線粒體相關(guān)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜及胰島素抵抗的運(yùn)動(dòng)干預(yù)研究進(jìn)展

孫 易 ，丁樹哲 *

近年研究顯示，諸多細(xì)胞器不是獨(dú)立運(yùn)轉(zhuǎn)的，不同種類的細(xì)胞器能在空間上發(fā)生物理接觸（physical contact）及偶聯(lián)，形成一種結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)共同行使功能。其中，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（en‐doplasmic reticulum，ER）與線粒體可以在細(xì)胞的特定部位發(fā)生偶聯(lián)，它們的物理連接結(jié)構(gòu)被稱為線粒體相關(guān)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜（mitochondria associated ER membranes，MAMs）。真核細(xì)胞中，MAMs是一種相對(duì)保守的結(jié)構(gòu)，在Ca2+傳遞、磷脂生物合成和傳遞、能量代謝、細(xì)胞凋亡以及細(xì)胞自噬等過程中均扮演重要角色。

有研究表明，完整的線粒體及ER正常的結(jié)構(gòu)和功能對(duì)維持胰島素信號(hào)通路不可或缺。這兩種細(xì)胞器充當(dāng)營(yíng)養(yǎng)感受器和胰島素信號(hào)通路的關(guān)鍵調(diào)控因子，均參與對(duì)葡萄糖代謝的調(diào)控和胰島素抵抗發(fā)生。然而，盡管線粒體和ER在胰島素抵抗中扮演的角色已經(jīng)得到反復(fù)論證，MAMs與胰島素抵抗和2型糖尿病（type 2 diabetes，T2DM）關(guān)系的探索卻在近幾年才有所開展，日新月異的MAMs檢測(cè)手段和新技術(shù)也促使MAMs相關(guān)研究蓬勃發(fā)展。此外，盡管若干證據(jù)顯示運(yùn)動(dòng)通過MAMs改善胰島素抵抗，然而大多僅探索MAMs的某個(gè)蛋白組分扮演的角色，未能系統(tǒng)性地論證運(yùn)動(dòng)是否通過修飾MAMs的整體結(jié)構(gòu)和功能來改善胰島素抵抗?fàn)顟B(tài)。為了更好地認(rèn)識(shí)和解決這一問題，本研究對(duì)MAMs與胰島素抵抗的關(guān)系進(jìn)行梳理，概括、分析運(yùn)動(dòng)通過MAMs組分改善胰島素抵抗的證據(jù)，總結(jié)當(dāng)前的領(lǐng)域空白及新的研究方向。

1 線粒體-內(nèi)質(zhì)網(wǎng)結(jié)構(gòu)和功能

MAMs富含多種蛋白質(zhì)?；谫|(zhì)譜法的蛋白質(zhì)組分析顯示，小鼠腦組織MAMs包含1 212種蛋白質(zhì)，其中19%來源于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，19%來源于線粒體（Poston et al.，2013）。值得注意的是，根據(jù)來源，MAMs的蛋白可以歸為3類：1）MAMs駐留蛋白（MAMs resident protein），是只存在于MAMs的蛋白質(zhì)；2）MAMs富集蛋白（MAMs en‐riched protein），指在細(xì)胞的其他區(qū)域也存在的蛋白質(zhì)；3）MAMs關(guān)聯(lián)蛋白（MAMs associated protein），指一過性地定位于MAMs的蛋白質(zhì)（Poston et al.，2013）。目前，Ca2+通道三磷酸肌醇受體（inositol-1，4，5-triphosphate receptor，IP3R）、線粒體-ER系帶蛋白線粒體融合蛋白2（mitofusin 2，Mfn2）、PACS-2（phosphofurin acidic cluster sorting pro‐tein 2）、伴侶蛋白Sigma 1 receptor（Sig1R）和鈣連蛋白，以及參與磷脂代謝的蛋白質(zhì)等諸多分子均屬M(fèi)AMs蛋白。

