2型糖尿病患者及其一级亲属和非糖尿病者骨骼肌的胰岛素信号传导

2型糖尿病与骨骼肌和其他组织的葡萄糖利用能力下降有关。胰岛素抵抗可能与遗传因素和糖尿病本身的代谢异常如高血糖或非脂化脂肪酸(NEFA)升高有关。遗传因素和继发的胰岛素抵抗代谢异常可能是由于调节葡萄糖代谢的胰岛素受体和受体后信号传导的改变引起。胰岛素与其受体结合后,受体自身磷酸化,受体激酶活化,一些细胞间的底物磷酸化,其中在骨骼肌细胞中胰岛素受体底物-1(IRS-1)最重要。酪氨酸磷酸化的IRS与脂肪激酶磷脂酚肌醇3’(PI3’)激     

游离脂肪酸抑制大鼠肝细胞胰岛素受体和胰岛素受体底物-1酪氨酸磷酸化

目的　探讨游离脂肪酸是否通过改变胰岛素信号传导蛋白的表达和功能状态影响胰岛素在肝细胞内的信号传导。方法　分离培养Ｗｉｓｔａｒ 大鼠肝细胞,以软脂酸（０ ．２５ ｍ ｍｏｌ／Ｌ） 或油酸（０．１２５ ｍ ｍｏｌ／Ｌ） 与肝细胞共同孵育６ 、１２ 、２４ 小时,提取蛋白后用Ｗｅｓｔｅｒｎ 印迹方法检测胰岛素受体和胰岛素受体底物１（ＩＲＳ１） 的蛋白水平,同时应用免疫沉淀和免疫杂交技术检测胰岛素刺激后胰岛素受体β亚单位和ＩＲＳ１ 的酪氨酸磷酸化程度。结果　（１） 软脂酸和油酸实验组肝细胞的胰岛素受体蛋白表达量在各个时间点均无改变。（２） 肝细胞与软脂酸和油酸共同孵育１２ 和２４ 小时后胰岛素受体β亚单位的酪氨酸磷酸化显著降低（ Ｐ＜ ０ ．０５） 。（３） 肝细胞与软脂酸或油酸共同孵育６ 小时,ＩＲＳ１ 蛋白量无明显变化,而１２ 和２４ 小时后则显著降低。（４）软脂酸和油酸实验组的肝细胞在胰岛素刺激后ＩＲＳ１ 的酪氨酸磷酸化在各个时间点均显著降低。结论　游离脂肪酸可能通过抑制ＩＲＳ１蛋白表达、胰岛素受体和ＩＲＳ１ 的酪氨酸磷酸化阻滞胰岛素信号传导,引起胰岛素抵抗。     

高糖对大鼠脂肪细胞胰岛素信号蛋白磷酸化的影响

目的 探讨高浓度葡萄糖（高糖）对原代培养大鼠脂肪细胞的葡萄糖转运活动、胰岛素信号蛋白磷酸化及表达的影响。方法 分离的大鼠脂肪细胞在5，10，15和25mmol/L葡萄糖中孵育24h，然后测定：糖转运活动；胰岛素受体（IR）、胰岛素受体底物（IRS）1、2及蛋白激酶B（PKB）的磷酸化；IRS1，IRS2，肌醇磷脂－3－激酶85亚单位（p85)和PKB的蛋白表达。结果 高糖抑制了这些细胞的葡萄糖转运活动，削弱了IR、IRS1的酪氨酸磷酸化及PKB的丝氨酸磷酸化；下调IRS1而上调IRS2蛋白表达。结论 高糖能抑制脂肪细胞的糖转运活动，诱导胰岛素抵抗。其作用机制与影响胰岛素信号蛋白多部位的磷酸化及蛋白表达有关。     

蛋白酪氨酸磷酸酶-1B与胰岛素信号转导

蛋白酪氨酸磷酸酶-1B(PTP-1B)作用于胰岛素受体,胰岛素受体底物(IRS)1、2,生长因子受体结合蛋白(Grb)2,磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)等与胰岛素信号转导相关的蛋白,使它们的磷酸化酪氨酸残基脱磷酸,衰减胰岛素信号转导,从而产生受体后胰岛素抵抗.PTP-1B(-/-)小鼠、钒盐衍生物等PTP-1B抑制剂在不同程度上能增强胰岛素敏感性,促进外周肌肉、脂肪组织对葡萄糖的摄取氧化,增加肝脏糖原合成,降低ob/ob小鼠的血糖.PTP-1B可能会成为治疗2型糖尿病与肥胖症的新靶点.     

