□常永娜　王永亮（.長沙醫(yī)學(xué)院解剖學(xué)教研室湖南長沙409；.右江民族醫(yī)學(xué)院體育部廣西百色533000）

AMPK 與肝臟胰島素抵抗（IR）關(guān)系的研究進(jìn)展

□常永娜1王永亮2（1.長沙醫(yī)學(xué)院解剖學(xué)教研室湖南長沙410219；2.右江民族醫(yī)學(xué)院體育部廣西百色533000）

腺苷酸grrfdefd活化蛋白激酶（AMPK）作為一種重要的蛋白激酶參與多種代謝過程，同時介導(dǎo)了細(xì)胞對營養(yǎng)和環(huán)境變化的適應(yīng)，被稱為“能量感受器”。它能夠被運動中AMP/ATP的比值變化所激活，并能改善肝臟胰島素抵抗。單磷酸腺苷（AMP）激活的蛋白激酶（AMPK）作為全身能量平衡的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因素已成為胰島素抵抗研究的熱點。

AMPK肝臟IR

1、AMPK的生理功能

AMPK是一個異源三聚體蛋白，由α、β、γ3個亞基構(gòu)成。3個亞基均為AMPK活性所必需，每個亞基都有不同的亞型。α亞基的分子量是63ku，β亞基的分子量是38ku，而γ亞基的分子量在不同亞單位中又各不相同。AMPK由兩個α亞單位（α1、α2）、兩個β亞單位（β1、β2）和3個γ（γ1、γ2、γ3）亞單位組成，其中的α亞基主要起催化作用，β和γ亞基的作用是維持三聚體穩(wěn)定性和作用底物特異性。目前已知12種可能的AMPK三聚體，其不同的生理調(diào)節(jié)功能是當(dāng)前研究的熱點。通過不同的研究發(fā)現(xiàn)AMPK廣泛存在于肝臟、胰腺、骨骼肌和脂肪組織中，具有以下重要的生理功能。

1.1、AMPK在運動骨骼肌中的生理作用

長期的鍛煉能增加胰島素的敏感性和骨骼肌葡萄糖的攝取。有證據(jù)表明AMPKα2的激活是運動療法的降糖作用機(jī)制之一。許多研究表明AMPK是骨骼肌能量——感受/信號系統(tǒng)中非常重要的信號蛋白。在Wojtaszewski的研究中發(fā)現(xiàn)用針刺活檢股外側(cè)肌組織，在低強度運動時AMPK活性無顯著的變化，但在增加3倍左右運動時AMPKα2活性增加。所以，骨骼肌在運動時AMPK的活性是增加的，并且增加程度與運動強度呈正相關(guān)。當(dāng)肌肉收縮時AMPK被激活的機(jī)制應(yīng)該與AMP/ATP的升高有關(guān)。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)在離體的肌肉中，由于痙攣收縮刺激的AMPKα2活性增加可以導(dǎo)致葡萄糖攝取的增加，如果抑制AMPKα2的活性則可抑制葡萄糖的攝?。涣硗饣铙w大鼠運動時可導(dǎo)致肌肉中AMPKα2的活性增加同時也可使葡萄糖的攝取量增加，而且兩者存在劑量依賴關(guān)系，但是AMPKα2的活性無改變。

1.2、AMPK和胰島素

研究發(fā)現(xiàn)胰島素抵抗動物模型中，將AMPK激活能明顯改善代謝，它的降糖作用也不受胰島素抵抗的影響，而且不通過胰島素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，說明AMPK與胰島素有不同的降糖作用機(jī)制。通過不同濃度葡糖孵育的胰島細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)，胰島素的分泌和AMPK的激活呈負(fù)相關(guān)，表明低葡萄糖的濃度應(yīng)該是通過提高細(xì)胞內(nèi)AMP/ATP的比例來激活A(yù)MPK，從而抑制胰島素的分泌。

1.3、AMPK的改善和IR的可能機(jī)制

2型糖尿病的特征是空腹高血糖和餐后血糖濃度升高。空腹血糖產(chǎn)生的主要原因是肝糖增多，其中原因包括肝臟IR。目前有許多研究證明，AMPK的激活是降低空腹高血糖的有效機(jī)制，其中AMPK的激活物AICAR和二甲雙胍在離體肝臟中可抑制糖異生。還有研究發(fā)現(xiàn)選擇性AMPK抑制劑-復(fù)合物C可以逆轉(zhuǎn)二甲雙胍對小鼠肝細(xì)胞葡萄糖產(chǎn)生的抑制效果，從而表明AMPK對肝臟葡萄糖的產(chǎn)生有直接的抑制作用。另外，長期訓(xùn)練也可以使機(jī)體的胰島素敏感性升高，有研究發(fā)現(xiàn)AMPK在此過程中也起著非常重要的作用，其機(jī)制可能是通過增加和糖轉(zhuǎn)運有關(guān)的蛋白的表達(dá)來提高胰島素的敏感性。

（1）葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白（GLUT）4轉(zhuǎn)位的增加增強肌肉對胰島素的反應(yīng)。

