劉福君，常李李，王為蘭，李金耀

新疆大學(xué) 生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 新疆生物資源基因工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，烏魯木齊 830046

李金耀 電話：0991- 8583451，電子郵件：ljyxju@xju.edu.cn

2型糖尿病(type 2 diabetes mellitus，T2DM)是一種發(fā)病率高的慢性代謝紊亂疾病，其主要特征是高血糖和胰島素相對缺乏或分泌不足而引起的胰島素抵抗(insulin resistance，IR)。根據(jù)國際糖尿病聯(lián)盟最新發(fā)布的全球糖尿病地圖(第10版)顯示，全球20～79歲人群中糖尿病患病率為10.5%，預(yù)計(jì)到2045年全球?qū)⒂?.83億糖尿病患者，其中，中國糖尿病患病人數(shù)高居第一，嚴(yán)重威脅著人類的健康和生活質(zhì)量[1- 2]。

IR是指體內(nèi)胰島素不能發(fā)揮與其血液濃度成比例的作用來維持血糖正常的狀態(tài)，通常發(fā)生在外周組織，如肝臟、脂肪和骨骼肌等[3- 4]。胰腺分泌的胰島素從門靜脈首先抵達(dá)肝臟，肝臟中的胰島素濃度是其他外周胰島素靶組織的2～4倍。因此，肝臟是胰島素作用的主要靶點(diǎn)之一，在維持葡萄糖輸出(糖異生)和葡萄糖儲存(糖生成)的穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮重要作用。正常生理狀態(tài)下，胰島素能調(diào)節(jié)肝臟中糖原、脂類、蛋白質(zhì)等生物大分子的合成，抑制糖異生，維持血糖穩(wěn)態(tài)[5]。然而，在肝臟IR過程中，胰島素信號通路受到破壞，胰島素不能發(fā)揮正常生理作用，如促進(jìn)糖原合成的能力降低、抑制糖異生能力減弱，造成糖脂代謝紊亂，最終發(fā)展為糖尿病。本文圍繞糖尿病狀態(tài)下糖脂代謝紊亂、氧化應(yīng)激、線粒體功能障礙、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激、炎癥反應(yīng)等特征與肝臟IR發(fā)生的相關(guān)機(jī)制進(jìn)行綜述，肝臟IR的發(fā)生機(jī)制可為糖脂代謝紊亂的治療提供新的理論依據(jù)，為T2DM的治療提供新的作用靶點(diǎn)。

肝臟IR與T2DM

肝臟是糖脂代謝的重要器官，能夠感知并整合營養(yǎng)素、激素和其他刺激物，對體內(nèi)糖脂代謝平衡起到至關(guān)重要的作用[6]。在禁食狀態(tài)下，來自胰腺α細(xì)胞的胰高血糖素和來自腎上腺的糖皮質(zhì)激素可以激活肝臟糖異生和脂肪酸氧化，提供能量供應(yīng)；進(jìn)食后，胰島素會從胰腺β細(xì)胞釋放出來，到達(dá)肝細(xì)胞，抑制糖異生，促進(jìn)糖原合成和新生脂肪生成[7]。另一方面，IR往往導(dǎo)致糖異生和脂肪生成的過度激活，造成高血糖、肝脂肪變性和高脂血癥，這些都是T2DM的典型癥狀。因此，了解肝臟IR調(diào)控網(wǎng)絡(luò)對尋找新的代謝性疾病治療靶點(diǎn)至關(guān)重要。

胰島素是胰島β細(xì)胞分泌的一種肽類激素，通過與細(xì)胞表面胰島素受體結(jié)合發(fā)揮其調(diào)節(jié)全身代謝的作用。胰島素受體屬于受體酪氨酸激酶的一個亞家族，由兩個胞外配體結(jié)合α亞基和兩個胞內(nèi)酪氨酸激酶β亞基組成[8]。胰島素與其受體結(jié)合后，通過拉近α亞基并誘導(dǎo)β亞基介導(dǎo)的酪氨酸殘基的自磷酸化，誘導(dǎo)其構(gòu)象發(fā)生變化，從而導(dǎo)致下游信號分子的磷酸化和活化。肝臟作為胰島素的主要靶器官，由于內(nèi)源性或外源性信號的刺激，導(dǎo)致胰島素轉(zhuǎn)導(dǎo)信號通路異常，胰島素不能發(fā)揮其正常的生理作用，無法調(diào)節(jié)糖原分解和葡萄糖生成，細(xì)胞攝取和利用葡萄糖的效率降低，引發(fā)肝臟IR[9- 10]。