對(duì)哺乳動(dòng)物來說，MAMs的重要功能之一為保障Ca2+離子的正常傳遞。ER和線粒體之間的Ca2+傳遞由IP3R、電壓依賴陰離子通道（voltage-dependent anion channel，VDAC）和伴侶分子葡萄糖調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)75（glucose-regulat‐ed protein 75，Grp75）共同完成。IP3R-Grp75-VDAC1復(fù)合物以及線粒體融合蛋白二聚體（mitofusins dimers，Mfns二聚體）共同充當(dāng)ER和線粒體的物理連接。此外，鮮見對(duì)MAMs結(jié)構(gòu)形成機(jī)制的研究，僅限了解PACS-2和Rab32負(fù)責(zé)招募其他MAMs組分。

2 Ca2+調(diào)控與MAMs介導(dǎo)胰島素抵抗

胰島素敏感指激素能誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生正常的生理反應(yīng)，維持葡萄糖穩(wěn)態(tài)；胰島素抵抗則指應(yīng)對(duì)正常激素水平時(shí)，機(jī)體發(fā)生低于正常的生理反應(yīng)。肝臟胰島素抵抗是T2DM的重要標(biāo)志，因?yàn)橐葝u素不能抑制糖異生過程，機(jī)體血糖水平升高。因此，探索MAMs與胰島素抵抗關(guān)系及相關(guān)機(jī)制研究多以肝臟為靶定器官。從腦組織分離MAMs發(fā)現(xiàn)的1 212種蛋白里，293種是保守的，肝臟中也有所存在，包括鈣連蛋白、Bip、Grp75和 VDAC1/2/3等（Poston et al.，2013）。

2.1 Ca2+及MAMs介導(dǎo)胰島素抵抗的機(jī)制

線粒體和ER是參與Ca2+穩(wěn)態(tài)調(diào)控的重要細(xì)胞器，在Ca2+依賴的信號(hào)通路中發(fā)揮作用。葡萄糖的穩(wěn)態(tài)也借由Ca2+依賴的信號(hào)通路得以維持。如胰高血糖素能增加細(xì)胞內(nèi)Ca2+離子濃度，導(dǎo)致ER釋放Ca2+離子，胞漿Ca2+離子濃度上升又能誘導(dǎo)糖異生酶活性發(fā)生變化，或者調(diào)控糖異生相關(guān)基因的表達(dá)。線粒體對(duì)Ca2+的正常攝取無論對(duì)維持線粒體代謝還是ER穩(wěn)態(tài)都十分重要。線粒體Ca2+離子濃度升高能促進(jìn)丙酮酸脫氫酶磷酸酶、異檸檬酸脫氫酶和酮戊二酸脫氫酶的活性，三者均是三羧酸循環(huán)（tricarboxylic ac‐id cycle，TCA循環(huán)）的重要代謝酶。由于肝臟同時(shí)富含線粒體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，是胰島素抵抗中重要的一環(huán)，因此，MAMs與胰島素抵抗相關(guān)研究多以肝臟作為靶點(diǎn)器官。

ER和線粒體間的距離是Ca2+離子在細(xì)胞器間正常傳遞的重要決定因素。當(dāng)MAMs發(fā)生變化時(shí)，ER-線粒體間的Ca2+傳遞發(fā)生變化，從而發(fā)生ERS、細(xì)胞凋亡和線粒體自噬等一系列事件。細(xì)胞異常代謝狀態(tài)也會(huì)影響MAMs的Ca2+傳遞。如對(duì)細(xì)胞施加棕櫚酸干預(yù)3 h和6 h后，ATP刺激導(dǎo)致的從ER到線粒體的Ca2+流顯著減少（Shinjo et al.，2017）。