骨胳肌是葡萄糖利用的主要外周組織，葡萄糖進(jìn)入骨胳肌細(xì)胞需要細(xì)胞膜上的GLUT4直接參與，而且是葡萄糖被利用的限速步驟之一。而胰島素介導(dǎo)的葡萄糖攝取和利用在2型糖尿病患者中顯著降低。Koistinen等通過對2型糖尿病患者和正常對照組進(jìn)行的體外試驗顯示，AICAR可通過增加細(xì)胞表面GLUT4的量，增加葡萄糖的轉(zhuǎn)運。在運動和缺氧時，細(xì)胞內(nèi)的ATP被消耗，AMP的增加激活了AMPK，使其通過一系列的途徑作用于細(xì)胞內(nèi)，使得細(xì)胞內(nèi)的GLUT4轉(zhuǎn)位至細(xì)胞膜上，進(jìn)而增加骨骼肌細(xì)胞對葡萄糖的攝取和利用，來彌補細(xì)胞內(nèi)ATP的不足。MacLean對幾種轉(zhuǎn)基因鼠的研究發(fā)現(xiàn)，運動可以增加GLUT4的基因表達(dá)，和AMPK誘導(dǎo)GLUT4基因表達(dá)所用的時間以及所作用的啟動子基本一致，進(jìn)一步證明了運動是通過AMPK來增加GLUT4的表達(dá)，使其改善胰島素的敏感性。

（2）二甲雙胍對IR的改善。

研究發(fā)現(xiàn)，通過活化AMPK可以實現(xiàn)二甲雙胍對IR部分的改善。因為AMPK可抑制胰島素的分泌，所以認(rèn)為二甲雙胍可迅速抑制體內(nèi)的胰島素分泌。二甲雙胍降低血漿胰島素水平可能通過改善胰島素抵抗，或是部分抑制肝糖的輸出。不同的研究發(fā)現(xiàn)，不管是在體外分離的人胰島細(xì)胞還是在灌注的大鼠胰腺，二甲雙胍都可增強高濃度（16.7mmol/L）葡萄糖刺激下的胰島素分泌。從而表明，這些藥物的正向作用超過了激活A(yù)MPK后所帶來的抑制作用。Zang等通過研究發(fā)現(xiàn)，二甲雙胍不但能活化AMPKα2，而且磷酸化ACC79位點蘇氨酸進(jìn)而抑制ACC的活性，使肝細(xì)胞內(nèi)TG和膽固醇的含量降低；以上研究表明，二甲雙胍可以通過抑制肝臟的糖異生，來降低肝糖輸出，以促進(jìn)骨骼肌、脂肪等組織對葡萄糖的攝取和利用，從而促進(jìn)INS與其受體的結(jié)合，活化酪氨酸激酶，促進(jìn)糖原合成酶的活性和GLUT4的轉(zhuǎn)位，降低血漿FFA，使胰島素的敏感性得到改善。

（3）抑制糖異生、促進(jìn)糖原合成。

Bergeron直接將AICAR注入活體大鼠，結(jié)果發(fā)現(xiàn)AMPK活性提高了80%，完全抑制了肝臟葡萄糖的生成，從而證明了AMPK與糖異生之間的關(guān)系。另外，AMPK也可調(diào)節(jié)糖原的合成。把大鼠肝細(xì)胞與蛋白激酶抑制劑（5-Iodotu-bercidin）一同培養(yǎng)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)糖原合成酶的活性以及糖原合成量均顯著提高（Fluckiger-Isler，1993）。相關(guān)研究表明，AMPK調(diào)節(jié)糖代謝的短期效可能是直接磷酸化代謝途徑中的一些酶，而它的長期效應(yīng)則是對調(diào)節(jié)基因表達(dá)起重要作用。在許多細(xì)胞中基因的表達(dá)都可由AMPK來調(diào)節(jié)，其中AMPK介導(dǎo)的肝臟中基因表達(dá)的變化在調(diào)節(jié)肝糖生成過程中起著非常重要的作用。位于肝臟細(xì)胞中的AMPK被激活后可引起脂肪酸合成酶、PEPCK、G-6-Pase基因表達(dá)的下降。在肝臟、小腸及內(nèi)分泌腺中，肝細(xì)胞核因子4ɑ是一種轉(zhuǎn)錄因子，其對參與能量代謝酶的基因表達(dá)起調(diào)節(jié)作用，Leff通過研究發(fā)現(xiàn)，AMPK激動劑AICAR可調(diào)節(jié)肝細(xì)胞核因子4的活性，AICAR也可引起很多種肝細(xì)胞核因子4靶基因表達(dá)的下調(diào)，進(jìn)而改善糖脂代謝。

總之，AMPK是能量代謝的重要因子，其通過不依賴于胰島素作用的機(jī)制而增加骨骼肌中葡糖糖的轉(zhuǎn)運和脂肪酸的氧化，也可直接參與糖酵解的調(diào)節(jié)，進(jìn)而抑制糖元合成和糖異生。AMPK已經(jīng)廣泛介入了機(jī)體主要糖脂代謝組織的代謝過程，應(yīng)該會成為防治2型糖尿病的一個新靶點。

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2012年湖南省高?？蒲许椖?，湘財教指［2012］79號-12C0526。