肝臟IR與機(jī)體糖代謝相關(guān)信號通路

葡萄糖和脂質(zhì)穩(wěn)態(tài)是維持機(jī)體健康的關(guān)鍵。肝臟主要通過胰島素信號通路控制糖異生和糖原合成維持血糖穩(wěn)態(tài)。肝臟中的胰島素信號是由胰島素與胰島素受體的結(jié)合向胰島素受體底物發(fā)出信號，后者激活多種下游通路調(diào)節(jié)肝功能。

胰島素受體底物1(insulin receptor substrate- 1，IRS- 1)/磷脂酰肌醇3-激酶(phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K)/蛋白激酶B(protein kinase B，AKT/PKB)途徑是胰島素作用的經(jīng)典途徑。IRS酪氨酸(Tyr612)磷酸化后與PI3K結(jié)合促進(jìn)AKT蘇氨酸(Thr308)和絲氨酸(Ser473)磷酸化[11]。PI3K是一個脂質(zhì)激酶家族，在葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)、代謝調(diào)節(jié)等過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用[12]。AKT在調(diào)節(jié)胰島素信號傳導(dǎo)的代謝效應(yīng)方面發(fā)揮關(guān)鍵作用，能促進(jìn)肝臟葡萄糖攝取和糖原合成[13]?；罨腁KT通過磷酸化使轉(zhuǎn)錄因子叉頭盒蛋白O1(forkhead box protein O1，F(xiàn)oxO1)失活，將其排除在細(xì)胞核外，導(dǎo)致糖異生過程中關(guān)鍵限速酶的表達(dá)降低[14]。

糖異生的速率主要受磷酸烯醇丙酮酸羧激酶(phosphoenolpyruvate carboxykinase，PEPCK)、葡萄糖- 6-磷酸酶(glucose- 6-phosphatase，G6Pase)和丙酮酸羧化酶(pyruvate carboxylase，PC)等酶的調(diào)節(jié)[15]。血糖水平在很大程度上取決于肝臟葡萄糖/糖原轉(zhuǎn)換率，糖原合酶(glycogen synthase，GS)和糖原合酶激酶- 3(glycogen synthase kinase- 3 β，GSK- 3β)是這個過程的限速酶[16]。胰島素通過IRS- 1/PI3K/AKT途徑抑制GSK- 3β的表達(dá)，使GS表達(dá)量升高，促進(jìn)糖原合成[13]。在IR期間，肝臟IRS- 1/PI3K/AKT途徑受到抑制，AKT的磷酸化降低，導(dǎo)致GSK- 3β激活，干擾糖原合成。白藜蘆醇，又稱虎杖甙，是虎杖的主要活性成分，被用于保健品、藥品領(lǐng)域。有研究發(fā)現(xiàn)白藜蘆醇顯著增加糖尿病大鼠肝臟中GCK、LDLR、磷酸化GSK- 3β、磷酸化IRS水平，降低G6Pase和甾醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白(sterol regulatory element binding protein，SREBP-1c)的表達(dá)，其降糖機(jī)制與Akt通路的激活有關(guān)[17]。施今墨對藥配方通過上調(diào)T2DM大鼠肝組織中PI3K、AKT、GSK- 3β磷酸化的表達(dá)以增強(qiáng)肝臟胰島素 PI3K/AKT/GSK- 3β信號通路的轉(zhuǎn)導(dǎo)效應(yīng)，從而起到增加肝細(xì)胞中的糖原生成，減輕IR，降低血糖的作用[18]。