慢性胰岛素刺激对胰岛素受体后不同信号转导途径的下降调节

目的　研究胰岛素慢性刺激对人肝癌细胞株 (HepG2 )胰岛素受体后不同信号转导途径的影响。方法　HepG2 细胞在无血清条件下与不同浓度的胰岛素 ( 0～ 10 0nmol/L)温育 16h ,然后用 10 0nmol/L胰岛素急性刺激 1min。这些细胞的溶解物中的胰岛素受体 β亚单位 (IRβ) ,胰岛素受体底物 (IRS) 1,IRS 2 ,磷酯酰肌醇 3激酶 (PI3K)的调节亚单位P85 ,有丝分裂原激活蛋白激酶 (MAPK)的蛋白表达水平和MAPK的磷酸化水平通过Western免疫印迹法测定 ,IRβ、IRS 1/ 2的蛋白磷酸化水平以及IRS 1/ 2与P85的结合反应用特异性抗体的免疫沉淀法。结果　胰岛素 1min急性刺激能迅速导致IRβ、IRS 1、IRS 2的酪氨酸磷酸化和MAPK的磷酸化 ,以及IRS 1( 2 )与P85的相互作用而激活PI3K。高浓度胰岛素慢性刺激显著降低了IRβ、IRS 1和IRS 2的酪氨酸磷酸化。细胞用 10 0nmol/L胰岛素预温育 16h后 ,IRβ、IRS 1和IRS 2的磷酸化水平降至最低值 ,分别为对照水平的 2 2 .2 % (P <0 .0 1)、10 .9% (P <0 .0 1)和 2 2 .0 % (P<0 .0 1) ,与IRS的磷酸化变化相平行 ,IRS 1和IRS 2与PI3K的相互作用分别降低至对照水平的 3 4.3 %(P <0 .0 1)和 3 0 .0 % (P <0 .0 1) ,MAPK的磷酸化水平降低至对照水平的 16.4% (P <0 .0 1)。IRβ的蛋白表达水平     

胰岛素信号传导及其调节机制

1 胰岛素信号传导通路 胰岛素信号传导可大致分为几个步骤：(1)胰岛素首先与细胞表面胰岛素受体(IR)结合，激活其β亚基的酪氨酸蛋白激酶(protein Tyrosine kinase，PTK)。(2)PTK磷酸化IRS而使之激活，导致受体本身磷酸化和几种底物蛋白磷酸化。(3)IR底物主要包括不同类型的胰岛素受体底物(IRS)，IRS作为一种船坞蛋白(docking protein)，     

多囊卵巢综合征患者卵巢黄素化颗粒细胞胰岛素受体底物1、2表达及其酪氨酸磷酸化

目的检测多囊卵巢综合征（PCOS）患者卵巢黄素化颗粒细胞胰岛素受体底物（IRS）-1、IRS-2蛋白表达及其酪氨酸磷酸化水平，探讨卵巢局部胰岛素抵抗的分子机制。方法收集行体外受精-胚胎移植治疗的11例PCOS患者（PCOS组）和15例排卵正常的输卵管性不孕患者（对照组）促排卵后卵巢黄素化颗粒细胞，采用放射免疫法检测血清LH、FSH、睾酮及空腹胰岛素（FINS）水平；采用葡萄糖氧化酶法测定空腹血糖（FPG）水平；利用稳态模型（HOMA）计算胰岛素抵抗指数（HOMA—IR）；采用RT—PCR、Western印迹及免疫沉淀法分别检测两组卵巢黄素化颗粒细胞IRS-1和IRS-2 mRNA、蛋白的表达及其酪氨酸磷酸化程度。结果（1）PCOS患者血清LH、LH／FSH、睾酮、FINS及HOMA—IR均明显高于对照组（均P〈0．05）；（2）与对照组比较，PCOS患者卵巢黄素化颗粒细胞IRS-1 mRNA、蛋白的表达显著增加（均P〈0．05），IRS-2 mRNA、蛋白的表达显著降低（均P〈0．05）；（3）PCOS患者卵巢黄素化颗粒细胞IRS-1和IRS-2酪氨酸磷酸化程度均较对照组明显降低（均P〈0．05）。结论PCOS患者卵巢局部存在胰岛素抵抗，其原因可能与IRS-1和IRS-2蛋白表达及其酪氨酸磷酸化异常有关。     