IP3R-Grp75-VDAC1復(fù)合物共同完成MAMs的Ca2+傳遞。IP3R是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)Ca2+釋放的重要通道。哺乳動(dòng)物中，IP3R具有3種亞型：IP3R1、IP3R2和IP3R3，形成同質(zhì)或異質(zhì)性通道。小鼠的IP3R1在腦和胰腺β細(xì)胞中含量最豐富；IP3R2主要在心肌、骨骼肌、肝臟、腎臟中表達(dá)；而IP3R3主要在胰腺、睪丸、脾臟、胸腺和胃腸道中表達(dá)。VDAC是一種大小為31 kDa的蛋白，通過與Ca2+離子和蛋白質(zhì)的相互作用轉(zhuǎn)運(yùn)陰離子、陽離子、ATP和代謝物通過線粒體外膜。VDAC還是HK2的結(jié)合位點(diǎn)。研究顯示，VDAC1-/-小鼠葡萄糖耐受力受損，而VDAC3-/-小鼠的葡萄糖耐受力和運(yùn)動(dòng)能力均正常（Anflous-Pharayra et al.，2007）。VDAC1是一個(gè)研究較多的亞型，在ATP釋放、細(xì)胞氧化還原反應(yīng)、自噬和細(xì)胞凋亡等過程中扮演重要角色。研究發(fā)現(xiàn)，肥胖小鼠肝臟裂解物中可見IP3R1/2蛋白水平增加，因此，從ER到線粒體的Ca2+流增加，線粒體ROS生成增多，代謝穩(wěn)態(tài)被打破。此外，IP3R1雜合突變小鼠opt/+被高脂喂養(yǎng)4～6周后，出現(xiàn)高血糖、葡萄糖不耐受和胰島素抵抗等現(xiàn)象，這也表明IP3R1在葡萄糖穩(wěn)態(tài)維持和飲食誘導(dǎo)糖尿病發(fā)生中扮演著新角色（Ye et al.，2011）。也有證據(jù)顯示，高脂高蔗糖喂養(yǎng)小鼠16周后，肝臟MAMs分離物中VDAC1和PACS-2含量顯著降低，IP3R1水平無明顯變化（Tubbs et al.，2014）。PDK4能通過與IP3R1-Grp75-VDAC1復(fù)合物相互作用調(diào)節(jié)細(xì)胞功能，肥胖會(huì)導(dǎo)致PDK4活性增加，MAMs形成增多，從而抑制胰島素信號(hào)通路。在Pdk4-/-小鼠中可見MAMs形成減少，且不易發(fā)生飲食誘導(dǎo)的胰島素抵抗（Thoudam et al.，2019）。

親環(huán)素蛋白D（cyclophilin D，CYPD）是一種能調(diào)控滲透轉(zhuǎn)換孔（permeability transition pore，PTP）開放的蛋白。Rieusset等（2016）發(fā)現(xiàn)，CypD與IP3R-VDAC復(fù)合物共同作用。在肝臟細(xì)胞，CypD缺失能誘導(dǎo)胰島素抵抗發(fā)生，高脂喂養(yǎng)小鼠肝臟MAM分離物中，CypD含量顯著降低（Tubbs et al.，2014）。

2.2 運(yùn)動(dòng)通過Ca2+調(diào)控和MAMs修飾改善胰島素抵抗

盡管機(jī)體對(duì)運(yùn)動(dòng)的適應(yīng)僅能在長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)干預(yù)下獲得，然而一次性運(yùn)動(dòng)干預(yù)常被用于探索機(jī)體對(duì)運(yùn)動(dòng)應(yīng)激的急性反應(yīng)，闡釋相關(guān)分子機(jī)制。有證據(jù)表明，運(yùn)動(dòng)缺乏是肥胖和T2DM等胰島素抵抗相關(guān)疾病的重要致病因素，嚴(yán)重危害公共健康。肝臟、骨骼肌和脂肪組織是葡萄糖利用的主要靶點(diǎn)，且骨骼肌是運(yùn)動(dòng)中葡萄糖代謝的首要位置，這是大多數(shù)運(yùn)動(dòng)改善胰島素抵抗的研究均聚焦在骨骼肌的原因。已有研究探索運(yùn)動(dòng)對(duì)MAMs成分的影響，如強(qiáng)迫游泳可以通過降低骨骼肌線粒體膽固醇的含量和升高Caveolin-1蛋白水平提高ALS小鼠的生存年限，線粒體膽固醇和Caveolin-1均是MAMs的重要標(biāo)記物與成分（Flis et al.，2018）；與野生型小鼠相比，REDD1敲除小鼠進(jìn)行耐力運(yùn)動(dòng)后，AMPK激活和糖原消耗均加重（Britto et al.，2018）。涉及運(yùn)動(dòng)干預(yù)與胰島素抵抗時(shí)，有研究支持運(yùn)動(dòng)能有效改善胰島素抵抗和代謝紊亂，且通過修飾MAMs相關(guān)蛋白來實(shí)現(xiàn)。需要指出的是，當(dāng)運(yùn)動(dòng)涉及較多的離心收縮成分時(shí)，可能會(huì)形成一過性的胰島素抵抗，一般延續(xù)到運(yùn)動(dòng)后兩天。