肝臟IR與機(jī)體脂代謝相關(guān)信號通路

糖尿病狀態(tài)下肝臟脂代謝紊亂主要是由于脂肪儲存(脂肪酸攝取和脂肪從頭生成)和脂肪去除(脂肪酸β-氧化)之間的不平衡引起的[19]。

IR加速脂肪組織分解，增加血液中游離脂肪酸(free fatty acids，F(xiàn)FA)流入肝臟[20]。由于長期暴露于高水平FFA中，導(dǎo)致脂質(zhì)中間產(chǎn)物二酰甘油(diacylglycerol，DAG)積累，從而激活蛋白激酶C(protein kinase C，PKC)，抑制IRS- 1(Tyr612)的磷酸化加重肝臟IR[21]。此外，葡萄糖和脂肪酸作為能量供應(yīng)的競爭，隨著FFA水平升高，抑制肝臟葡萄糖的攝取，肝臟乙酰輔酶A含量升高，進(jìn)而激活糖異生酶，啟動糖異生過程，增加血液中葡萄糖含量[22]。

胰島素參與肝臟的新生脂肪生成，IR會過度刺激脂質(zhì)的從頭合成(de novo lipogenesis，DNL)，導(dǎo)致肝臟脂質(zhì)異位沉積，這一過程受一系列酶促反應(yīng)調(diào)控。越來越多的證據(jù)表明AKT/哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target protein of rapamycin，mTOR)/SREBP- 1c信號通路是調(diào)節(jié)肝臟DNL的關(guān)鍵途徑[23]。胰島素信號途徑激活A(yù)KT，增加其下游效應(yīng)器mTOR的活性，然后通過整合CREB調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄輔激活因子2(CRTC2)促進(jìn)DNL的重要轉(zhuǎn)錄因子SREBP- 1c的激活[24- 25]，后者通過與脂肪酸合成酶(fatty acid synthetase，F(xiàn)AS)、乙酰輔酶A羧化酶(acetyl CoA carboxylase，ACC)和硬脂酰輔酶A脫羧酶(stearoyl COA decarboxylase，SCD-1)等靶基因結(jié)合，促進(jìn)脂肪酸和甘油三酯的生物合成[26]。

肝臟中脂質(zhì)積聚可能是脂肪酸β-氧化降低引起的，參與脂肪酸β-氧化的幾個關(guān)鍵因子包括氧化物酶體增殖物激活受體α(peroxisome proliferator-activated receptor α，PPARα)、成纖維細(xì)胞生長因子21(fibroblast growth factor 21，F(xiàn)GF21)、肉堿棕櫚酰轉(zhuǎn)移酶1α(carnitine palmitoyltransferase 1 α，CTP1α)[27]。PPARα作為肝臟中脂質(zhì)傳感器和脂肪酸β-氧化的主要調(diào)節(jié)因子，對脂肪酸氧化、攝取等靶基因進(jìn)行轉(zhuǎn)錄調(diào)控[28- 29]。PPARα能激活肉堿棕櫚酰轉(zhuǎn)移酶- 1(CTP1)，從而促進(jìn)脂肪酸進(jìn)入線粒體并氧化。當(dāng)PPARα通路受損，脂肪酸β-氧化降低，脂質(zhì)在肝臟積聚，導(dǎo)致IR。

香峰傳統(tǒng)上被用作治療焦慮、失眠和老年癡呆癥，有研究表明，香峰提取物ALS-L1023可能通過激活PPARα信號通路降低T2DM小鼠脂肪組織質(zhì)量和肝臟脂質(zhì)水平，從而改善肥胖、糖代謝受損和IR[30]。鹽酸氟西汀是一種選擇性5-羥色胺再攝取抑制劑，是臨床治療中最常用的抗抑郁藥。研究發(fā)現(xiàn)，它能夠通過上調(diào)PPARγ，F(xiàn)AS、LPL，下調(diào)SREBP- 1c、GSK- 3β、G6PC、PEPCK、FOXO1的表達(dá)，抑制PI3K/AKT信號通路調(diào)控糖尿病大鼠的糖脂代謝[31]。魏菲靈A(Withaferin A，WA)是冬蟲夏草植物中提取的一種生物活性成分，在減輕多種代謝疾病方面具有較好的作用[32]。WA通過提高抗氧化酶活性，改善T2DM小鼠肝臟氧化功能，增加肝臟PPAR、脂肪酸轉(zhuǎn)移酶、FAS、CPT1及糖異生相關(guān)激酶mRNA的表達(dá)，減輕IR，為開發(fā)新型IR治療藥物提供候選材料。