肿瘤坏死因子-α与胰岛素抵抗和2型糖尿病

近年大量证据表明肿瘤坏死因子-α(TNF-α)参与了胰岛素抵抗的发生,并在与肥胖相关的2型糖尿病胰岛素抵抗的发生中起重要作用。TNF-α致胰岛素抵抗的主要机制有:(1)直接作用于胰岛素信号转导系统,减少酪氨酸磷酸化。(2)降低葡萄糖转运子4的表达及转运从而减弱胰岛素的作用。(3)与过氧化物酶体增殖物激活受体γ相互拮抗,负性调节与胰岛素敏感性有关的核转录因子。(4)通过促脂解作用介导游离脂肪酸增加。     

饮酒对大鼠骨骼肌胰岛素受体及其底物表达和磷酸化的影响

观察摄入不同剂量的酒精5个月后,大鼠骨骼肌胰岛素刺激后葡萄糖摄取能力和胰岛素受体(IR)、IR底物(IRS)1及IRS-2的表达及胰岛素刺激后酪氨酸磷酸化水平的变化,发现饮酒可降低骨骼肌胰岛素刺激后糖摄取,同时伴有IR、IRS-1和IRS-2表达及酪氨酸磷酸化水平代偿性上调。     

2型糖尿病胰岛细胞胰岛素抵抗的机制

胰岛素抵抗是2型糖尿病(T2DM)主要病理生理机制之一.肝脏、肌肉和脂肪组织存在胰岛素抵抗.近年来研究显示,胰岛α细胞与β细胞也存在胰岛素抵抗.高糖、高游离脂肪酸(FFA)、氧化应激、炎性反应均可导致胰岛素抵抗:高糖作用可下调胰岛α、β细胞磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)/蛋白激酶B(PKB)途径;高FFA抑制胰岛素受体底物(IRS)及PI3K活性;氧化应激使胰岛α、β细胞的IRS表达下降;炎性因子可干扰IRS/PI3K信号通路.     

Mechanisms of hemorrhage-induced hepatic insulin resistance: role of tumor necrosis factor-alpha

Hemorrhage, sepsis, burn injury, surgical trauma and critical illness all induce insulin resistance. Recently we found that trauma and hemorrhage acutely induced hepatic insulin resistance in the rat. However, the mechanisms of this hemorrhage-induced acute hepatic insulin resistance are unknown. Here we report on the mechanisms of this hepatic insulin resistance. Protein levels and phosphorylation of the insulin receptor and insulin receptor substrate-1/2 (IRS-1/2) were measured, as was the association between IRS-1/2 and phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K). Also examined were the hepatic expression of TNFalpha and TNFalpha-induced serine phosphorylation of IRS-1. Insulin receptor and IRS-1/2 protein levels and insulin-induced tyrosine phosphorylation of the insulin receptor were unaltered. In contrast, insulin-induced tyrosine phosphorylation of IRS-1/2 and association between IRS-1/2 and PI3K were dramatically reduced after hemorrhage. Hepatic levels of TNFalpha mRNA and protein were increased as was phosphorylation of IRS-1 serine 307 after hemorrhage. Our data provide the first evidence that compromised IRS-1/2 tyrosine phosphorylation and their association with PI3K contribute to hemorrhage-induced acute hepatic insulin resistance. Increased local TNFalpha may play a role in inducing this hepatic insulin resistance after trauma and hemorrhage.     