葡萄糖穩(wěn)態(tài)的維持依賴Ca2+信號(hào)通路。當(dāng)Ca2+穩(wěn)態(tài)被破壞，葡萄糖代謝會(huì)受到影響，導(dǎo)致胰島素抵抗和T2DM等病理狀態(tài)的發(fā)生。研究顯示，13周高脂喂養(yǎng)導(dǎo)致大鼠出現(xiàn)胰島素抵抗，心肌細(xì)胞Ca2+穩(wěn)態(tài)被打破，表現(xiàn)為Ca2+瞬流幅度和衰減率降低，心肌SERCA、NCX、RYR和LTCC等Ca2+處理蛋白的表達(dá)下調(diào)（Palee et al.，2019）。運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練是對(duì)Ca2+穩(wěn)態(tài)維持具有積極促進(jìn)作用的干預(yù)方式。如6周跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)干預(yù)能顯著改善心肌細(xì)胞Ca2+穩(wěn)態(tài)和Ca2+處理蛋白的表達(dá)（Palee et al.，2019）。Liu等（2017）發(fā)現(xiàn)，3個(gè)月自主跑輪運(yùn)動(dòng)能改善小鼠脾臟淋巴細(xì)胞的Ca2+信號(hào)，表現(xiàn)為基礎(chǔ)狀態(tài)下細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度增加，刺激后Ca2+瞬變（calcium transient）增加。急性抗阻運(yùn)動(dòng)也能顯著增加骨骼肌CaMKII的磷酸化水平，表明Ca2+信號(hào)通路被激活（Kido et al.，2018）。

胰島素抵抗不僅由糖代謝紊亂所致，脂質(zhì)過載也可能通過改變糖代謝誘發(fā)胰島素抵抗，Ca2+調(diào)控扮演著重要角色。研究顯示，高脂高熱量喂養(yǎng)小鼠骨骼肌脂肪酸合成酶（fatty acid synthase，F(xiàn)AS）表達(dá)上調(diào)，有助于肌漿網(wǎng)（sarcoplasmic reticulum，SR）增加磷脂酰乙醇胺（phosphati‐dyl ethanolamine，PE）合成，維持SR/ER Ca2+ATP酶（SER‐CA）的活性。這使得胞漿Ca2+濃度降低，抑制Ca2+依賴和AMPK依賴的信號(hào)通路，誘發(fā)胰島素抵抗（Funai et al.，2016）。膽堿/乙醇胺磷酸轉(zhuǎn)移酶1（choline/ethanolamine phosphotransferase 1，CEPT1）是磷脂合成通路的終末酶。6周高脂飲食誘導(dǎo)肥胖小鼠的比目魚肌中可見CEPT1表達(dá)增加?；诩?xì)胞和骨骼肌特異性CEPT1敲除小鼠的研究顯示，CEPT1缺陷導(dǎo)致SR中PE含量降低，PC（磷脂酰膽堿）含量增高，使得SERCA活性降低，激活Ca2+信號(hào)通路，改善胰島素抵抗。需要指出的是，SR對(duì)Ca2+處理能力的變化使得小鼠運(yùn)動(dòng)耐受力減弱，即對(duì)SR的重塑是以犧牲運(yùn)動(dòng)能力為代價(jià)改善小鼠胰島素抵抗?fàn)顟B(tài)（Funai et al.，2016）。與此類似，對(duì)代謝綜合征患者進(jìn)行6周二甲雙胍治療，在改善其胰島素抵抗的同時(shí)，也會(huì)顯著降低運(yùn)動(dòng)能力，這與AMPK通路激活有關(guān)（Paul et al.，2017）。

