)態(tài)提升[17]。
Irisin作為一個(gè)生熱劑，具有降脂減肥效應(yīng)，有可能成為控制肥胖和糖尿病的重要選擇。
2.3 胰島素抵抗
胰島素抵抗是慢性代謝性疾病發(fā)病的主要誘因；運(yùn)動(dòng)可提升胰島素敏感性，改善胰島素抵抗已經(jīng)得到證明。運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)PGC-1α在骨骼肌大量表達(dá)，而PGC-1α調(diào)節(jié)異常參與糖尿病發(fā)病。PGC-1α可調(diào)控irisin的表達(dá)；FNDC5作為irisin的前體，可以決定胰島素的敏感性[18]。這可能是運(yùn)動(dòng)改善胰島素抵抗的核心機(jī)制[19]。
導(dǎo)入表達(dá)FNDC5腺病毒的高脂飲食小鼠，小鼠血糖及胰島素均較前明顯改善[20]。Bostrom等[5]對(duì)小鼠進(jìn)行3周運(yùn)動(dòng)干預(yù)，發(fā)現(xiàn)小鼠血漿irisin水平升高65%；對(duì)健康成人進(jìn)行10周耐力性訓(xùn)練，irisin水平較不運(yùn)動(dòng)者增加2倍，空腹胰島素水平較之前有所下降。上述兩個(gè)實(shí)驗(yàn)均顯示irisin水平與胰島素水平呈負(fù)相關(guān)，表明irisin改善了胰島素敏感性。
Liu等[21]對(duì)60例健康人與96例2型糖尿病患者血液中irisin含量進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)2型糖尿病患者循環(huán)irisin水平顯著降低。成年男性循環(huán)irisin水平與肥胖和胰島素抵抗相關(guān)；成年鼠irisin水平升高可引起全身能量消耗增加，提示irisin具有抵抗肥胖相關(guān)的胰島素抵抗的作用[22]。肥胖并伴有胰島素抵抗的2型糖尿病患者，骨骼肌FNDC5基因和循環(huán)irisin水平明顯降低[23]。與非糖尿病患者相比，2型糖尿病患者循環(huán)irisin水平明顯減少，推測(cè)irisin可能與2型糖尿病的自然演化密切相關(guān)[24]。
對(duì)高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖小鼠進(jìn)行8周耐力運(yùn)動(dòng)后，小鼠循環(huán)irisin水平升高，脂肪含量下降，肌肉含量增加，糖耐量改善[25]。高脂喂養(yǎng)的2型糖尿病小鼠循環(huán)irisin水平降低，脂肪組織FNDC5/irisin量減少；用棕櫚酸處理肌細(xì)胞后，irisin可以恢復(fù)胰島素的作用[26]。Bostrom等[5]還通過(guò)給肥胖伴胰島素抵抗的小鼠靜脈注射irisin的方式，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)組小鼠空腹胰島素水平下降超過(guò)50%，且小鼠血糖水平顯著降低，提示外源性irisin能有效抑制胰島素抵抗。Bluher等[27]對(duì)肥胖兒童經(jīng)過(guò)1年運(yùn)動(dòng)和生活方式干預(yù)，irisin水平增加12%，這些變化與體質(zhì)量指數(shù)、脂肪因子或炎癥無(wú)關(guān)。
胰島素抵抗在患有多囊卵巢綜合征的肥胖女性中普遍存在。骨骼肌irisin濃度可作為多標(biāo)記、監(jiān)測(cè)多囊卵巢綜合征患者胰島素抵抗的潛在新靶點(diǎn)，是近期國(guó)際上研究患有胰島素抵抗的多囊卵巢綜合征患者代謝狀態(tài)的重要指標(biāo)[28]。
通過(guò)脂肪褐變產(chǎn)熱預(yù)防肥胖引起的胰島素抵抗，已成為國(guó)際醫(yī)學(xué)界越來(lái)越感興趣的課題。Jeremic等[29]通過(guò)對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行梳理，認(rèn)為irisin促使脂肪褐變的作用可成為今后治療代謝紊亂和心血管疾病的工具。
2.4 其他功能
有研究提出[30]，心肌細(xì)胞可大量表達(dá)FNDC5及irisin，理論上，irisin同樣對(duì)心血管系統(tǒng)有益，可能會(huì)成為改善心血管系統(tǒng)病變的預(yù)測(cè)因子及治療新靶點(diǎn)。PGC-1α是骨骼肌通過(guò)運(yùn)動(dòng)刺激誘導(dǎo)的線粒體生物合成，在炎癥和許多慢性疾病中發(fā)揮有益作用，irisin對(duì)防治炎癥與慢性代謝疾病也有一定作用[31]。Irisin在運(yùn)動(dòng)促進(jìn)代謝過(guò)程中發(fā)揮一定作用，可能在其他運(yùn)動(dòng)促進(jìn)恢復(fù)的疾病中也發(fā)揮作用[32]。此外，許多研究報(bào)道FNDC5/irisin參與神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育過(guò)程[33]，參與神經(jīng)細(xì)胞突起的形成過(guò)程[34]，提示體育運(yùn)動(dòng)可對(duì)認(rèn)知功能調(diào)節(jié)產(chǎn)生有益影響[35]。