肝臟IR與機(jī)體氧化應(yīng)激相關(guān)信號通路

氧化應(yīng)激作為T2DM發(fā)病的主要因素，重要參與了IR的形成[33]。氧化應(yīng)激通常被認(rèn)為是一種由基因表達(dá)改變引起的失衡。核因子E2相關(guān)因子2(nuclear factor-erythroid- 2-related factor 2，Nrf2)與kelch樣ECH相關(guān)蛋白1(kelch-like ECH associated protein 1，keap1)緊密相互作用，keap1是一種重要的轉(zhuǎn)錄因子，負(fù)責(zé)誘導(dǎo)Ⅱ期抗氧化酶，如血紅素加氧酶- 1(heme oxygenase- 1，HO- 1)、谷胱甘肽過氧化物酶(glutathione peroxidase，GSH-Px)、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)和過氧化氫酶(catalase，CAT)等的轉(zhuǎn)錄，在抗氧化反應(yīng)和葡萄糖代謝中起關(guān)鍵作用[34]。研究證實(shí)keap1-Nrf2系統(tǒng)是預(yù)防糖尿病發(fā)病的關(guān)鍵靶點(diǎn)，Nrf2缺失會增加血糖水平，惡化葡萄糖不耐受，損害胰島素信號。

當(dāng)氧化劑的產(chǎn)生超過細(xì)胞和血漿中的抗氧化能力時，氧化應(yīng)激狀態(tài)就會出現(xiàn)。氧化劑過量的兩個重要機(jī)制是：(1)能量過剩條件下線粒體過氧化氫和超氧離子的過量產(chǎn)生[35]；(2)增強(qiáng)細(xì)胞NADPH氧化酶的激活[36]。細(xì)胞內(nèi)活性氧(reactive oxygen species，ROS)的含量反映了細(xì)胞的氧化應(yīng)激水平[37]。肝臟含有豐富的抗氧化防御系統(tǒng)，包括谷胱甘肽、維生素C等化學(xué)物質(zhì)，以及CAT、GSH-Px、SOD等，但過量ROS破壞了抗氧化防御，加重了肝損傷[38- 39]。

細(xì)胞內(nèi)的大多數(shù)ROS是超氧化物歧化酶降解超氧化物的產(chǎn)物。在IR狀態(tài)下，血液中葡萄糖、FFA水平增加，線粒體過度活躍制造ATP，產(chǎn)生更多的ROS，破壞細(xì)胞的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，且誘導(dǎo)線粒體氧化應(yīng)激[40]。NADPH氧化酶4(NADPH oxidase 4，NOX4)是一種產(chǎn)生ROS的強(qiáng)氧化酶。在IR狀態(tài)下，高濃度胰島素使PI3激酶的信號通路發(fā)生改變，PI3激酶不能磷酸化PIP2而刺激胰島素信號傳導(dǎo)，而是磷酸化Rac，進(jìn)而增強(qiáng)NOX4的活性，使ROS水平升高[41]。

ROS的過量產(chǎn)生以及抗氧化酶防御能力的降低激活多種應(yīng)激敏感途徑，如c-Jun N末端激酶(C-Jun N-terminal kinase，JNK)、細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶(extracellular regulated protein kinase，ERK1)和IκB激酶β(IκB kinaseβ，IKKβ)，它們通過激活I(lǐng)RS- 1(Ser307)磷酸化并抑制IRS- 1(Tyr612)磷酸化，降低胰島素依賴性PI3K-AKT信號，阻斷胰島素信號傳導(dǎo)且增加肝內(nèi)甘油三酯儲存[42]。胰島β細(xì)胞對ROS敏感，過量的ROS導(dǎo)致β細(xì)胞功能障礙、細(xì)胞凋亡，這可能與缺乏CAT、GSH-Px和SOD等抗氧化酶有關(guān)[43]。

