鞘氨醇激酶在糖代謝調(diào)控中的作用研究.pdf

1、鞘磷脂代謝產(chǎn)物及其相關(guān)的代謝酶在糖代謝調(diào)控中的作用受到了廣泛關(guān)注。鞘磷脂的主要代謝產(chǎn)物有神經(jīng)酰胺(ceramide，Cer)、鞘氨醇(sphingosine，Sph)和1-磷酸鞘氨醇(sphingosine 1-phosphate，S1P)等，這些代謝產(chǎn)物及相關(guān)的代謝酶幾乎參與了糖代謝的各個(gè)方面，如促進(jìn)葡萄糖的吸收和代謝，導(dǎo)致胰島素抵抗和促進(jìn)胰島素分泌等。Cer/Sph和S1P之間構(gòu)成了一個(gè)重要的代謝平衡體，它們之間的動(dòng)態(tài)平衡與細(xì)胞的生

2、存、死亡和生命活動(dòng)密切相關(guān)。據(jù)此有人提出了“鞘磷脂變阻器(sphingolipid rheostat)”的概念。一般而言，S1P含量升高，細(xì)胞會向有利于生命活動(dòng)的方向發(fā)展，反之，細(xì)胞則趨向于死亡。研究表明，多種因素(游離脂肪酸FFAs、TNFα、糖皮質(zhì)激素等)導(dǎo)致的胰島素抵抗作用，均與Cer含量升高密切相關(guān)。鞘氨醇激酶(sphingosine kinase，SPK)催化Sph產(chǎn)生S1P，是調(diào)控Cer/Sph與S1P代謝平衡的關(guān)鍵酶。推測

3、其在糖代謝調(diào)節(jié)中可能起重要作用，本課題對此進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究。 首先，擴(kuò)增并純化了攜帶野生型SPK1基因的復(fù)制缺陷性重組腺病毒Ad-SPK1。然后，以調(diào)控糖代謝的靶細(xì)胞(C2C12肌母細(xì)胞和7721肝癌細(xì)胞)為研究對象，觀察Ad-SPK1轉(zhuǎn)染及SPK催化產(chǎn)物S1P對細(xì)胞基礎(chǔ)葡萄糖吸收和胰島素刺激的葡萄糖吸收的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，Ad-SPK1轉(zhuǎn)染或直接給予S1P不僅均能增強(qiáng)細(xì)胞對葡萄糖的吸收，而且均對胰島素刺激的細(xì)胞糖吸收有明顯促

4、進(jìn)作用。此外，也研究了靶向SPK1基因的siRNA干涉及SPK1抑制劑DMS對上述兩種細(xì)胞的基礎(chǔ)葡萄糖吸收和胰島素刺激下的葡萄糖吸收的影響。結(jié)果表明，阻斷SPK1的表達(dá)或活性，均使得細(xì)胞攝取葡萄糖的能力減弱，并且也使細(xì)胞在胰島素刺激下的葡萄糖吸收有顯著地降低，可以抑制細(xì)胞的基礎(chǔ)和胰島素誘導(dǎo)的葡萄糖吸收。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，胰島素刺激能明顯增強(qiáng)細(xì)胞的SPK1激酶活性。這些研究結(jié)果首次揭示，SPK1可能是調(diào)節(jié)糖代謝的關(guān)鍵分子之一。 其次

5、，在體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，利用鏈脲佐菌素誘導(dǎo)的1型糖尿病大鼠模型，以及自發(fā)性2型糖尿病KK-Ay小鼠動(dòng)物模型，通過腺病毒介導(dǎo)的SPK1基因轉(zhuǎn)染，在整體動(dòng)物水平評價(jià)SPK1對糖尿病動(dòng)物血糖的調(diào)節(jié)作用，以及對高糖導(dǎo)致的動(dòng)物各臟器損傷的保護(hù)作用；并且，分析與血糖調(diào)節(jié)相關(guān)的組織器官(肝臟、肌肉和脂肪)中，和糖代謝密切相關(guān)的信號分子的活化與抑制情況，初步探討SPK調(diào)節(jié)糖代謝的分子機(jī)理。結(jié)果顯示，尾靜脈注射Ad-SPK1能明顯降低1型和2型糖尿病動(dòng)

6、物的血糖和血脂水平；對糖尿病并發(fā)的主要臟器的結(jié)構(gòu)與功能損傷具有顯著的保護(hù)作用；能夠活化外周組織器官中與糖代謝密切相關(guān)的信號級聯(lián)Akt/GSK-3β，說明SPK1通過活化Akt/GSK-3β的級聯(lián)參與糖代謝調(diào)控。提示，SPK1是參與糖代謝調(diào)控的一個(gè)關(guān)鍵分子，有望成為糖尿病防治的新靶點(diǎn)。此外，考察了降糖藥格列美脲對C2C12細(xì)胞和7721細(xì)胞SPK酶活性的影響，及其對2型糖尿病KK小鼠肝臟、脂肪、肌肉組織中SPK活性的影響。結(jié)果表明，格列美

7、脲能夠刺激C2C12細(xì)胞和7721細(xì)胞SPK酶活性的增強(qiáng)；格列美脲對小鼠肝臟、脂肪、肌肉組織中SPK活性具有增強(qiáng)作用。提示，格列美脲可能通過SPK/S1P途徑發(fā)揮其抗糖尿病作用。SPK可以作為開發(fā)糖尿病治療藥物，篩選降糖藥物的新靶點(diǎn)。 綜合以上研究結(jié)果，結(jié)合脂質(zhì)激酶在糖代謝中的重要地位，如磷酯酰肌醇-3-激酶(PI-3K)激酶是調(diào)控糖代謝的一個(gè)關(guān)鍵分子。本文認(rèn)為：①SPK1可能是除PI-3K外的另一個(gè)與糖代謝密切相關(guān)的脂質(zhì)激酶；