FoxO1基因沉默对胰岛素抵抗细胞葡萄糖消耗的影响及其机制

目的 探讨抑制叉头状转录因子O1(FoxO1)基因表达对胰岛素抵抗HepG-2细胞葡萄糖消耗的影响及可能机制.方法 构建针对转录因子FoxO1 mRNA特异性的携带红色荧光标记的siRNA载体,并测序鉴定.高浓度(10-6mol/L)胰岛素诱导24 h建立胰岛素抵抗细胞模型.实验共分4组:A组为普通培养基培养的细胞组;B组为未处理胰岛索抵抗细胞组;C组为转染FOxO1 siRNA载体的胰岛素抵抗细胞组;D组为以转染试剂为对照的胰岛素抵抗细胞组.转染后荧光显微镜下观察红色荧光的表达;葡萄糖氧化酶法检测各组细胞葡萄糖的消耗;RT-PCR技术检测FOxO1 mRNA表达;Western印迹和免疫沉淀技术检测胰岛素受体底物2(IRS-2)蛋白表达及酪氨酸磷酸化水平.结果 经测序,成功构建了FoxO1 siRNA 载体.在转染后48 h,细胞内红色荧光表达最强.此时,与A组比较,B组葡萄糖消耗量降低(P<0.01),FoxO1 mRNA表达增强(P<0.05),IRS-2蛋白表达无显著性差别(P>0.05),但其酪氨酸磷酸化明显降低(P0.05).结论 抑制FoxO1基因在胰岛素抵抗细胞中的高表达,可改善胰岛素敏感性,其机制可能是通过反馈调节IRS-2蛋白酪氨酸磷酸化,增强胰岛素信号转导.     

FoxO1基因沉默对胰岛素抵抗细胞葡萄糖消耗的影响及其机制

目的 探讨抑制叉头状转录因子O1(FoxO1)基因表达对胰岛素抵抗HepG-2细胞葡萄糖消耗的影响及可能机制.方法 构建针对转录因子FoxO1 mRNA特异性的携带红色荧光标记的siRNA载体,并测序鉴定.高浓度(10-6mol/L)胰岛素诱导24 h建立胰岛素抵抗细胞模型.实验共分4组:A组为普通培养基培养的细胞组;B组为未处理胰岛索抵抗细胞组;C组为转染FOxO1 siRNA载体的胰岛素抵抗细胞组;D组为以转染试剂为对照的胰岛素抵抗细胞组.转染后荧光显微镜下观察红色荧光的表达;葡萄糖氧化酶法检测各组细胞葡萄糖的消耗;RT-PCR技术检测FOxO1 mRNA表达;Western印迹和免疫沉淀技术检测胰岛素受体底物2(IRS-2)蛋白表达及酪氨酸磷酸化水平.结果 经测序,成功构建了FoxO1 siRNA 载体.在转染后48 h,细胞内红色荧光表达最强.此时,与A组比较,B组葡萄糖消耗量降低(P<0.01),FoxO1 mRNA表达增强(P<0.05),IRS-2蛋白表达无显著性差别(P>0.05),但其酪氨酸磷酸化明显降低(P0.05).结论 抑制FoxO1基因在胰岛素抵抗细胞中的高表达,可改善胰岛素敏感性,其机制可能是通过反馈调节IRS-2蛋白酪氨酸磷酸化,增强胰岛素信号转导.     