紫檀芪，一種白藜蘆醇的甲氧氧基化類似物，能逆轉(zhuǎn)棕櫚酸誘導(dǎo)的HepG2細(xì)胞IR，降低細(xì)胞中NADPH氧化酶3的表達(dá)來阻止ROS的形成和氧化脂質(zhì)損傷，降低G6Pase、PEPCK和PC的基因表達(dá)，逆轉(zhuǎn)CREB、FOXO1、PGC1α、JNK的激活，還通過降低轉(zhuǎn)錄因子SREBP- 1c和PPARα的表達(dá)來減少脂質(zhì)積聚[44]。中藥津力達(dá)顆粒在臨床用于治療T2DM氣陰兩虛證，其主要作用機(jī)制是通過增強(qiáng)IR大鼠肝臟的抗氧化能力，抑制肝臟組織中JNK及IRS- 1的磷酸化，激活A(yù)kt，從而改善胰島素信號的轉(zhuǎn)導(dǎo)[45]。

肝臟IR與機(jī)體線粒體功能障礙相關(guān)信號通路

線粒體作為一種重要的細(xì)胞器，通過代謝營養(yǎng)物質(zhì)在維持細(xì)胞ROS穩(wěn)態(tài)、脂肪酸氧化、ATP產(chǎn)生中發(fā)揮重要作用[46- 47]。葡萄糖和脂質(zhì)代謝在很大程度上依賴于線粒體在細(xì)胞中產(chǎn)生能量。胰島素作為一種合成代謝激素，可調(diào)節(jié)線粒體功能[48]。

在IR狀態(tài)，高濃度FFA使線粒體ROS的產(chǎn)生和釋放增加，產(chǎn)生線粒體氧化應(yīng)激，損害線粒體DNA、膜成分中的蛋白質(zhì)和脂質(zhì)，造成線粒體功能障礙[49]。由此產(chǎn)生的線粒體功能障礙反過來又增加了ROS的產(chǎn)生，導(dǎo)致了一個惡性循環(huán)，加重IR。過量ROS還能通過激活線粒體裂變相關(guān)蛋白(Drp1/Fis1等)，影響線粒體的生物發(fā)生，進(jìn)而增加p38 MAPK表達(dá)，下調(diào)IRS- 1和AKT功能，抑制葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白1/4向細(xì)胞膜的移位，增強(qiáng)IR[50- 51]。此外，粒體功能障礙使脂肪酸氧化受損，導(dǎo)致脂肪酸代謝產(chǎn)物DAG、神經(jīng)酰胺和長鏈脂肪酰輔酶A的積累，激活PKC[52- 53]，包括PKC-β、δ和θ，增加IRS蛋白的絲氨酸磷酸化，導(dǎo)致胰島素信號傳導(dǎo)受損和肝臟脂肪變性。鞘氨醇1-磷酸(sphingosine 1-phosphate，S1P)是一種重要的脂質(zhì)分子，在許多生物過程中起著重要的作用，在糖尿病動物模型和糖尿病患者中，S1P可減少線粒體ROS的產(chǎn)生，導(dǎo)致胰島素信號和葡萄糖攝取的上調(diào)[54]。Imeglimin為一種新型口服降糖藥物，其治療T2DM作用機(jī)制是通過增強(qiáng)線粒體脂肪酸氧化，減少活性氧的產(chǎn)生，促進(jìn)線粒體功能，進(jìn)而改善T2DM肝臟胰島素信號，減少肝臟脂肪變性，增強(qiáng)胰島素敏感性[55]。

