肾上腺髓质素诱导的胰岛素抵抗介导糖尿病机制
肾上腺髓质素诱导的胰岛素抵抗介导糖尿病机制
糖尿病是全球范围内高发病率、高死亡率的主要原因之一，大多数糖尿病患者患有肥胖引起的胰岛素抵抗以及2型糖尿病。2型糖尿病中胰岛素抵抗的原因主要与骨骼肌细胞、脂肪细胞以及肝细胞等代谢靶细胞相关。胰岛素为了在这些细胞中发挥作用，必须通过血液循环并穿越内皮屏障。这一过程是胰岛素在体内发挥作用的限速步骤【1-3】。胰岛素受体在内皮细胞中高度表达，内皮特异性胰岛素受体或胰岛素受体底物缺失的小鼠中，胰岛素敏感性降低，这主要是由于胰岛素在骨骼肌以及脂肪组织中的影响被消除，此过程并不会影响胰岛素对肝脏的作用【4-5】。但是内皮胰岛素抵抗的具体机制还不得而知。
德国马克斯·普朗克心肺研究所Stefan Offermanns研究组在《Science》上发表题为"Endothelial insulin resistance induced by adrenomedullin mediates obesity-associated diabetes"的研究论文，揭示了内皮胰岛素抵抗的具体机制。研究发现，肾上腺髓质素在肥胖患者以及小鼠血浆中的水平升高，通过去磷酸化酶PTP1B介导的胰岛素受体去磷酸化抑制人类内皮细胞中胰岛素信号，内皮细胞丧失或阻塞肾上腺髓质素受体能够改善肥胖引起的胰岛素抵抗。这一发现为肥胖引起全身胰岛素抵抗的机制提供了新的解释，也为肥胖相关的糖尿病提供了新的治疗建议。
研究团队首先在人脐静脉内皮细胞（HUVECs）中对GTP结合蛋白Gs进行研究，发现siRNA敲降Gαs会导致胰岛素诱导的eNOS磷酸化以及AKT的磷酸化。另外，Gαs敲降也会增加胰岛素受体的自磷酸化以及下游信号通路磷酸肌醇激酶和AKT磷酸化水平的增加。这些结果说明Gs的存在会抑制胰岛素受体的自磷酸化以及下游信号。
为了鉴定内皮细胞中Gs上游抑制胰岛素信号的GPCR，研究团队在人脐静脉内皮细胞中表达了16种不同的GPCRs受体，并进行siRNA介导的受体敲降。研究发现降钙素类似受体CALCRL敲降会增加胰岛素受体磷酸化，与Gαs敲降表型类似。CALCRL是内皮细胞中GPCR，作为肾上腺髓质素受体发挥作用。
肾上腺髓质素在内皮细胞中高表达，敲降肾上腺髓质素会导致胰岛素受体磷酸化以及下游信号增加。胰岛素受体去磷酸化依赖于PTP1B，研究发现肾上腺髓质的确是通过增加PTP1B抑制胰岛素诱导的胰岛素受体磷酸化。
之后研究团队在小鼠诱导内皮特异性Gs敲降或者肾上腺髓质素受体敲降，在高脂肪饮食条件下会促进肥胖小鼠中胰岛素抵抗。在缺乏CALCRL或者Gs肥胖小鼠中胰岛素诱导的血管效应会增加。进一步地，研究发现在肥胖小鼠或者人类血浆中肾上腺髓质素水平以及肾上腺髓质素结合蛋白CFH水平均出现显著增加。
为了检测抑制内皮肾上腺髓质素信号能否作为肥胖2型糖尿病小鼠胰岛素敏感性增加的治疗手段，研究团队诱导内皮特异性Gs敲降或者肾上腺髓质素受体敲降，同时持续进行高脂肪饲喂，发现该过程中胰岛素敏感性增加。使用肾上腺髓质素受体拮抗剂ADM会促进增加葡萄糖耐受以及胰岛素敏感性。
图1 工作模型
总的来说，研究发现肾上腺髓质素其血浆水平在肥胖介导的糖尿病人类和小鼠中增加，并通过去磷酸化酶PTP1B导致胰岛素受体去磷酸化，用肾上腺髓质素拮抗剂可以治疗小鼠中肥胖导致的胰岛素抵抗。
原文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.adr4731
参考文献
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