FoxO1基因沉默对胰岛素抵抗细胞葡萄糖消耗的影响及其机制

目的 探讨抑制叉头状转录因子O1(FoxO1)基因表达对胰岛素抵抗HepG-2细胞葡萄糖消耗的影响及可能机制.方法 构建针对转录因子FoxO1 mRNA特异性的携带红色荧光标记的siRNA载体,并测序鉴定.高浓度(10-6mol/L)胰岛素诱导24 h建立胰岛素抵抗细胞模型.实验共分4组:A组为普通培养基培养的细胞组;B组为未处理胰岛索抵抗细胞组;C组为转染FOxO1 siRNA载体的胰岛素抵抗细胞组;D组为以转染试剂为对照的胰岛素抵抗细胞组.转染后荧光显微镜下观察红色荧光的表达;葡萄糖氧化酶法检测各组细胞葡萄糖的消耗;RT-PCR技术检测FOxO1 mRNA表达;Western印迹和免疫沉淀技术检测胰岛素受体底物2(IRS-2)蛋白表达及酪氨酸磷酸化水平.结果 经测序,成功构建了FoxO1 siRNA 载体.在转染后48 h,细胞内红色荧光表达最强.此时,与A组比较,B组葡萄糖消耗量降低(P<0.01),FoxO1 mRNA表达增强(P<0.05),IRS-2蛋白表达无显著性差别(P>0.05),但其酪氨酸磷酸化明显降低(P0.05).结论 抑制FoxO1基因在胰岛素抵抗细胞中的高表达,可改善胰岛素敏感性,其机制可能是通过反馈调节IRS-2蛋白酪氨酸磷酸化,增强胰岛素信号转导.     

Regulation of IRS-1/SHP2 interaction and AKT phosphorylation in animal models of insulin resistance

Insulin stimulates tyrosine kinase activity of its receptor, resulting in phosphorylation of its cytosolic substrate, insulin receptor substrate-1, which, in turn, associates with proteins containing SH2 domains, including phosphatidylinositol 3-kinase (Pl 3-kinase) and the phosphotyrosine phosphatase SHP2. The regulation of these associations in situations of altered insulin receptor substrate-1 (IRS-1) phosphorylation was not yet investigated. In the present study, we investigated insulin-induced IRS-1/SHP2 and IRS-1/PI 3-kinase associations and the regulation of a downstream serine-kinase AKT/PKB in liver and muscle of three animal models of insulin resistance: STZ diabetes, epinephrine-treated rats, and aging, which have alterations in IRS-1 tyrosine phosphorylation in common. The results demonstrated that insulin-induced IRS-1/PI 3-kinase association has a close correlation with IRS-1 tyrosine phosphorylation levels, but insulin-induced IRS-1/SHP2 association showed a modulation that did not parallel IRS-1 phosphorylation, with a tissue-specific regulation in aging. The integration of the behavior of IRS-1/PI 3-kinase and with IRS-1/SHP2 associations may be important for insulin signaling downstream as AKT phosphorylation. In conclusion, the results of the present study demonstrated that insulin-induced IRS-1/SHP2 association can be regulated in insulin-sensitive tissues of animal models of insulin resistance and may have a role in the control of AKT phosphorylation, which may be implicated in the control of glucose metabolism.     

Regulation of insulin receptor substrate-2 tyrosine phosphorylation in animal models of insulin resistance

Insulin induces a wide variety of growth and metabolic responses in many cell types. These actions are initiated by insulin binding to its receptor and involve a series of alternative and complementary pathways created by the multiple substrates of the insulin receptor (insulin receptor substrates [IRSs]). We investigated IRS-1 and IRS-2 tyrosine phosphorylation; their association with phosphatidylinositol-3-OH kinase (PI3-K); and the phosphorylation of Akt, a serine-threonine kinase situated downstream of PI3-K, in liver and muscle of two animal models of insulin resistance: epinephrine- or dexamethasone-treated rats. We used in vivo insulin infusion followed by tissue extraction, immunoprecipitation, and immunoblotting. IRS-1 and IRS-2 protein expression did not change in liver and muscle of the epinephrine-treated rats, but in dexamethasone-treated rats IRS-1 presented an increase in liver and a decrease in muscle tissue. PI3-K and Akt protein expression did not change in liver or muscle of the two animal models of insulin resistance. There was a downregulation in insulin-induced IRS-1 and IRS-2 tyrosine phosphorylation and association with PI3-K in both models of insulin resistance. In parallel, insulin-induced Akt phosphorylation was reduced in both tissues of epinephrine-treated rats, and in liver but not in muscle of dexamethasonetreated rats. The reduction in insulin-induced Akt phosphorylation may help to explain the insulin resistance in liver and muscle of epinephrine-treated rats and in the liver of dexamethasone-treated rats.     

