（运动人体科学专业论文）运动诱导gal分泌对大鼠胰岛素敏感性的影响.pdf

缩语表 g a l 甘丙肽 d r g 背根神经节 g a l l l l 甘丙肽受体1 g a l r 2 甘丙肽受体2 g a l r 3 甘丙肽受体3 m a p k 丝裂原活化蛋白激酶 p k a 蛋白激酶a p k c 蛋白激酶c n g f 神经生长因子 c r e b c 心心效应元件结合因子 p t x 百日咳毒素 c h d 一卵母细胞 b m i 体重指数 w h r 腰围和臀围比例 i p 3 三磷酸肌醇 d a e 一甘油二酯 瓜胰岛素受体 瓜s 胰岛素受体底物 t k 一酪氨酸蛋白激酶 p 1 3 k 磷脂酰肌醇一3 激酶 i g f i 胰岛素样生长因子i i l s _ 白介素 i f n 干扰素 t n f q 肿瘤坏死因子 1 碌铁转运蛋白受体 d a b 联苯二胺 p 7 0 s 6 k 7 0 k d a s 6 激酶 p d k 磷酸肌醇脂依赖性蛋白激酶 c a p c c b l 相关蛋白 a m p k a m p 蛋白激酶 g r b 2 生长因子结合蛋白2 g l u t 葡萄糖转运蛋白 a c r 丙稀酰胺 b s a 牛血清白蛋白 e d t a 乙二胺四乙酸 u s 三羟甲基氨基甲烷 b g 血糖 g i r 葡萄糖输注速率 p k b 蛋白激酶b a m p k a m p 蛋白激酶 f f a 游离脂肪酸 l c f a c o a 一一长链脂肪酸辅酶a t z p 一噻唑烷二酮 t g n 反面高尔基网络 a i c a r 一一5 氨基一4 一甲酰胺咪唑一核 糖 江雷：运动诱导g a l 分泌对大鼠胰岛素敏感性的影响! 摘要： 目的：探索运动引致甘丙肽( g a b 分泌对正常大鼠胰岛素敏感性的影响及其作用机 制。 方法：实验大鼠分四组：安静对照组及运动对照组均腹腔注射生理盐水，安静用 药组及运动用药组均腹腔注射g a l 受体拮抗剂g a l a n t i d e 。运动对照组及运动用药 组预游泳三天，分别为1 5 、3 0 、5 0 分钟；正式游泳1 0 天，每天6 0 分钟。用正糖 钳方法了解大鼠胰岛素敏感性，w e s t e r nb l o t 蛋白免疫印迹法检测骨骼肌葡萄糖转 运蛋白4 ( g 1 u t 4 ) 含量，放免法测空腹胰岛素含量，快速血糖仪测空腹血糖。利 用空腹胰岛素和空腹血糖乘积，将乘积除以2 2 5 或取其倒数的自然对数计算大鼠 安静空腹时的胰岛素敏感指数。 结果：运动对照组与安静对照组以及运动用药组与安静用药组相比较，正糖钳的 葡萄糖输注速率即胰岛素敏感性非常显著性增加( p o 叭) ；g a l a n t i d e 使胰岛素敏 感性显著下降( p 0 叭) ，运动可以显著缓解这一作用( p 0 0 5 ) ；安静用药组实验 后比实验前血糖显著增加( p o ，0 5 ) ，安静用药组及运动用药组实验后比实验前血 清胰岛素均显著增加( p o 0 5 ) ，安静用药组实验后比实验前胰岛素敏感指数有非 常显著下降( p o 0 1 ) ；运动对照组比安静对照组骨骼肌g l u t 4 蛋白含量提高2 6 ( p o 0 1 ) ，运动用药组比安静用药组g l u t 4 蛋白提高1 7 8 ( p o 0 5 ) 。 结论：内源性g a l 无论在安静状态或在运动时，都是保持胰岛素敏感性必不可少 的重要因素。运动可通过增加g l u t 4 浓度和促进g l u t 4 由细胞内向细胞膜的转 运两条途径提高胰岛素敏感性。而运动诱导g a l 浓度增加，主要通过增加g l u t 4 向细胞膜的转运量或提高g l u t 4 活性，而不是增加g l u t 4 的总数量来提高胰岛 素敏感性。 关键词：甘丙肽；运动；g a l a n t i d eg l u t 4 ；胰岛素 扬州人学硕士学位论文 2 t h ee f f e c to fi n c r e a s eo fg a l a n i ni n d u c e db ye x e r c i s eo ni n s u l i n s e n s i t i v i t yi nr a t s a b s t r a c t ： o b i e e t i v e ：t oe x p l o r et h ee 舵c to fi n c r e a s ei ng a l a u l nr e l e a s ei n d u c e db ye x e r c i s eo n i n s u l i ns e n s i t i v i t yi nt h er a t s a n di t sp o s s i b l em e c h a n i s m m e t h o d ：t h er a t sw e r ed i v i d e di n t of o u rg r o u