肝臟IR與機(jī)體內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激相關(guān)信號通路

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是真核細(xì)胞中最大的細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞器之一，在鈣儲存、脂質(zhì)合成(膽固醇、磷脂、甘油三酯和甾醇)和蛋白質(zhì)折疊等方面發(fā)揮重要作用[56]。肝臟中豐富的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)對各種刺激都很敏感，包括葡萄糖和脂質(zhì)紊亂[57]，而內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激可能影響線粒體功能[58]。肝臟內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，主要激活活化轉(zhuǎn)錄因子6(activating transcription factor 6，ATF6)的同源物CREBH，增加糖異生基因以及炎癥標(biāo)志物的表達(dá)[59]。IR狀態(tài)下，高糖高脂誘導(dǎo)的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激引起線粒體基質(zhì)中Ca2+離子的極端流動，導(dǎo)致線粒體氧化應(yīng)激和線粒體功能障礙，造成細(xì)胞對胰島素的反應(yīng)受損[60]。同時，高糖高脂誘發(fā)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激可激活PERK-eIF2α途徑，進(jìn)而激活SREBP- 1c，增加脂肪生成和脂質(zhì)積累[61- 62]。該途徑還可能通過增加肝臟極低密度脂蛋白受體的表達(dá)，促進(jìn)脂蛋白向肝臟的運(yùn)輸，從而促進(jìn)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激誘導(dǎo)的肝脂肪變性[63]。另外，IR會干擾肝細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能，導(dǎo)致蛋白質(zhì)未折疊或錯折疊，激活未折疊蛋白反應(yīng)(unfolded protein reaction，UPR)[64]。UPR使肌醇需要酶1(inositol require enzyme 1，IRE- 1)與葡萄糖調(diào)節(jié)蛋白78(glucose regulatory protein 78，GRP- 78)/結(jié)合免疫球蛋白(binding immunoglobulin，BIP)分離而激活[65]。IRE- 1可激活JNK和/或IκB激酶(IκB kinase，IKK)活性來抑制胰島素受體信號傳導(dǎo)。

富含α亞麻酸的亞麻籽油(α-linolenic acid-rich flaxseed oil，ALA-FO)可改善高脂肪飲食小鼠IR、血脂異常和炎癥反應(yīng)，研究發(fā)現(xiàn)，AKA-FO通過調(diào)節(jié)ALA及其長鏈n- 3脂肪酸在肝臟脂質(zhì)組分中的特異性位置，增強(qiáng)胰島素刺激的肝臟IRS- 1、AKT的磷酸化，有效地改善了小鼠肝臟脂肪變性和IR，同時，在小鼠肝臟中觀察到ALA及其長鏈n- 3脂肪酸在血漿和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的差異沉積，ALA-FO可逆轉(zhuǎn)T2DM小鼠內(nèi)質(zhì)網(wǎng)未折疊蛋白反應(yīng)[66]，有望開發(fā)成改善IR的保健品或新藥。利拉魯肽是一種胰高糖素樣肽類似物治療T2DM藥物，研究發(fā)現(xiàn)，它能夠抑制肝臟內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激GRP78/JNK信號途徑改善HFD大鼠IR和肝臟脂質(zhì)沉積[67]。

肝臟IR與機(jī)體炎癥相關(guān)信號通路

代謝性炎癥是肝臟IR和T2DM發(fā)生的主要驅(qū)動力之一。肝臟巨噬細(xì)胞被認(rèn)為是肝臟炎癥的主要初始驅(qū)動因子。巨噬細(xì)胞在功能上可分為兩種異質(zhì)表型，M1、M2。M1巨噬細(xì)胞可被促炎因子(如LPS)刺激，以促進(jìn)炎癥細(xì)胞因子的產(chǎn)生，從而產(chǎn)生強(qiáng)烈的殺傷微生物和腫瘤活性。M2巨噬細(xì)胞可被IL- 4激活，參與組織重塑和免疫調(diào)節(jié)過程[68]。在正常情況下，M1和M2表型之間的平衡由調(diào)節(jié)基因維持。然而，慢性炎癥、肥胖、T2DM和IR，可改變這種平衡，增加M1/M2比率。研究表明，M2巨噬細(xì)胞通過促進(jìn)M1巨噬細(xì)胞凋亡來防止高脂引起的炎癥和肝細(xì)胞損傷。因此，通過限制M1功能和/或改善M2活化來調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞極化的藥物可能是炎癥、IR的新策略。吡非尼酮是美國食品藥品監(jiān)督管理局批準(zhǔn)的治療特發(fā)性肺纖維化的藥物。有研究表明，吡非尼酮能顯著減少HFD飲食小鼠的總巨噬細(xì)胞和M1巨噬細(xì)胞的數(shù)量，同時增加M2巨噬細(xì)胞的比例，誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞從M1型向M2型動態(tài)轉(zhuǎn)移，從而提高M(jìn)1/M2比值，減輕IR[69]。