妊娠期糖尿病发病患者脂肪组织胰岛素受体底物1的表达及其酪氨酸磷酸化水平

目的 研究胰岛素受体底物1(insulin receptor substrate-1,IRS-1)在妊娠期糖尿病(gestational diabetes mellitus,GDM)患者脂肪组织中的表达及其蛋白质酪氨酸磷酸化程度,探讨其与GDM发病的关系.方法 用RT-PCR和Western印迹法分别检测20例GDM患者(GDM组)、20例糖耐量正常孕妇(对照组)脂肪组织中IRS-1 mRNA和蛋白质的表达,用免疫沉淀及增强化学发光法检测IRS-1蛋白酪氨酸磷酸化程度,采用葡萄糖氧化酶法检测两组血糖水平.结果 (1)GDM组脂肪组织中IRS-1 mRNA的表达明显低于对照组(0.61 ±0.06 us 1.12±0.17,P<0.01).(2)与RT-PCR结果一致,GDM组脂肪组织IRS-1蛋白的表达也明显低于对照组(0.57±0.08 us 0.83±0.07,P<0.01).(3)IRS-1蛋白质酪氨酸磷酸化程度GDM组明显低于对照组(0.23±0.06 us 0.62±0.04,P<0.01).结论 GDM患者脂肪组织中IRS-1蛋白的表达及酪氨酸磷酸化下降,可能是GDM胰岛素受体后信号转导障碍而引起胰岛素抵抗的分子机制之一.     

Exendin-4改善胰岛素抵抗的作用机制研究

目的探讨exendin-4（exenatide）对高脂诱导胰岛素抵抗（IR）大鼠胰岛素敏感性（IS）改善的机制及对脂肪细胞因子的影响。方法健康雄性SD大鼠随机分为正常饮食组（NC）、高脂组（HF）和高脂＋Exenatide组（HE）。HE组给予exenatide（2μg／kg，Et二次）腹腔注射6周，用静脉胰岛素耐量试验评价各组IS变化，观察各组肌肉和脂肪组织胰岛素信号传导、脂肪细胞因子表达和血浆浓度变化。结果6周后，HE组Lee＇s指数、空腹血浆FFA、TG、TC均较NC组降低（P均〈0．01），IR明显改善；胰岛素刺激后HE组肌肉和脂肪组织IRS-1酪氨酸磷酸化升高（P〈0．05）；HF和HE组血浆内脏脂肪素（visfatin）水平明显降低（P〈0．05，P〈0．01），但HE组脂联素（APN）血浆水平和脂肪组织mRNA表达明显高于HF和NC组（P均〈0．01）。结论Exenatide明显改善了高脂大鼠IR，其胰岛素增敏机制可能与增强IRS-1酪氨酸磷酸化以及对APN、visfatin等脂肪细胞因子的影响有关。     

Phosphorylation of insulin receptor substrate 1 by glycogen synthase kinase 3 impairs insulin action

The phosphorylation of insulin receptor substrate 1 (IRS-1) on tyrosine residues by the insulin receptor (IR) tyrosine kinase is involved in most of the biological responses of insulin. IRS-1 mediates insulin signaling by recruiting SH2 proteins through its multiple tyrosine phosphorylation sites. The phosphorylation of IRS-1 on serine/threonine residues also occurs in cells; however, the particular protein kinase(s) promoting this type of phosphorylation are unknown. Here we report that glycogen synthase kinase 3 (GSK-3) is capable of phosphorylating IRS-1 and that this modification converts IRS-1 into an inhibitor of IR tyrosine kinase activity in vitro. Expression of wild-type GSK-3 or an “unregulated” mutant of the kinase (S9A) in CHO cells overexpressing IRS-1 and IR, resulted in increased serine phosphorylation levels of IRS-1, suggesting that IRS-1 is a cellular target of GSK-3. Furthermore, insulin-induced tyrosine phosphorylation of IRS-1 and IR was markedly suppressed in cells expressing wild-type or the S9A mutant, indicating that expression of GSK-3 impairs IR tyrosine kinase activity. Taken together, our studies suggest a new role for GSK-3 in attenuating insulin signaling via its phosphorylation of IRS-1 and may provide new insight into mechanisms important in insulin resistance.