·综述·

作者：金正贤 高申 张桂珍

作者单位：130033长春，吉林大学中日联谊医院中心研究室

通讯作者：张桂珍

胰岛素抵抗(IR)和胰岛素分泌不足是T2DM的两个关键因素，但机制未明。近年炎症学说备受关注，认为T2DM为一先天性免疫和低度慢性炎症性疾病。在T2DM 的易感个体，随着老龄化和营养过剩等环境因素的作用，先天性免疫系统被激活，巨噬细胞、脂肪细胞等前哨细胞分泌肿瘤坏死因子 α (TNF-α)、白介素 6(IL-6)、抵抗素等多种细胞因子，进而引起IR、胰岛素分泌功能障碍和代谢综合征。

一、胰岛素抵抗时受体后信号传导通路分子活性的改变

目前所知胰岛素受体后有两大信号传导途径：一是胰岛素受体底物(IRS)的磷酸化和磷脂酰肌醇3?激酶(PI3 K)及蛋白激酶B(AKt)的激活，这是胰岛素代谢所必需的，同时也参与胰岛素的促核分裂作用;一是包括受体?丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号通路的激活，它主要介导胰岛素对核和细胞促分裂作用，而不参与胰岛素的代谢作用。生理情况下，胰岛素与其受体结合后，胰岛素受体磷酸化导致IRS的酪氨酸磷酸化，随后激活其下游底物，最终将胰岛素信号转导至效应器。细胞浆内的激酶大多是丝氨酸/苏氨酸激酶，其中MAPK通路与细胞生长关系最密切。MAPK主要包括四部分：(1)细胞外信号调节激酶，包括ERK1和ERK2;(2)c-Jun-N基端激酶，包括JNK1、JNK2、JNK3;(3)四种P38激酶;(4)大MAPK, 即BMK/ERK5。炎症因子可激活的一系列激酶使IRS磷酸化，但其作用部位在酪氨酸附近的丝氨酸/苏氨酸上，一旦丝氨酸/苏氨酸发生磷酸化就会干扰酪氨酸的磷酸化，导致IRS和胰岛素受体结合松散、激活下游底物PI3?K的能力下降，从而减弱胰岛素信号转导，引起IR。

干扰胰岛素信号转导的激酶有：c-Jun氨基末端激酶(JNK、NF-κB抑制物激酶IKK)、蛋白激酶C-PKC)和哺乳动物雷帕霉素靶蛋白等，其中，IKK是调节炎症过程的关键调节因子NF-κB的激活物，是炎症信号干扰胰岛素信号转导的枢纽。炎症因子如TNF- a、IL-6等均可激活这些酶。

二、胰岛素抵抗中JNK活性的变化

JUK结合并磷酸化c-Jun蛋白的DNA结合位点以提高它的转录活性，通过MAPK-JNK-AP-1通路进行转录调节。活化蛋白1(AP-1)是一类转录因子，c-Jun是AP-1转录复合物的一个成员，JNK作为一种重要的代谢调节剂，在肥胖相关的IR的发生中起重要作用。研究发现JNK在体外培养的细胞中能干扰胰岛素的作用并能被炎性细胞因子和FFA及与在糖尿病的发病中起促进作用的活性分子所激活，肥胖症的JNK活性异常增加。研究者在两种不同小鼠肥胖症的模型中发现JNK-1缺如可导致脂肪量减少，胰岛素敏感性明显增加，而增强胰岛素受体后信号传导通路的活性。他们认为JNK是肥胖和IR的关键的介质并且是治疗学的一个潜在靶点[1]。基础研究亦证实JNK-1是肥胖与IR和糖尿病的联接点，研究者把实验分成三部分：第一部分把雄性大鼠分成两组，分别饲以正常饲料和高蔗糖饲料，在第一，第二和第五周末进行检测，发现高蔗糖饲料组在各个时点均产生肝原性IR，肝细胞的蛋白酪氨酸磷酸酶含量和活性在第五周末升高，而JNK活性在三个时点上均升高。从这组大鼠中分离肝细胞使其JNK活性变正常，结果改善了胰岛素刺激的IRS蛋白的磷酸化和胰岛素对葡萄糖释放的抑制作用;第二部分，给大鼠饲以正常饲料一周，然后一组禁食，一组禁食后再饲以正常饲料或高蔗糖饲料3至6小时，结果饲以高蔗糖饲料的大鼠6小时后特征性地表现出肝细胞JNK活性和IRS1在307位点上的磷酸化增强;第三部分，给于大鼠门静脉果糖输注，发现肝细胞JNK活性和IRS?1丝氨酸在307位点的磷酸化水平明显增强。因此认为JNK的激活是导致肝IR的主要原因[2]。

动物实验和临床研究均发现糖尿病时活性氧(ROS)浓度增高，ROS可通过激活信号转导系统和转录因子的活性，如NF-κB和AP-1是由ROS 激活的普遍存在的转录因子，产生细胞因子促进IR和糖尿病并发症的发生发展，研究表明用TNF 和地塞米松处理细胞后JNK被激活，而这种效应可被含锰的抗氧化剂逆转[3]。孙文兰等[4]用特异性JNK抑制剂SP600125预处理3T3?L1细胞后，观察不同浓度葡萄糖和胰岛素状态下细胞脂联素和抵抗素的表达变化，发现JNK被抑制后能明显影响高浓度状态下其基因的表达量，而对低浓度刺激则无明显影响，提示JNK在高IR伴有高葡萄糖状态下有明确的介导作用。