JNK和NF-κB信號通路參與炎癥反應(yīng)，在糖代謝受損和胰島素生成中起著關(guān)鍵作用，與IR密切相關(guān)[70]。在IR狀態(tài)下，高濃度的胰島素和FFA可促進(jìn)M1型巨噬細(xì)胞的激活，從而驅(qū)動炎癥反應(yīng)，分泌趨化因子(MCP- 1)和TNF-α、IL- 6等促炎介質(zhì)，招募循環(huán)M1型巨噬細(xì)胞，直接引發(fā)炎癥信號級聯(lián)[71]，激活肝臟中Toll樣受體4(toll like receptor 4，TLR4)，進(jìn)而激活JNK、NF-κB信號通路；激活的JNK通過降低IRS- 1(Tyr612)的磷酸化，增加IRS- 1(Ser301)磷酸化抑制胰島素受體的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)；激活的NF-κB通過損害IRS- 1和葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白2表達(dá)，最終導(dǎo)致肝胰島素敏感性受損，加重IR，觸發(fā)T2DM的發(fā)生[72- 73]。

肝臟IR與miRNA

miRNA是由長度為20～22個核苷酸組成的內(nèi)源性和調(diào)控性的小型非編碼單鏈RNA，通過堿基配對靶向mRNA 3’-非翻譯區(qū)(3’-UTRs)在轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)基因表達(dá)[74- 75]，參與mRNA降解、翻譯抑制和染色質(zhì)修飾。研究表明，miRNAs通過多種信號途徑調(diào)節(jié)IR和葡萄糖穩(wěn)態(tài)[76]。在T2DM大鼠的脂肪、肝臟和肌肉等胰島素靶組織中，已觀察到相關(guān)miRNA的異常表達(dá)。研究表明，分布在體液中的循環(huán)miRNA在病理?xiàng)l件下表現(xiàn)出不同的表達(dá)模式，一些研究已經(jīng)提出利用循環(huán)miRNA診斷疾病。

在近年的研究中，miR- 375[77]、miR- 152[78]、miR- 338[79]和miR- 181b[80]等miRNA已被確定與糖尿病和其他代謝紊亂性疾病密切相關(guān)，在肝臟IR中，通過調(diào)節(jié)胰島素信號通路中特定靶基因介導(dǎo)糖原合成。研究表明，在IR的LO2肝細(xì)胞中，miR- 191的表達(dá)增加降低了IRS- 1的表達(dá)及其下游AKT的激活，誘導(dǎo)了葡萄糖攝取和糖原水平的降低，從而參與IR[81]。糖尿病患者肝臟miR- 199a- 5p水平增加，使自噬相關(guān)蛋白14(autophagy-related protein 14，ATG14)的表達(dá)降低并抑制自噬，ATG14是參與自噬啟動的最重要調(diào)控因子，其功能的缺失導(dǎo)致小鼠肝臟中甘油三酯水平的升高，進(jìn)而導(dǎo)致肝臟胰島素敏感性的下調(diào)并最終導(dǎo)致IR[82]。T2DM患者肝臟中miR- 181b- 5p水平均顯著降低，早期生長反應(yīng)1(early growth response 1，EGR1)是miR- 181b- 5p的下游靶點(diǎn)，miR- 181b- 5p通過靶向EGR1提高PTEN的表達(dá)，PTEN是PI3K/AKT信號的抑制因子，可導(dǎo)致AKT/GSK胰島素信號受損，糖原含量降低[83]。肥胖小鼠和人類肝臟中miR- 592的表達(dá)顯著降低，miR- 592能夠通過與FoxO1的3’-非翻譯區(qū)(3’-UTR)結(jié)合來抑制其mRNA和蛋白的表達(dá)，造成肥胖小鼠血糖水平升高、糖異生增強(qiáng)和胰島素敏感性降低[84]。miR- 27a/b在糖尿病小鼠肝臟中的表達(dá)顯著降低，miR- 27a/b通過結(jié)合其3’-UTR抑制FoxO1的表達(dá)，然后下調(diào)G6pase和PEPCK水平，降低肝臟葡萄糖輸出量[85]。這些研究提示，miRNA可以通過靶向重要的胰島素及代謝通路調(diào)控蛋白，參與肝臟IR發(fā)生過程，可能成為治療代謝紊亂的新靶點(diǎn)。

