新診斷2型糖尿病患者血清β抑制蛋白2與游離脂肪酸水平變化及其與胰島素抵抗的關(guān)系研究

潘佳秋，郭曉聞,張 超，楊玉芝，于學(xué)靜，楊玉紅，譚麗艷，王 萌

胰島素抵抗(IR)是肥胖癥、高血壓、冠心病等多種疾病的共同發(fā)病基礎(chǔ)，貫穿于2型糖尿病(T2DM)的全過程，是其發(fā)生、發(fā)展的核心因素[1]。因此，揭示IR的發(fā)生機(jī)制，解決IR，對改善代謝紊亂及有效防治T2DM有很大的推進(jìn)作用。本研究旨在通過對新診斷T2DM患者的血清β抑制蛋白(β-arrestin)2及游離脂肪酸(FFA)水平進(jìn)行測定，初步探討二者與IR的關(guān)系，為闡明FFA導(dǎo)致IR的分子機(jī)制提供一定的理論基礎(chǔ)。

1 對象與方法

1.1 研究對象 選取2012年4—12月佳木斯大學(xué)附屬第一醫(yī)院內(nèi)分泌科初診的T2DM患者60例作為T2DM組，其中男32例，女28例；平均年齡(43.9±10.9)歲；平均病程3.0個(gè)月。入選標(biāo)準(zhǔn)：(1)符合1999年WHO糖尿病診斷標(biāo)準(zhǔn)[2]者；(2)發(fā)病年齡>20歲者；(3)入組前未使用任何降血糖及降血脂藥物治療者；(4)從入組到隨訪結(jié)束無嚴(yán)重急性感染及糖尿病急性并發(fā)癥者。排除使用糖皮質(zhì)激素治療、急性肺炎、肺膿腫、風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎等影響β-arrestin 2、FFA水平測定者。選取在該院同期進(jìn)行健康體檢正常者30例作為正常對照(NC)組，其中男16例，女14例；平均年齡(42.0±11.8)歲。

1.2 研究方法及觀察指標(biāo)

1.2.1 樣本采集及觀察指標(biāo) 兩組受試者均禁食10 h后于次日清晨空腹抽取肘靜脈血10 ml，分裝于兩支離心管，5 ml/支；其中1支以3 000 r/min 離心 5 min，離心半徑為10 cm，分離血清，用于測定空腹血糖(FPG)、血脂指標(biāo)〔三酰甘油(TG)、總膽固醇(TC)〕、空腹胰島素(FINS)水平等；另1支離心管同樣以3 000 r/min 離心 5 min，離心半徑為10 cm，分離血清后，置于-40 ℃冰箱用于測定空腹血清β-arrestin 2、FFA的水平。

1.2.2 檢測方法 FPG、肝功能〔丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(ALT)、門冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(AST)〕、血脂指標(biāo)等采用日本OLYMPUS公司AU-2700全自動(dòng)生化分析儀酶法進(jìn)行檢測；血清FINS水平用電化學(xué)發(fā)光免疫法測定，采用德國羅氏全自動(dòng)電化學(xué)發(fā)光法檢測(試劑盒購于德國羅氏公司；批內(nèi)變異<2.0%,批間變異<2.5%)；采用酶聯(lián)免疫吸附法(ELISA)測定血清β-arrestin 2、FFA水平(試劑盒購于上海江萊生物科技有限公司；批內(nèi)變異<4%，批間變異<8%；敏感度15.6 pg/ml)。

1.2.3 收集一般資料 記錄兩組年齡、身高、體質(zhì)量，計(jì)算體質(zhì)指數(shù)(BMI)，計(jì)算胰島素抵抗指數(shù)(HOMA-IR)=FPG×FINS/22.5、胰島素敏感性指數(shù)(ISI)= 1/(logFPG+ logFINS)、胰島素β細(xì)胞功能指數(shù)(HOMA-β)=20×FINS/(FPG-3.5)。

2 結(jié)果

2.1 兩組臨床資料的比較 NC組與T2DM組患者的性別構(gòu)成、年齡、AST、ALT比較，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。T2DM組的BMI、TG、TC、FPG、FINS、HOMA-IR、糖化血紅蛋白(HbA1c)、FFA均高于NC組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；T2DM組的ISI、HOMA-β、β-arrestin 2均低于NC組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05，見表1)。

