脂聯素和高分子質量脂聯素在糖尿病治療方面的研究進展Δ

蘇楠，羅明俐，馮青，吳新榮#（.廣州軍區廣州總醫院藥學部，廣州 5000；2.廣州中醫藥大學，廣州 5000）

近年來，全球糖尿病（DM）患病率正以驚人的速度急劇上升，截至2008年患者已達1億多人，其中約90%為2型DM（T2DM）患者[1]。隨著對DM基礎研究的深入和臨床藥理學的迅速發展，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。如新近發現的脂聯素（Adiponectin），它由脂肪細胞分泌，在調節糖脂代謝過程中發揮著重要作用，具有改善胰島素抵抗、抗炎、抗動脈粥樣硬化等作用，是防治胰島素抵抗綜合征的潛在靶點，同時也是預測胰島素抵抗綜合征發生、發展的重要生物學標志物。本文主要討論脂聯素在代謝綜合征（MS）、尤其是DM方面的研究進展，并且論述新發現的高分子質量（HMW）脂聯素這種特異性活性更強的蛋白形式在胰島素抵抗和T2DM方面的最新研究結果。

1 脂聯素及其在MS的效用

1.1 脂聯素

脂聯素是脂肪細胞分泌的一種內源性生物活性多肽或蛋白質，也是脂肪組織基因表達最豐富的蛋白質產物之一。其由羧基端球形結構域、膠原樣纖維結構域、氨基端非螺旋功能區以及氨基端信號序列4部分組成。球形結構域為該蛋白的活性部位，在體內循環時，脂聯素以全長蛋白和經蛋白水解成的C端球形結構域的形式存在，后者可能比前者有增強的生物學活性。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量多聚體。1995年Scherer PE等[2]在小鼠3T32L 1前體脂肪細胞中首次發現脂聯素，其編碼基因位于16號染色體端粒部，分子質量為28 Da。1999年Arita Y等[3]在人類脂肪細胞中也成功發現脂聯素，并進行蛋白質分離及基因克隆。人體內的脂聯素由244個氨基酸組成，分子質量為30 Da。由氨基末端的分泌信號序列（aa1-18）、一段特異序列（aa19-41）、一組由22個氨基酸組成的膠原重復序列（aa42-107）、一段球狀序列（aa108-244）組成。

1.2 脂聯素的胰島素敏感性

脂聯素的胰島素敏感性效應在2001年首次被3個獨立的工作組鑒定得到[4-5]。研究者針對MS和T2DM相關的肥胖癥模型，考察脂聯素是否能夠改善KKAy小鼠的胰島素抵抗。在高脂飼料喂養的KKAy小鼠中血漿胰島素水平降低，補充胰島素可以顯著改善高脂飲食導致的胰島素抵抗和高甘油三酯癥，這引導研究者提出脂聯素是一種胰島素敏化脂肪因子的觀點[4]。這些數據也提示高脂飲食誘導的肥胖癥相關的脂聯素水平降低是導致肥胖型胰島素抵抗和MS的原因。Berg AH等[4]報道，脂聯素在體循環中的水平增加觸發了基礎血糖水平短暫降低，此效應是通過在1型DM和T2DM小鼠中阻止肝臟葡萄糖異生酶的表達和降低內源性葡萄糖的產生來達到的，并且提出脂聯素使人體對胰島素致敏[4]。脂聯素分解的形式是從全長脂聯素中進行蛋白水解得到的球形域，已經被證明了存在于血漿中，盡管非常少量[5]。

在體內胰島素抵抗方面，脂聯素的持久作用是通過脂聯素轉基因小鼠研究證明的[6-7]，也有用脂聯素缺乏的小鼠研究[8-9]。球形脂聯素轉基因ob/ob小鼠顯示出部分胰島素抵抗和DM改善效果[6]。全長脂聯素轉基因小鼠顯示出抑制胰島素介導的內源性葡萄糖產生[7]。當用標準飼料喂養時，因為葡萄糖不耐性，胰島素缺乏小鼠顯示出弱的胰島素抵抗[8]。Maeda N等[9]用脂聯素缺乏小鼠研究，當喂養標準飼料時顯示出接近標準的胰島素敏感性，但是在2周的高脂肪和高糖喂養條件下引起強烈的胰島素抵抗，特別是在骨骼肌糖原中。Ma K等[10]報道，無論是喂養標準飼料還是高脂飼料，脂聯素缺乏小鼠顯示出增強骨骼肌中的脂肪酸氧化作用，但對胰島素敏感性和葡萄糖耐受量都無影響。有研究[11]報道，當喂養標準飼料時，脂聯素缺乏小鼠顯示弱的胰島素抵抗作用。另一方面，已經通過脂聯素缺乏小鼠證明，可能是由于遺傳背景的差異引起的。此外，脂聯素缺乏小鼠也顯示出其他的MS特點，比如高血脂癥和高血壓病等[12]。