作為負(fù)責(zé)MAMs Ca2+傳遞的重要復(fù)合物，IP3R-Grp75-VDAC1的表達(dá)和作用受到運(yùn)動(dòng)干預(yù)的影響。3個(gè)月自主跑輪運(yùn)動(dòng)在改善小鼠脾臟淋巴細(xì)胞Ca2+信號(hào)的同時(shí)，也會(huì)導(dǎo)致IP3R2等鈣調(diào)節(jié)基因的mRNA表達(dá)下調(diào)（Liu et al.，2017）。Ca2+穩(wěn)態(tài)相關(guān)因子的表達(dá)下調(diào)可能是一種應(yīng)對(duì)細(xì)胞內(nèi)Ca2+信號(hào)增多的保護(hù)機(jī)制。骨骼肌VDAC1的表達(dá)能被急性和慢性運(yùn)動(dòng)干預(yù)修飾。如一次離心運(yùn)動(dòng)后，6 h、12 h、24 h和72 h均可見骨骼肌VDAC1的蛋白表達(dá)增加，推測(cè)此變化可能與運(yùn)動(dòng)干預(yù)誘導(dǎo)的細(xì)胞內(nèi)線粒體重新分布有關(guān)（于瀅等，2016）。4周跑臺(tái)訓(xùn)練能顯著增加骨骼肌VDAC1的蛋白表達(dá)（薄海等，2014）。Grp75是熱休克蛋白70（HSP70）家族中的一員，在運(yùn)動(dòng)干預(yù)與應(yīng)激保護(hù)相關(guān)研究中有所涉及。8周運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練導(dǎo)致野生大鼠和STZ誘導(dǎo)1型糖尿病大鼠腦組織Grp75的mRNA表達(dá)顯著增加，但蛋白表達(dá)水平在各組間無顯著差異（Lappalain‐en et al.，2010）。

綜上所述，運(yùn)動(dòng)對(duì)高脂飲食喂養(yǎng)等方式誘導(dǎo)的胰島素抵抗具有積極的干預(yù)作用，可能通過對(duì)Ca2+穩(wěn)態(tài)的修復(fù)實(shí)現(xiàn)。目前已有研究探索運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練對(duì)IP3R、Grp75或VDAC1表達(dá)的影響，卻缺乏支持/不支持運(yùn)動(dòng)通過MAMs處Ca2+調(diào)控相關(guān)組件改善胰島素抵抗的直接證據(jù)，這需要進(jìn)一步探索。

3 MAMs結(jié)構(gòu)與胰島素抵抗

3.1 胰島素抵抗與MAMs關(guān)鍵蛋白表達(dá)

有研究顯示，維持MAMs完整性對(duì)胰島素信號(hào)通路非常重要。Tubbs等（2014）發(fā)現(xiàn)，與野生型小鼠相比，ob/ob小鼠和高脂喂養(yǎng)小鼠肝臟中的MAMs蛋白含量顯著減少；且在高脂喂養(yǎng)小鼠飲食中添加羅格列酮能部分增加MAMs的蛋白含量。也有研究發(fā)現(xiàn)，代謝異常小鼠肝臟中的MAMs反而增加。Arruda等（2014）研究顯示，肥胖小鼠肝臟裂解物中可見PACS-2和Sig1R蛋白水平增加。與對(duì)照組相比，ob/ob和高脂飲食喂養(yǎng)小鼠肝臟中，與線粒體緊密連接的ER占總ER比例顯著升高，4周高脂飲食足以導(dǎo)致小鼠肝臟MAM連接增加。

作為促進(jìn)線粒體融合的主要因子，以及MAMs的標(biāo)記蛋白，Mfn2與胰島素信號(hào)密切相關(guān)。肥胖和T2DM患者骨骼肌中可見Mfn2的mRNA表達(dá)顯著降低。肝臟中，肝臟細(xì)胞Mfn2缺失會(huì)促進(jìn)肝臟胰島素抵抗發(fā)生（Sebastian et al.，2012），Mfn2過表達(dá)則能改善不當(dāng)飲食導(dǎo)致的肝胰島素抵抗（Gan et al.，2013）。除Mfn2外，酯酰輔酶A合成酶長(zhǎng)鏈家族成員4（acyl-CoA synthetase long-chain family member 4，ACSL4）也是MAMs的標(biāo)記蛋白。研究顯示，上述兩種分子在MAMs分離物中的表達(dá)量因棕櫚酸短時(shí)干預(yù)（12 h）顯著下降，表明棕櫚酸干預(yù)能破壞ER和線粒體間的對(duì)話（Shinjo et al.，2017）。Mfn2被過表達(dá)時(shí)，棕櫚酸干預(yù)導(dǎo)致的MAMs破壞和ACSL4減少得以部分恢復(fù)，Akt在Ser473位點(diǎn)的磷酸化程度也顯著改善。上述表明，Mfn2對(duì)MAMs的結(jié)構(gòu)和功能維持意義重大，代謝紊亂可能通過改變Mfn2表達(dá)干擾ER和線粒體對(duì)話，導(dǎo)致胰島素抵抗發(fā)生。然而，有其他證據(jù)顯示代謝紊亂小鼠肝臟Mfn2表達(dá)水平未發(fā)生顯著變化，甚至增加。Arruda等（2014）研究顯示，肥胖小鼠肝臟總裂解物中未見Mfn2水平明顯變化，但MAM處Mfn2表達(dá)顯著增加，說明肥胖可能導(dǎo)致Mfn2從線粒體膜向MAM處遷移。另有研究顯示，高脂喂養(yǎng)小鼠肝臟MAMs分離物中Mfn2的含量顯著增加，這可能與MAM處的適應(yīng)性機(jī)制有關(guān)（Tubbs et al.，2014）。