p s ：r e s tc o n t r o lg r o u pa n de x e r c i s e sc o n t r o l g r o u pw e r ei n j e c t e db ys a l i n et h r o u g ha b d o m i n a l ；r e s td r u gg r o u pa n de x e r c i s e sd r u g g r o u pw e r ei n j e c t e db yg a l a n t i d e ，ag a l a n i na n t a g o n i s t ，t h er a t si nb o t he x e r c i s ec o n t r o l a n de x e r c i s ed r u gg r o u ps w i mi na d v a n c ef o rt h r e ed a y s ，1 5 ，3 0 ，5 0m i n u t e sr e s p e c t i v e l y ； t h e ns w i mo f f i c i a l l yf o r1 0d a y s 6 0m i n u t e se v e r yd a y w ei n v e s t i g a t e di n s u l i n s e n s i t i v i t yo f t h ef o u rg r o u pr a t sb y t h ee u g l y c e m i ec l a m p ，m e a s u r e dt h ei n s u l i np l a s m a l e v e li nf a s t i n gr a tb yr a d i o i m m u n o a s s a ya n dg l u c o s ep l a s m al e v e lb yf a s tp l a s m ag l u c o s e i n s t r u m e n t a l ，m e a s u r e dt h ei a s u l i ns e n s i t i v ei n d e x e sb yd i v i d e dt h ep r o d u c to f t h ep l a s m a i n s u l i na n dt h ep l a s m ag l u c o s ei nf a s t i n gr a tb v2 2 5o rc a l c u l a t e dt h en a t u r a ll o g a r i t h mo f t h ep r o d u c tr e c i p r o c a l ，t e s t e dt h el e v e lo fg l u c o s et r a n s p o r t a t i o np r o t e i n4 ( g l u t 4 ) i n s k e l e t a lm u s c l eb yw e s t e mb l o tm e t h o d r e s u l t s ：t h ei n s u l i ns e n s i t i v i t yi nb o t he x e r c i s ec o n t r o la n de x e r c i s ed r u gg r o u p s i g n i f i c a n t l yi n c r e a s e s ( p 0 0 1 、 g a l a n t i d em a k e st h ei n s u l i ns e n s i t i v i t yr e m a r k a b l y d r o p ( p 0 0 1 ) ，e x e r c i s e sm a yr e m a r k a b l ya l l e v i a t et h i sd r o p o 0 5 ) b o t hp l a s m a g l u c o s ea n dp l a s m ai n s u l i nl e v e l so ff a s t i n gr a t si nt h er e s td r u gg r o u pi n c r e a s ea f t e rt h e e x p e r i m e n t r p o 0 5 ) t h ep l a s m ai n s u l i n l e v e li nt h ee x e r c i s ed r u gg r o u pi n c r e a s e s a f t e rt h ee x p e r i m e n ta l s o ( p 0 0 5 ) 1 1 1 di n s u l i ns e n s i t i v ei n d e xi