1.3 脂聯素改善胰島素敏感性的分子生物學機制

有研究發現全長脂聯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，球形脂聯素在骨骼肌和肝臟中皆有此種作用[13]。利用主導反向突變體，阻滯AMPK磷酸化來阻止全長或球形脂聯素的此類效應，結果發現脂聯素引發的葡萄糖利用和脂肪酸氧化作用是通過AMPK的活化作用來實現的[13]。因此，脂肪細胞衍生的抗DM激素、脂聯素和活化產物AMPK等，直接調節葡萄糖代謝和胰島素敏感性[13]。研究同時顯示，對于親和性不同的球形脂聯素和全長脂聯素，肝臟和骨骼肌中可能有2個脂聯素受體。有研究[14]發現，通過AMPK的激活和乙酰輔酶A羧化酶的抑制，球形脂聯素可以增強肌肉中脂肪酸的氧化作用和葡萄糖的轉運作用。有報道[7]研究，在脂聯素轉基因小鼠中，降低葡萄糖異生酶的表達，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，這可能和脂聯素抑制內源性葡萄糖產物有關[13，15]。脂聯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），導致了肝臟和肌肉中甘油三酯的量降低，從而增加了體內胰島素的敏感性[6]。

2 HMW脂聯素在胰島素抵抗和T2DM中的作用

研究證明，HMW脂聯素是更具活性的蛋白形式，并且在胰島素敏感性和抵抗DM方面更具有相關性。首先，在膠原區域中罕有的突變-G84R和-G90S與T2DM密切相關，2種突變中的任一種都會導致HMW脂聯素水平顯著下降[16-18]。而且，G90S突變脂聯素重組表達于NIH 3T3成纖維細胞，不能夠形成脂聯素的高分子形式。第二，增加血漿中HMW脂聯素在總脂聯素中的比率，發現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性；然而增加血漿中總脂聯素水平，與TZD類藥物治療DM時改善胰島素敏感性無相關性[19]。第三，在人群調查中發現，血漿中HMW脂聯素水平與體內葡萄糖穩態的參數相關聯[20]。值得注意的是，血漿中總脂聯素中HMW脂聯素的比率與血糖和胰島素水平的相關聯性，要比總脂聯素高很多，這些都說明血漿中HMW脂聯素水平的改變相對于血漿中總脂聯素水平的改變帶來的胰島素抵抗有更大的關聯性。與之相一致的是，總脂聯素水平、HMW脂聯素水平、低分子質量脂聯素水平和HMW-總脂聯素比率都與肥胖和胰島素受激、葡萄糖代謝速度的關鍵特征有相當大的關系[21]。HMW脂聯素水平，而非總脂聯素水平，是導致這些相關關系的最首要因素，HMW脂聯素水平的測定可能要優先于總脂聯素的測定[21]。HMW脂聯素的測定選擇酶聯免疫吸附測定系統[22]。研究者也發現對于人體胰島素抵抗和MS的預測上，HMW脂聯素和HMW-總脂聯素比率更具優勢[23]。因此，對于胰島素抵抗、MS和T2DM方面，HMW脂聯素可能是更加優良的生物標志物。

3 展望

脂聯素近期得到了更多的關注，因為其具有抗DM和抗動脈粥樣硬化作用，也被認為是一種新型的治療DM和MS的工具。目前脂聯素已成為心內科和DM醫師共同關注的熱點，國內外至今對它的認知爭議頗多。事實上，脂聯素在體循環中水平的升高已經被證實有礙于DM和MS的發展。HMW脂聯素是更具活性的蛋白形式，并且在胰島素敏感性和抵抗DM方面更具有相關性。因此，在治療MS、DM、肥胖癥方面，脂聯素尤其是HMW脂聯素更應該得到重視，這將成為一種治療這些疾病的新思路和新方法。

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