2.2 β-arrestin 2、FFA與其他指標(biāo)的相關(guān)性分析 Spearman秩相關(guān)分析顯示，β-arrestin 2與BMI(r=-0.280，P<0.05 )、FPG(r=-0.328，P<0.05)、TG(r=-0.307，P<0.05)、FINS(r=-0.338，P<0.05)、HOMA-IR(r=-0.468，P<0.05)、HbA1c(r=-0.225，P<0.05)、FFA(r=-0.623，P<0.01)均呈負(fù)相關(guān)，與ISI(r=0.439，P<0.05)呈正相關(guān)；FFA與BMI(r=0.339，P<0.05)、FPG(r=0.469，P<0.05)、TG(r=0.535，P<0.05)、TC(r=0.277，P<0.05)、HbA1c(r=0.437，P<0.05)、FINS(r=0.693，P<0.05)、HOMA-IR(r=0.752，P<0.05)均呈正相關(guān),與ISI(r=-0.729，P<0.01)呈負(fù)相關(guān)。

2.3 β-arrestin 2、FFA與其他指標(biāo)的多元回歸分析 以β-arrestin 2為因變量，BMI、TG、FPG、HOMA-IR、FINS、HbA1c、ISI、FFA為自變量,進(jìn)行多元逐步回歸分析,最后只有FFA進(jìn)入回歸方程，常數(shù)項(xiàng)為0。以FFA為因變量，BMI、TG、FPG、HOMA-IR、FINS、TC、HbA1c、ISI、β-arrestin 2為自變量,進(jìn)行多元逐步回歸分析,最后β-arrestin 2、HOMA-IR進(jìn)入回歸方程，常數(shù)項(xiàng)為0(見表2)。

3 討論

T2DM是胰島細(xì)胞功能低下引起的一種以持續(xù)性血糖升高為主要表現(xiàn)的內(nèi)分泌及代謝疾病，是在基因易感的基礎(chǔ)上，IR和糖脂代謝紊亂等多因素共同作用的結(jié)果。

脂肪酸在脂肪細(xì)胞內(nèi)被多種脂解酶分解為甘油和FFA釋放入血,其中FFA是機(jī)體主要能源之一，同時(shí)也是引起IR最主要的非激素物質(zhì)之一[3]。有研究顯示，F(xiàn)FA能夠增加細(xì)胞周期抑制蛋白p16和p18(細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶4家族蛋白)的表達(dá)，從而抑制葡萄糖刺激的胰島β細(xì)胞的增殖[4]。而且，在糖耐量正常的人群中(包括兒童與成人)較高水平的空腹FFA與持續(xù)的低胰島素分泌有關(guān)[5-6]。此外，通過預(yù)期性分析結(jié)果顯示，與低水平FFA人群相比，預(yù)計(jì)在5～8年中高FFA人群發(fā)展成為糖耐量減低(IGT)或T2DM的幾率顯著升高。現(xiàn)已證實(shí)，F(xiàn)FA 不僅通過影響葡萄糖氧化和胰島素的基因表達(dá)以及對胰島β細(xì)胞的直接損傷來降低胰島素分泌，還可以抑制胰島素作用的胰島素受體/磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B(IRs/P13激酶/Akt)通路的活性，使機(jī)體產(chǎn)生IR[7]，但其機(jī)制尚待深入研究。

β-arrestin屬于抑制蛋白家族，廣泛分布在許多生物體中[8]。人體中存在β-arrestin 1和β-arrestin 2兩個(gè)亞型，廣泛分布于大腦、垂體、心臟、肝臟、脾、腎、胰腺等多種組織中[9]。雖然，β-arrestin是以G蛋白偶聯(lián)受體(GPCR)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的負(fù)調(diào)節(jié)因子被認(rèn)知，但大量研究表明，β-arrestin可以作為橋接蛋白作用于細(xì)胞內(nèi)的多種信號分子，進(jìn)而影響胞外信息向胞內(nèi)傳遞，以實(shí)現(xiàn)調(diào)整機(jī)體細(xì)胞的凋亡、增殖及免疫應(yīng)答反應(yīng)[10]。而且，新近的研究還發(fā)現(xiàn),Frizzled-4[11]、Smoothened[12](Frd、Smo均為非G蛋白偶聯(lián)的7次跨膜受體)、VE-cadherin(一種內(nèi)皮細(xì)胞黏附因子)[13]等均能通過聚集β-arrestin 2來實(shí)現(xiàn)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。Luan等[14]研究發(fā)現(xiàn)，在糖尿病小鼠模型中，β-arrestin 2嚴(yán)重下調(diào)；在敲除β-arrestin 2基因的實(shí)驗(yàn)鼠體內(nèi)IR顯著加劇，而體外施加β-arrestin 2后可恢復(fù)小鼠胰島素的敏感性。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，β-arrestin 2在胰島素刺激下，通過GPCR接頭蛋白β-arrestin 2激活A(yù)kt途徑，傳遞胰島素信號，其中β-arrestin 2作為“樞紐”聯(lián)系IR與酪氨酸蛋白激酶(Src)，形成IR/β-arrestin 2/Src的信號復(fù)合物促進(jìn)Akt途徑的激活。