3.2 運(yùn)動(dòng)通過對(duì)MAMs結(jié)構(gòu)的修飾改善胰島素抵抗

Mfns參與線粒體的生物發(fā)生和網(wǎng)絡(luò)維持。由于線粒體是氧化代謝發(fā)生的主要場(chǎng)所，因此線粒體功能障礙會(huì)促進(jìn)胰島素抵抗的發(fā)生，Mfn2是其中重要的因子。研究顯示，急性和慢性運(yùn)動(dòng)均會(huì)導(dǎo)致Mfn2表達(dá)增加。Mfn2的mRNA水平在10 km騎行結(jié)束24 h后顯著上調(diào)；4周電刺激誘導(dǎo)抗阻訓(xùn)練能顯著增加Mfn2的蛋白水平（Kitaoka et al.，2015）。

Mfn2表達(dá)異常與胰島素抵抗相關(guān)，運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練能通過促進(jìn)Mfn2表達(dá)改善胰島素敏感性。研究顯示，13周高脂喂養(yǎng)導(dǎo)致大鼠出現(xiàn)胰島素抵抗，心肌線粒體功能失調(diào)，表現(xiàn)為線粒體ROS水平增高，線粒體膜極化，出現(xiàn)線粒體腫脹，Mfn2表達(dá)降低。6周跑臺(tái)訓(xùn)練能顯著改善心肌線粒體功能失調(diào)，并上調(diào)Mfn2的蛋白表達(dá)（Palee et al.，2019）。12周運(yùn)動(dòng)干預(yù)導(dǎo)致肥胖，存在胰島素抵抗的被試骨骼肌Mfn2蛋白水平有增加的趨勢(shì)（P=0.07）（Fealy et al.，2014）。5周中等強(qiáng)度的跑臺(tái)訓(xùn)練盡管對(duì)db/db小鼠心肌Mfn2蛋白水平未見顯著影響，但能顯著提高M(jìn)fn2/Drp1的比值（Veeranki et al.，2016）。糖尿病還會(huì)影響機(jī)體對(duì)運(yùn)動(dòng)的應(yīng)答。12周有氧訓(xùn)練能顯著上調(diào)肥胖被試Mfn2的表達(dá)水平，卻不能影響早發(fā)T2DM患者骨骼肌Mfn2的蛋白表達(dá)水平（Hernandez-Alvarez et al.，2010）。

除了作為經(jīng)典的線粒體融合蛋白介導(dǎo)線粒體融合過程，Mfn2還能通過被PINK1/Parkin泛素化降解促進(jìn)ER從線粒體中分離，利于線粒體自噬的發(fā)生（McLelland et al.，2018）。線粒體自噬是線粒體質(zhì)量控制的重要環(huán)節(jié)，自噬過多導(dǎo)致細(xì)胞應(yīng)激和骨骼肌損失，自噬不足則促進(jìn)異常蛋白質(zhì)堆積（Heo et al.，2017）。PINK1/Parkin依賴的自噬是線粒體自噬的兩條重要途徑之一，肥胖和T2DM均導(dǎo)致PINK1表達(dá)降低（Ruegsegger et al.，2018）。身體活動(dòng)具有改善肥胖誘導(dǎo)線粒體自噬受損的作用（Heo et al.，2017）。盡管線粒體自噬研究還比較稀缺，但考慮到Par‐kin在運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)線粒體自噬中的重要功能（Chen et al.，2018），可提出合理假設(shè)：運(yùn)動(dòng)干預(yù)通過上調(diào)Parkin表達(dá)降解Mfn2，促進(jìn)ER-線粒體分離，利于通過線粒體自噬改善機(jī)體胰島素抵抗。