nr e s td r u gg r o u p e x t r e m e l yr e m a r k a b l yd r o p sa f t e rt h ee x p e r i m e n t ( p o 0 1 ) t h e s k e l e t a lm u s c l e g l u t 4p r o t e i nl e v e li ne x e r c i s e sc o n t r o lg r o u pi n c r e a s e sb y2 6 c o m p a r e dt ot h er e s t c o n t r o lg r o u p ( p o 0 1 ) ，w h i l ei nt h ee x e r c i s ed r u gg r o u pi n c r e a s e sb y1 7 8 c o m p a r e d t or e s td r u gg r o u p ( p o 0 5 ) c o n e l u s i o n ：t h ee n d o g e n o u sg a li sa l le s s e n t i a li m p o r t a n ta t t r i b u t et om a i n t e n a n c et h e i n s u l i ns e n s i f i v i t yi nw h e t h e rr e s to re x e r c i s ec o n d i t i o n s e x e r c i s e sm a ye n h a n c et h e i n s u l i ns e n s i t i v i t yb yi n c r e a s i n gt h eg l u t 4q u a n t i t ya n dp r o m o t i n gt r a n s p o r t a t i o no f g l u t 4o n t ot h ec e l lm e m b r a n e h o w e v e gg a lm a i n l yp r o m o t e st r a n s p o r t a t i o no f g l u t 4o n t ot h ec e l lm e m b r a n eo ri m p r o v e st h ea c t i v i t yo fg l u t 4t oi n c r e a s et h e i n s u l i ns e n s i t i v i t y b u tn o ti n c r e a s e st h eg l u t 4q u a n t i t y k e yw o r d s ：g a l a n i n ；e x e r c i s e ；g a l a n t i d e ；g l u t 4 ；i n s u l i n 江雷：运动诱导g a l 分泌对火鼠胰岛素敏感性的影响 运动诱导g a1 分泌对大鼠胰岛素敏感性的影响 第一部分文献综述 1 6 a i 甘丙肽( g a l a n i n ，o a ) 于1 9 8 3 年由t a t e m o t o 等从猪小肠上分离提取，以后 从猪、鼠、牛中分别克隆了g a l ，其结构均由2 9 个氨基酸组成，而人的g a l 由3 0 个氨基酸组成。根据其n 端为甘氨酸残基，c 端为丙氨酸残基的结构特点，命名 为甘丙肽“1 。g a l 广泛分布于外周和中枢神经系统，常与某些神经肽和递质共存于 同一神经细胞内，参与机体多种生理功能的调节。如促进摄食，抑制胃肠蠕动“1 ； 抑制葡萄糖介导的胰岛素释放，与糖尿病关系十分密切；促进垂体生长激素、催 乳素、促黄体生成激素释放”1 3 ；还参与学习、记忆、痛觉调制、脊神经反射等生 理功能”1 ，其确切作用机制目前还不十分清楚。 1 1g a i 在体内的分布 1 1 1g a l 在中枢神经系统内的分布 g a l 广泛分布在中枢神经系统各个脑区。在脑干，g a l 主要分布在延髓腹侧表 面、三叉神经尾核、孤束核、迷走背核、脑桥的蓝斑和中脑导水管中央灰质。 在间脑，主要分布在下丘脑外侧区、视上核、室旁核、结节核、弓状核及丘 脑室周区。在前脑，主要分布于杏仁核、尾核、海马、中隔一基底前脑结构和梨 状皮层“”。在脊髓，其免疫纤维存在于初级感觉传入纤维、脊髓中间神经元和脊 髓固有层。大鼠背根神经节( d o r s a lr o o tg a n g l i o n ，d r g ) 中g a l 只在少数小型 感觉神经元中表达。g a l 在感觉神经元中合成并形成高密度囊泡，然后被运输到脊 髓背角的浅层。脊髓背角中也有g a l 免疫阳性神经元，主要分布于第1 i 层。在中 央管周围( 第v i i 和x 层) 也有少量g a l 免疫活性神经元。