nPKC和cPKC調(diào)節(jié)骨骼肌葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體4型轉(zhuǎn)位的研究*

李金茹 牛文彥 初桂蘭

餐后升高的血糖80%由胰島素刺激骨骼肌攝取，葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)入細(xì)胞是骨骼肌葡萄糖代謝的限速步驟，由胰島素敏感的葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體4型（glucose transporter 4,GLUT4）完成。基礎(chǔ)狀態(tài)下，GLUT4主要位于細(xì)胞內(nèi)囊泡上，少量位于細(xì)胞膜上。胰島素作用下，GLUT4從細(xì)胞內(nèi)囊泡轉(zhuǎn)位到細(xì)胞膜上，從而轉(zhuǎn)運(yùn)更多的葡萄糖進(jìn)入細(xì)胞[1]。另一個(gè)生理性刺激GLUT4轉(zhuǎn)位的因素是運(yùn)動(dòng)/肌肉收縮。相對(duì)于胰島素作用機(jī)制而言，運(yùn)動(dòng)/肌肉收縮促進(jìn)葡萄糖攝取的機(jī)制尚不明確。目前研究認(rèn)為，收縮刺激骨骼肌葡萄糖攝取主要通過2個(gè)通路，一是腺苷酸激酶（AMPK）途徑[2]，運(yùn)動(dòng)收縮消耗能量，AMP/ATP 升高，激活A(yù)MPK，促進(jìn)骨骼肌葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)；另一是Ca2+介導(dǎo)的信號(hào)，胞漿內(nèi)Ca2+濃度升高觸發(fā)肌肉收縮，激活下游信號(hào)分子。蛋白激酶C（PKC）為Ca2+的下游信號(hào)分子之一[3]。PKC可由二酰甘油（DAG）激活，肌肉收縮可增加細(xì)胞內(nèi)DAG含量，激活PKC[4]。PKC在收縮刺激骨骼肌攝取葡萄糖的機(jī)制中的作用目前說法不一。本研究應(yīng)用PKC激活劑佛波酯（PMA），觀察激活PKC對(duì)GLUT4轉(zhuǎn)位的調(diào)節(jié)作用。

1 材料與方法

1.1 試劑 PMA、PKC抑制劑Go6976、Go6983、鄰苯二胺、抗myc多克隆抗體購(gòu)自Sigma。DMEM高糖和低糖培養(yǎng)基購(gòu)自天潤(rùn)善達(dá)（GIBCO分裝）。胎牛血清（fetal bovine serum，F(xiàn)BS）為以色列優(yōu)級(jí)血清。馬血清（horse serum，HS）購(gòu)自美國(guó)GIBCO。細(xì)胞培養(yǎng)耗材購(gòu)自Corning。

1.2 細(xì)胞培養(yǎng)與處理 穩(wěn)定過表達(dá)GLUT4myc的C2C12小鼠骨骼肌細(xì)胞株由本課題組確立。C2C12GLUT4myc細(xì)胞用含 10%FBS (體積分?jǐn)?shù)，V/V)和 5 mg/L殺稻瘟菌素（blasticidin）的DMEM高糖培養(yǎng)基，在37℃，5%CO2條件下培養(yǎng)，按4×104/mL接種于培養(yǎng)板中，待細(xì)胞匯合度達(dá)100%時(shí)，用含5%HS(V/V)DMEM高糖培養(yǎng)基分化細(xì)胞為肌管。C2C12GLUT4myc肌管用無血清的DMEM低糖培養(yǎng)基，在37℃，5%CO2條件下，培養(yǎng)3 h后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)處理。根據(jù)不同孵育細(xì)胞和條件分為PMA組（0.1 μmol/L PMA孵育20 min），Go6983+PMA 組（10 μmol/L Go6983 預(yù)孵育 30 min，10 μmol/L Go6983與0.1 μmol/L PMA 共孵育 20 min）、Go6976+PMA組（10 μmol/L Go6976 預(yù)孵育 30 min，10 μmol/L Go6976 與 0.1 μmol/L PMA 共 孵 育 20 min）、PMA24 h+PMA 組（1 μmol/L PMA預(yù)孵育24 h后，0.1 μmol/L PMA孵育 20 min）和PMA24 h+Go6976+PMA組（1 μmol/L PMA預(yù)孵育24 h后，10 μmol/L Go6976 預(yù) 孵 育 30 min，10 μmol/L Go6976 與 0.1 μmol/L PMA共孵育20 min），每組細(xì)胞均以Basal組（未處理）作為對(duì)照。