4 MAMs介導(dǎo)胰島素信號(hào)通路改變

4.1 胰島素信號(hào)蛋白在MAMs處的表達(dá)及胰島素抵抗

Akt/PKB是胰島素信號(hào)通路中的關(guān)鍵分子，胰島素能刺激肝臟勻漿和MAMs分離物中的Akt發(fā)生Ser473位點(diǎn)的磷酸化。與肝臟勻漿相比，胰島素對(duì)Akt磷酸化的作用在MAMs分離物中表現(xiàn)得更明顯，表明胰島素能導(dǎo)致Akt被招募至MAMs，且MAMs在肝臟中參與胰島素信號(hào)通路（Tubbs et al.，2014）。若干MAMs駐留蛋白均是Akt的底物，包括IP3R、PACS-2和己糖激酶2（hexokinase 2，HK2）等（Betz et al.，2013；Khan et al.，2006）。Akt和p-AktS473在位置上均與IP3R1鄰近，胰島素刺激能增加Akt-IP3R1和p-AktS473-IP3R1的緊密聯(lián)系，表明線粒體和ER間的連接對(duì)調(diào)節(jié)胰島素信號(hào)通路很重要。Akt通過磷酸化IP3R調(diào)控Ca2+從MAMs中釋放，從而控制凋亡。Akt還能通過磷酸化HK2，促進(jìn)HK2和MAMs蛋白VDAC1的聯(lián)系，使得HK2磷酸化葡萄糖，刺激糖酵解（Gottlob et al.，2001）。當(dāng)Akt被抑制時(shí)，HK2與VDAC1分開，導(dǎo)致VDAC1關(guān)閉，線粒體膜電位增加。

作為Akt的上游分子，mTORC2在MAMs處誘導(dǎo)Akt在Ser473位點(diǎn)發(fā)生磷酸化，控制生長(zhǎng)因子介導(dǎo)的MAMs完整性、Ca2+流和線粒體生理功能（Betz et al.，2013）。然而，位于MAMs的mTORC2對(duì)疾病的作用機(jī)制尚不明確。研究認(rèn)為，定位于MAMs的REDD1能破壞MAMs完整性，并在低氧和饑餓等條件下通過抑制MAMs的Akt/HK2和PRAS40/mTORC1信號(hào)通路降低氧耗與ATP生成（Brit‐to et al.，2018）。盡管目前尚無探索REDD1對(duì)胰島素抵抗作用的研究，但已有研究認(rèn)為，REDD1可能與癌癥、糖尿病和帕金森氏癥等代謝疾病相關(guān)。

4.2 運(yùn)動(dòng)通過調(diào)控MAMs胰島素信號(hào)相關(guān)分子改善胰島素抵抗

作為胰島素信號(hào)通路的重要分子，Akt被認(rèn)為在胰島素刺激葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)中起到關(guān)鍵作用。Akt有3種亞型：Akt1、Akt2和Akt3，其中Akt2缺陷小鼠表現(xiàn)出肝葡萄糖生成異常等癥狀。從已有研究來看，運(yùn)動(dòng)對(duì)Akt功能的影響不甚一致。多數(shù)證據(jù)支持運(yùn)動(dòng)通過Akt通路改善胰島素抵抗。如8周游泳運(yùn)動(dòng)能顯著增加高脂飲食誘導(dǎo)胰島素抵抗小鼠股四頭肌的Akt和AktSer473含量（Qi et al.，2016）；6周抗阻訓(xùn)練顯著上調(diào)糖尿病大鼠骨骼肌p-Akt和GSK-3β的表達(dá)（Kido et al.，2018）。也有利用分離肌肉方式的研究顯示，肌肉收縮不能刺激大鼠外斜肌或腓腸肌中的Akt活性增加（Brozinick et al.，1998）。除了調(diào)控磷酸化水平外，運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練還能通過抑制iNOS表達(dá)及Akt的S-亞硝基化修飾改善胰島素抵抗（Tsuzuki et al.，2015）。TRB3是一種能通過與轉(zhuǎn)錄因子和蛋白激酶發(fā)生作用參與細(xì)胞生長(zhǎng)、分化和代謝的蛋白質(zhì)。高脂膳食、肥胖和T2DM均能誘發(fā)TRB3表達(dá)上調(diào)。研究顯示，單次運(yùn)動(dòng)即能降低ob/ob小鼠的TRB3表達(dá)，打破TRB3-Akt的關(guān)聯(lián)，使得Akt的磷酸化水平和活性均顯著增加，糖異生相關(guān)酶PEPCK的表達(dá)下調(diào)。表明，運(yùn)動(dòng)能通過抑制TRB3的表達(dá)激活A(yù)kt，改善胰島素抵抗（Marinho et al.，2015）。