3 小結(jié)
綜上所述，運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)肌肉PGC-1α大量表達(dá)，從而使FNDC5表達(dá)增多，血漿irisin水平上升；而irisin水平上升進(jìn)一步刺激UCP-1表達(dá)增加，從而加速體內(nèi)脂肪褐變進(jìn)程，促進(jìn)產(chǎn)熱耗能。Irisin在減輕肥胖和胰島素抵抗方面的作用得到普遍認(rèn)可。
目前隨著醫(yī)學(xué)、生物學(xué)以及體育學(xué)等領(lǐng)域?qū)risin關(guān)注度的不斷提升，在irisin促進(jìn)能量消耗、誘導(dǎo)白色脂肪向棕色脂肪轉(zhuǎn)化、提升胰島素敏感性、改善糖代謝及脂肪代謝方面均獲得越來(lái)越多的證據(jù)，irisin可能是連接運(yùn)動(dòng)與能量代謝的重要媒介，其在防治糖尿病中的作用得到普遍認(rèn)可。
隨著研究的深入，irisin可能成為今后控制、干預(yù)人類(lèi)慢性代謝疾病，提高生活質(zhì)量及健康水平，尤其是糖尿病防治研究的新靶點(diǎn)。目前irisin如何調(diào)節(jié)與胰島素抵抗相關(guān)的慢性疾病，包括2型糖尿病和代謝綜合征的具體機(jī)制尚未完全闡明，仍需進(jìn)一步探討。
Irisin作為糖尿病防治的新靶點(diǎn)，今后將成為醫(yī)學(xué)和體育界研究的熱點(diǎn)。目前，對(duì)irisin發(fā)揮作用的機(jī)制與機(jī)理仍不清楚，很大程度上阻礙了胰島素抵抗綜合征運(yùn)動(dòng)療法的深入發(fā)展[36]。未來(lái)的研究將圍繞探尋irisin蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)變化對(duì)功能的影響來(lái)展開(kāi)，進(jìn)而揭示irisin防治糖尿病的機(jī)制、機(jī)理。已經(jīng)證實(shí)irisin可作為反映身體活動(dòng)積極與缺乏程度的生理指標(biāo)，未來(lái)可用于監(jiān)測(cè)運(yùn)動(dòng)在疾病以及康復(fù)工作中的影響[37]。同時(shí)也會(huì)對(duì)運(yùn)動(dòng)缺乏導(dǎo)致諸如2型糖尿病、心血管疾病、癌癥、癡呆以及骨質(zhì)疏松等疾病風(fēng)險(xiǎn)的原因做出科學(xué)、合理的解釋。
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Role of Irisin in Diabetes(review)
LIU Jiang-shan1,2,ZHANG Qing-wen1
1.Shanghai University of Sport,Shanghai 200438,China;2.Jiangsu University of Science and Technology, Zhangjiagang,Jiangsu 215600,China
ZHANG Qing-wen.E-mail：zqw@sus.edu.cn
Irisin is one of the myokines,that widely expresses in vavious tissues.Irisin may play a role in metabolism of glucide,lipoid, etc.,as well as the insulin resistance,that may be focused in the researches of exercise therapy for diabetes.
irisin;diabetes;myokines;insulin resistance;review
R587.1
A
1006-9771(2017)07-0796-03
2017-02-26
2017-03-14)
10.3969/j.issn.1006-9771.2017.07.012
1.上海體育學(xué)院體育教育訓(xùn)練學(xué)院，上海市200438；2.江蘇科技大學(xué)，江蘇張家港市215600。作者簡(jiǎn)介：劉江山(1984-)，男，漢族，山東滕州市人，博士研究生，講師，主要研究方向：體育教學(xué)與訓(xùn)練。通訊作者：張慶文(1970-)，男，漢族，河南舞鋼市人，博士，教授，博士研究生導(dǎo)師，主要研究方向：計(jì)算生物學(xué)和體育教學(xué)與訓(xùn)練。E-mail：zqw@sus.edu.cn。
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