1.3 偶聯(lián)抗體的吸光度分析法 處理后的C2C12GLUT4myc肌管經(jīng)多聚甲醛固定，脫脂牛奶封閉后，用多克隆抗myc抗體室溫孵育1 h；用偶聯(lián)過氧化物酶HRP的山羊抗兔IgG室溫孵育肌管1 h；加入底物鄰苯二胺溶液，反應(yīng)15~30 min后終止，用酶標(biāo)儀測(cè)定上清液492 nm的吸光度值。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 13.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。計(jì)量資料以x±s表示，組間比較采用單因素方差分析，兩兩比較方差齊時(shí)采用LSD-t檢驗(yàn)，方差不齊時(shí)采用Dunnett’s檢驗(yàn),以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 PMA組、Go6983+PMA組及Go6976+PMA組C2C12GLUT4myc肌管GLUT4myc轉(zhuǎn)位比較 PMA組與Basal組相比，GLUT4myc轉(zhuǎn)位增加，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.001）。Go6983+PMA組GLUT4myc轉(zhuǎn)位比PMA組降低92%（P<0.01），與Basal組相比差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）。Go6976+PMA組GLUT4myc轉(zhuǎn)位與PMA組相比降低，與Basal組和Go6983+PMA組相比增加，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05），見表 1。

表1 PMA組、Go6983+PMA組、Go6976+PMA組GLUT4myc 轉(zhuǎn)位 （n=4s）

表1 PMA組、Go6983+PMA組、Go6976+PMA組GLUT4myc 轉(zhuǎn)位 （n=4s）

觹觹P ＜ 0．01

組別統(tǒng)計(jì)學(xué)處理P Basal組（1）PMA 組（2）Go6983＋PMA 組（3）Go6976＋PMA 組（4）F與Basal組吸光度值比值1.000±0.000 2.770±0.127 1.135±0.246 2.005±0.305 64.331**組比1∶2 1∶3 1∶4 2∶3 2∶4 3∶4<0.001 0.825 0.027 0.001 0.041 0.023

2.2 PMA組、PMA24 h+PMA組、PMA24 h+Go6976+PMA組C2C12GLUT4myc肌管GLUT4myc轉(zhuǎn)位比較 PMA24 h+PMA組GLUT4myc轉(zhuǎn)位比PMA組減少了74%（P<0.001）。PMA24 h+Go6976+PMA 組GLUT4myc轉(zhuǎn)位與PMA組相比降低了89%（P<0.001），與Basal組相比差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05），見表 2。

表2 PMA組、PMA 24 h+PMA組、PMA 24 h+Go6976+PMA 組 GLUT4myc轉(zhuǎn)位 （n=4±s）

表2 PMA組、PMA 24 h+PMA組、PMA 24 h+Go6976+PMA 組 GLUT4myc轉(zhuǎn)位 （n=4±s）

觹觹P ＜ 0．01

組別統(tǒng)計(jì)學(xué)處理P Basal組（1）PMA 組（2）PMA 24 h＋PMA（3）PMA 24 h＋Go6976＋PMA（4）F與Basal組吸光度值比值1.000±0.000 2.745±0.169 1.460±0.155 1.190±0.163 128.243**組比1∶2 1∶3 1∶4 2∶3 2∶4 3∶4 0.001 0.036 0.333<0.001<0.001 0.227

3 討論

PKC是一種絲氨酸/蘇氨酸激酶[5]。PKC家族有3種同工酶，cPKC、nPKC和非典型PKC。nPKC和cPKC可被DAG激活，cPKC還可被升高的Ca2+激活，而aPKC不受DAG和Ca2+的調(diào)節(jié)[6]。PKC抑制劑鈣感光蛋白（Calphostin C）可以作用于nPKC和cPKC的DAG結(jié)合位點(diǎn)，抑制骨骼肌收縮刺激的葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)[7]，推測(cè)nPKC或cPKC參與骨骼肌葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)。