作為Akt的上游分子，mTORC2參與調(diào)節(jié)胰島素誘導(dǎo)的葡萄糖攝取。Kleinert等（2017）研究顯示，盡管Rictor（mTORC2的重要組分）敲除小鼠骨骼肌葡萄糖攝取在安靜狀態(tài)下沒有異常，但在跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)中卻明顯受損。這表明，mTORC2是運(yùn)動(dòng)調(diào)控骨骼肌葡萄糖攝取信號(hào)通路的重要環(huán)節(jié)。有證據(jù)支持，運(yùn)動(dòng)干預(yù)通過調(diào)節(jié)mTORC2表達(dá)改善胰島素抵抗，如高脂喂養(yǎng)15周可致大鼠比目魚肌mTORC2表達(dá)下調(diào)，出現(xiàn)胰島素抵抗；8周有氧運(yùn)動(dòng)結(jié)合正常飲食則能改善 mTORC2表達(dá)（Bae et al.，2016）。mTORC細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)位有助于其功能發(fā)揮，如受到進(jìn)食和抗阻運(yùn)動(dòng)刺激后，mTORC1傾向于轉(zhuǎn)位至細(xì)胞邊緣，mTORC2則不會(huì)移位，始終位于細(xì)胞膜處（Hodson et al.，2017）。盡管運(yùn)動(dòng)干預(yù)對(duì)Akt和mTORC2的表達(dá)以及對(duì)胰島素抵抗的改善作用明確，但MAMs處的Akt和mTORC2是否參與上述過程，運(yùn)動(dòng)應(yīng)激是否通過刺激Akt/mTORC2朝向/遠(yuǎn)離MAMs轉(zhuǎn)位改善胰島素抵抗，亟待進(jìn)一步解決。

5 當(dāng)前存在的問題以及未來研究方向

盡管MAMs與胰島素抵抗的相關(guān)研究持續(xù)開展，但尚存以下問題和研究盲區(qū)暫未解決：1）已有基礎(chǔ)研究多以肝臟作為研究對(duì)象，缺乏源于其他關(guān)鍵器官/組織的證據(jù)支持。2）盡管已有運(yùn)動(dòng)通過MAMs相關(guān)分子改善胰島素抵抗的研究，如Akt和Mfn2等，但這些研究只是對(duì)該類分子的整體表達(dá)水平進(jìn)行測(cè)定，沒有靶定性地探索這些分子在MAMs處發(fā)揮的作用。以Mfn2為例，盡管肥胖小鼠肝臟總裂解物中未見Mfn2含量發(fā)生變化，但MAMs處的Mfn2表達(dá)卻顯著增加。因此，如能在未來研究中有針對(duì)性地檢測(cè)不同細(xì)胞器及細(xì)胞結(jié)構(gòu)中MAMs關(guān)聯(lián)分子的表達(dá)，有助于更深入地理解運(yùn)動(dòng)干預(yù)胰島素抵抗的分子機(jī)制。3）現(xiàn)有的胰島素抵抗與MAMs結(jié)構(gòu)的研究間尚呈現(xiàn)相互矛盾的結(jié)果。4）MAMs線粒體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)間的距離變化是否是運(yùn)動(dòng)改善胰島素抵抗的作用機(jī)制之一尚需探索。線粒體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)之間維持合適的距離是保障Ca2+傳遞與脂質(zhì)傳遞有序發(fā)生的重要前提，然而，運(yùn)動(dòng)改善胰島素抵抗是否部分通過操控兩種細(xì)胞器間的距離來實(shí)現(xiàn)，有待進(jìn)一步研究。