肝臟IR相關(guān)受體

Fas細(xì)胞表面死亡受體是一種細(xì)胞表面糖蛋白，屬于腫瘤壞死因子受體超家族，在大多數(shù)組織中呈組成性表達(dá)。研究表明，F(xiàn)as受體能調(diào)控肝線粒體凋亡代謝，F(xiàn)as受體在肝臟中過度表達(dá)，通過BH3相互作用域死亡激動劑(BH3 interacting-domain death agonist，BID)損傷脂肪酸氧化、線粒體呼吸、促進(jìn)肝臟脂質(zhì)積聚和IR的線粒體呼吸復(fù)合物的豐度。肝細(xì)胞特異性敲除Fas受體可改善線粒體功能，改善高脂飲食誘導(dǎo)的肝脂肪變性、糖耐量和IR。Fas受體成為治療IR的一個潛在的新靶點(diǎn)[86]。甲酰肽受體(formyl peptide receptor，F(xiàn)PR)2是屬于FPR家族的一種趨化性受體，F(xiàn)PR2在宿主免疫應(yīng)答和炎癥相關(guān)疾病中起重要作用。在高脂肪飲食誘導(dǎo)的肥胖小鼠和db/db小鼠的白色脂肪組織中Fpr2表達(dá)升高，F(xiàn)pr2基因缺失可通過調(diào)節(jié)肌肉能量消耗、巨噬細(xì)胞趨化性和M1極化，減輕高脂肪飲食誘導(dǎo)的肥胖、IR、高血糖、高脂血癥和肝脂肪變性[87]。大麻素受體1型(cannabinoid receptor type- 1，CB1)參與LPS介導(dǎo)的炎癥和IR，激活CB1可促進(jìn)炎癥，增加食物攝入量，并損害胰島素信號。CB1激活通過IRS- 1(Ser307)磷酸化抑制胰島素信號，降低肝胰島素降解酶蛋白水平，改變胰島素清除率[88]。低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白1(low-density lipoprotein receptor-related protein 1，LRP1)是一種內(nèi)吞性受體，參與清除循環(huán)中的乳糜微粒殘留物，參與胰島素受體的轉(zhuǎn)運(yùn)和細(xì)胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，在肝臟脂質(zhì)代謝中起關(guān)鍵作用。此外，LRP1還具有抑制或維持巨噬細(xì)胞炎癥的潛力[89]。孕烷X受體(pregnane X receptor，PXR)是一種核受體，是專門用于感應(yīng)外源性暴露，調(diào)節(jié)藥物代謝酶和轉(zhuǎn)運(yùn)體。有研究顯示配體激活的PXR能夠調(diào)節(jié)肝臟糖脂代謝，影響全身代謝穩(wěn)態(tài)。PXR與FoxO1相互作用并抑制FoxO1介導(dǎo)的糖異生基因的激活，使PEPCK和G6Pase的表達(dá)降低[90]。

為了讓大家更好地理解肝臟IR相關(guān)的氧化應(yīng)激、線粒體功能障礙、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激、慢性炎癥、非編碼RNA等分子生物學(xué)機(jī)制，我們特別繪制了糖尿病狀態(tài)下肝臟胰島素抵抗作用機(jī)制圖(圖1)，供大家參考。

結(jié) 語

IR是T2DM發(fā)生、發(fā)展的主要病因之一，其發(fā)病機(jī)制尚未完全闡明。肝臟作為胰島素作用的主要靶器官及糖脂代謝的重要器官，在全身性IR的發(fā)生、發(fā)展中起著舉足輕重的作用。深入闡明肝臟IR發(fā)生的分子生物學(xué)機(jī)制，可以有助于以IR為基本病理特征的T2DM疾病的預(yù)防與診治，進(jìn)一步確立以防治IR為靶目標(biāo)的新理念。近年來，與肝臟IR相關(guān)的氧化應(yīng)激、線粒體功能障礙、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激、慢性炎癥、非編碼RNA等分子生物學(xué)機(jī)制研究為T2DM治療提供了重要靶點(diǎn)；有望在未來臨床研究中開發(fā)和實(shí)施更具有針對性的藥物和方法來實(shí)現(xiàn)對糖尿病患者的治療。

圖1 糖尿病狀態(tài)下肝臟胰島素抵抗作用機(jī)制