PMA作為DAG的類似物，是cPKC和nPKC的激活劑。PMA可以與nPKC和cPKC的DAG結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合，從而激活PKC。PMA急性刺激可以增加骨骼肌葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)[8]。本實(shí)驗(yàn)中，PMA急性刺激C2C12 GLUT4myc肌管（PMA組）的GLUT4myc轉(zhuǎn)位，表明PMA激活nPKC和cPKC后，活化的PKC可以使GLUT4myc從肌漿轉(zhuǎn)位到細(xì)胞膜，提示激活PKC（nPKC和cPKC）可調(diào)節(jié)骨骼肌GLUT4轉(zhuǎn)位。

為了進(jìn)一步確定nPKC和cPKC在骨骼肌GLUT4轉(zhuǎn)位的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中的作用，本實(shí)驗(yàn)應(yīng)用了PKC抑制劑Go6983和Go6976。Go6983為nPKC和cPKC的抑制劑。Go6983+PMA組C2C12GLUT4myc肌管經(jīng)Go6983預(yù)孵育后，可以完全抑制PMA急性刺激的GLUT4myc的轉(zhuǎn)位，即Go6983抑制了nPKC和cPKC的激活，從而完全抑制了GLUT4myc的轉(zhuǎn)位，說明cPKC和nPKC介導(dǎo)PMA急性刺激的GLUT4myc轉(zhuǎn)位。Go6976為cPKC特異性抑制劑，Go6976+PMA組C2C12GLUT4myc肌管經(jīng)Go6976預(yù)孵育可以部分抑制PMA急性刺激的GLUT4myc轉(zhuǎn)位，即Go6976抑制了cPKC的激活，從而抑制了部分GLUT4myc轉(zhuǎn)位，說明cPKC參與了C2C12 GLUT4myc肌管的 GLUT4轉(zhuǎn)位的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，與Go6983對(duì)GLUT4 myc轉(zhuǎn)位的完全抑制相比，其未被Go6976抑制的GLUT4轉(zhuǎn)位部分應(yīng)為nPKC介導(dǎo)，表明nPKC同樣參與了骨骼肌GLUT4轉(zhuǎn)位的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。

高濃度PMA慢性孵育可以下調(diào)PKC的表達(dá)，特別是在C2C12細(xì)胞中，主要下調(diào)nPKC（PKCε）的表達(dá)[9]。本實(shí)驗(yàn)中，PMA 24 h+PMA組C2C12GLUT 4myc肌管經(jīng)高濃度PMA慢性預(yù)孵育后，再應(yīng)用PMA急性刺激，GLUT4myc轉(zhuǎn)位雖然較Basal組增加，但是幅度比PMA急性刺激的GLUT4myc的轉(zhuǎn)位明顯降低，推測(cè)是由于慢性孵育下調(diào)nPKC的表達(dá)，從而部分抑制PMA急性刺激的GLUT4myc轉(zhuǎn)位，說明nPKC參與C2C12GLUT4myc肌管的GLUT 4myc的轉(zhuǎn)位。而另一部分未受抑制的GLUT4myc轉(zhuǎn)位可被cPKC抑制劑Go6976抑制，說明cPKC也參與了C2C12GLUT4myc肌管的GLUT4myc的轉(zhuǎn)位。

綜上所述，PMA可以與nPKC和cPKC的DAG結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合，激活PKC，增強(qiáng)骨骼肌GLUT4轉(zhuǎn)位。抑制nPKC或cPKC的活性，降低PMA刺激的骨骼肌GLUT4轉(zhuǎn)位。因此，激活nPKC或cPKC可調(diào)節(jié)骨骼肌GLUT4轉(zhuǎn)位。本課題組經(jīng)初步實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，收縮刺激C2C12GLUT4myc肌管，可激活PKC,其是否介導(dǎo)收縮調(diào)節(jié)GLUT4轉(zhuǎn)位的機(jī)制有待進(jìn)一步研究。

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