表1 兩組臨床資料的比較

注：*為χ2值；BMI=體質(zhì)指數(shù)，AST=門冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶，ALT=丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶，TG=三酰甘油，TC=總膽固醇，F(xiàn)PG=空腹血糖，F(xiàn)INS=空腹胰島素，HOMA-IR=胰島素抵抗指數(shù)，ISI=胰島素敏感性指數(shù)，HOMA-β=胰島素β細(xì)胞功能指數(shù)，HbA1c=糖化血紅蛋白，β-arrestin 2=β抑制蛋白2，F(xiàn)FA=游離脂肪酸

表2 β-arrestin 2、FFA與其他指標(biāo)的多元回歸分析

本研究結(jié)果顯示，新診斷T2DM患者血清FFA水平高于NC組,而血清β-arrestin 2水平低于NC組。且Spearman秩相關(guān)分析顯示，β-arrestin 2與HOMA-IR、FFA呈負(fù)相關(guān),與ISI呈正相關(guān)；FFA與HOMA-IR呈正相關(guān)，與ISI呈負(fù)相關(guān)。提示β-arrestin 2水平的降低對T2DM患者體內(nèi)IR的形成發(fā)揮著重要作用。多元逐步回歸分析結(jié)果顯示，F(xiàn)FA是HOMA-IR、β-arrestin 2的獨(dú)立影響因素，這在一定程度上體現(xiàn)出FFA在降低β-arrestin 2水平及IR中的重要作用。

綜上所述，F(xiàn)FA可能通過下調(diào)血清β-arrestin 2的水平，從而降低了胰島素介導(dǎo)Akt途徑的活性，進(jìn)而增強(qiáng)了機(jī)體的IR。這為揭示T2DM患者體內(nèi)IR的成因提供了一定的理論依據(jù)。

1 丁少川,張瑞珍,劉成桂.2 型糖尿病與胰島素抵抗和代謝綜合征[J].現(xiàn)代預(yù)防醫(yī)學(xué),2009,36(3):564-566.

2 陸再英，鐘南山.內(nèi)科學(xué)[M].北京：人民衛(wèi)生出版社，2008:778.

3 劉長鎖,申竹芳.游離脂肪酸與胰島素抵抗[J].中國藥理學(xué)通報(bào),2005,21(2):145-149.

4 Salgin B,Ong KK,Thankamony A,et al.Higher fasting plasma FFA levels are associated with lower insulin secretion in children and adults and a higher incidence of T2DM[J].J Clin Endocrinol Metab，2012,97(9):3302-3309.

5 李翰卿,宋微微.游離脂肪酸與胰島素抵抗關(guān)系的研究進(jìn)展[J].醫(yī)學(xué)研究生學(xué)報(bào),2012,25(9):981-984.

6 朱自強(qiáng)，曹芳，黃瑞萍，等.妊娠期糖尿病孕婦及胎兒胰島素與游離脂肪酸分析[J].中國全科醫(yī)學(xué)，2013，16(6)：1874-1876.

7 Pascoe J,Hollern D,Stamateris R,et al.Free fatty acids block glucose-induced β-cell proliferation in mice by inducing cell cycle inhibitors p16 and p18[J].Diabetes,2012,61(3):632-641.

8 Kovacs JJ,Hara MR,Davenport CL,et al.Arrestin Development:Emerging Roles for b-arrestins in Developmental Signaling Pathways[J].Developmental Cell,2009,17(4):443-458.

9 Feng X,Wang W,Liu J,et al.β-Arrestins:multifunctional signaling adaptors in type 2 diabetes[J].Molecular Biology Reports,2011,38(4):2517-2528.

10 DeWire SM,Ahn S,Lefkowitz RJ,et al.Beta-arrestins and cell signaling[J].Annual Review of Physiology,2007,69:483-510.

11 Chen W,ten Berge D,Brown J,et al.Dishevelled 2 recruits beta-arrestin 2 to mediate Wnt5A-stimulated endocytosis of Frizzled 4[J].Science,2003,301(5638):1391-1394.

12 Chen W,Ren XR,Nelson CD,et al.Activity-dependent internalization of smoothened mediated by beta-arrestin 2 and GRK2[J].Science,2004,306(5705):2257-2260.

13 Gavard J,Gutkind JS.VEGF controls endothelial cell permeability by promoting the beta-arrestin-dependent endocytosis of VE-cadherin[J].Nature Cell Biology,2006,8(11):1223-1234.

14 Luan B,Zhao J,Wu H,et al.Deficiecy of a beta-arrestin-2 signal complex contributes to insulin resistance[J].Nature,2009,457(7233):1146-1149.