三、胰岛素抵抗时IKK活性的改变

IKK-B-NF-κB信号转导途径：IKK是能使IκB磷酸化的上游激酶，IKK由两个催化亚单位IKK1和IKK2和一个调节亚单位(IKKγ)构成。转录因子NF-κB与胞浆抑制亚基IκB结合成复合体存在于胞浆中，抑制IκB掩盖它的核定位信号功能区，使NF-κB不能进入核内，IκB被IKK磷酸化和泛素化后降解，与NF-κB解离，使该区暴露，后者转入核内启动基因的转录。IKK2是通过激活NF-κB协调炎症反应的关键的因素。为了解IKK2在IR中的作用，研究者采用肝细胞和骨髓细胞中缺乏此酶的小鼠进行实验，结果发现此种肝细胞仍保留有对胰岛素的反应性，且不产生IR，但老龄化、肥胖及高脂饮食时在肌肉和脂肪组织中产生IR，研究者认为IKK2在肝局部产生作用，而在骨髓细胞产生系统性作用，通过激活NF-κB诱导炎症导致IR，因此认为，肝脏的IKK2的活化在肝脏局部的IR发生中起作用，而骨髓细胞IKK2的活化在系统性IR的发生中起作用，因而建议抑制IKK2的活性，尤其是抑制骨髓细胞的活性，以治疗IR [5]。有研究表明依赖NF-κB的前炎症介质基因转录的激活与IKK1的功能密切相关，如IKK1激活受损，则使抑制单核巨噬细胞激活和前炎症介质基因表达的作用消除，导致局部炎症增强，病原诱导的单核细胞的凋亡下降。研究者认为IKK1可限制巨噬细胞NF-κB激活导致炎症的消退[6]。由于单核细胞是循环血中抵抗素的主要来源， 因此抑制单核细胞的JNK和IKK的活性对于控制细胞因子的产生和炎症所致的IR的发生发展有重要作用，同时这对进一步阐明局部性IR和系统性IR的形成机制有重要的作用。

四、胰岛素抵抗中细胞因子对细胞信号传导通路的影响

1.TNF- a： 是由单核细胞分泌的一种重要的细胞因子，也可由脂肪细胞，血管内皮细胞，肾小球系膜细胞等合成和分泌，一般认为其与膜受体结合，通过NF-κB和MAPK通路，诱导基因表达，后者又可促进TNF- a的转录从而形成低度炎症信号的正反馈而加重IR。TNF- a还能下调PPAR-γ的合成和作用，抑制PPAR-γ的基因表达，明显降低胰岛素的敏感性。但杨再刚等[7]认为TNF- a能抑制3T3?L1前体脂肪细胞抵抗素的表达，其效应呈剂量和时间依赖性，蛋白激酶C抑制剂能抑制抵抗素的表达，其抑制效应在投予TNF- a后不改变，认为TNF- a的抑制机制可能与抵抗素的表达部分受蛋白激酶C信号通路的控制有关。但也有研究表明，在骨骼肌细胞中TNF-a以P38MAPK依赖的方式激活IKK并引起IRS-1磷酸化，而用JNK抑制剂不能完全消除TNF-a所致的IR[8]。

2.IL-6：体内IL-6约有三分之一来自脂肪细胞，可作用于脂肪细胞本身以及远离的器官和组织。它被认为是一种前炎症细胞因子，与IR和T2DM有关，在IR和T2DM状态下观察到循环血液中的IL-6升高2至3倍。但尚无直接相关的证据。Senn等[9]用小鼠原代培养的肝细胞和人肝癌细胞株HepG2进行研究，证实IL-6可抑制胰岛素受体后信号传导和胰岛素的作用，表现为不仅能抑制IRS-1酪氨酸磷酸化，也能抑制PI3 k与IRS-1的结合。此外，能介导胰岛素下游作用的依赖胰岛素的蛋白激酶Akt激活明显受IL-6抑制，还发现IL-6和原代培养的肝细胞共同孵育1.5小时，可导致肝糖原合成下降75%，这些结果表明不论在原代培养还是传代培养的肝细胞中， IL-6在细胞水平上与IR有直接作用，这可能促成IR和T2DM的发生。IL-6还能抑制PPAR基因的表达，降低机体组织对胰岛素的敏感性[9]。

3.抵抗素：是与T2DM和肥胖相关的一种信号分子。主要由单核细胞产生。有研究报道表达抵抗素样分子的转基因小鼠表现出高血糖、高血脂、脂肪肝和糖耐量减低等，IRS-1、IRS-2等蛋白表达下降，IRS-1，IRS-2酪氨酸磷酸化下降，PI3 K活力下降，且明显激活ERK和P38MAPK，而对JNK的激活很弱[10]。

总之，炎症→IR →糖尿病这一病理生理过程中, 脂肪细胞的内分泌调节功能是产生前炎症细胞因子的重要环节,而单核细胞的激活导致血中包括抵抗素在内的各种细胞因子进一步增加,对系统性的IR的形成起了促进作用，其中心环节可能是通过氧化应激产生活性氧、活性氮, 通过活化NF-κB、P38 MAPK、c-Jun 氨基末端激酶/应激活化蛋白激酶及其他信号传导系统,干扰细胞胰岛素信号转导。