最近发现在人的d r g 中 也有g a l 表达“。 l - 1 2g a l 在周围神经系统内的分布 在外周神经，g a l 样免疫活性( g a l l 1 ) 神经元主要分布于胃、十二指肠、回 肠、结肠壁内神经丛的胞体中。此外，还存在于心脏、呼吸道、肾上腺髓质和泌 尿生殖系统n “。 1 2g a i 受体 目前已经克隆了g a l r l 、g a l r 2 和g a l r 3 三种g a l 受体“，这3 种受体都有7 扬州大学硕士学位论文4 个跨膜片段，其糖基化n 端位于膜外，c 端位于膜内。另外，胞外区i 和i i 中半胱 氨酸可能形成双硫键，胞内环和c 端还有保守的磷酸化位点。研究工作表明，激 活c a l 受体可以抑制腺苷酸环化酶，激活a t p 敏感的钾通道，抑制l 和n 型钙通 道，激活和或抑制肌醇磷脂转化率，激话磷脂酶a 2 ，激活丝裂原活化蛋白激酶 ( m i t o g e n a c t i v a t e dp r o t e i nk i n a s e ，m a p k ) 。g a l 受体参与学习记忆、痛觉调节、 摄食活动、神经内分泌的调节以及神经系统的发育等多种生理过程。州。 最早克隆的g a l 受体是人的g a l r i 受体“”1 ，以后陆续克隆了大鼠和小鼠的 g a l r l 受体。目前人和啮齿类的g a l r 2 和g a l r 3 受体亚型也已被克隆。药理学研究 提示可能还存在其它亚型受体。g a l r l 受体的内含子外显子形式与g a l r 2 和g a l r 3 受体有所不同，说明至少存在两种g a l 受体的进化途径。人的3 种g a l 受体之间 氨基酸序列的同源性只有3 8 - - 5 8 ；高保守性序列主要存在于跨膜区，而亲水性 的胞外和胞内段相似性很低。不同受体序列上的差异关系其偶联不同的g 蛋白和 下游信号系统。 1 2 1g a l r l 受体 人g a l r l 受体是1 9 9 4 年从人b c w e s 黑色素癯细胞系中克隆的“”，含有3 4 9 个 氨基酸残基，其编码基因在染色体上定位于1 8 q 2 3 。该基因至少含有两个内含子。 外显子l 编码从n 端到第五跨膜片段的末端，外显子2 编码第三胞内环，外显子3 编码第六跨膜片段到c 端。人的g a l r l 受体与人的g a l r 2 受体( 约4 2 ) ，g a l r 3 受 体( 约3 8 ) 以及生长抑素和阿片受体( 约3 0 3 4 ) 有一定同源性。人和大鼠的 g a l r l 受体有约9 2 的同源性，并且n 端两个与氮相联的糖基化和胞内磷酸化位点 都是一致的，在第二和第三个胞内环上有7 个磷酸激酶a ( p k a ) 和磷酸激酶c ( p k c ) 的作用位点，但人的g a l r t 受体在其c 端结构域上多了2 个磷酸化位点。人g a l r l 受体与g a l 的结合方式是：g a i n 端进入到受体第三和第六跨膜片段间的袋状结构 中，其t r p 2 残基与受体的h i s 2 6 4 结合，而t r y 9 与位于受体第三胞外环的p h e 2 8 2 作用“。g a l r l 受体蛋白在哺乳动物体内分布的研究很少。免疫组化的结果表明胃 肠道神经元、下丘脑、中缝背核、脊髓、三叉神经节和背根神经节中都有g a l r l 受体的分布”8 3 。采用r n a 印迹、反转录p c r 等方法分析表明，人脑内g a l r l m r n a 主要分布在皮层、海马、丘脑以及杏仁核。大鼠脑和脊髓内g a l r l m r n a 广泛分布， 其分布区域与g a l 结合位点分布一致。 在某些生理或病理状态下，组织内g a i r l m r n a 含量会发生变化。1 。在吗啡戒 断小鼠的蓝斑中g a l r l m r n a 上调，在动情周期的雌性大鼠下丘脑g a l r l 受体也上 调。然而，在坐骨神经切断或者致炎大鼠背根神经节中的g a l r l m r n a 水平下调。 江雷：运动诱导g m 分泌对大鼠胰岛素敏感性的影响! 炎症时g a l r l 受体可能受转录因子n f kb 调节。神经生长因子( n g f ) 、福司可林 ( f o r s k o l i n ，蛋白激酶a 激动剂) 或者氟波醇酯处理小鼠c a t h ，a 细胞( 一种类似 蓝斑的细胞系) 也能导致g a l r l m r n a 上调。f o r s k o li n 对g a l r l m r n a 的调节似乎是 由c a m p 效应元件结合因子( c r e b ) 结合到g a l r i 受体启动子的c r e 位点所介导。 药理学研究表明经g a l 处理后，转染人或大鼠g a l r i 受体的中国仓鼠卵 细胞中基础的或者f o r s k o l i n 激活的c a m p 水平降低，并且对百日咳毒素 ( p e r t u s s i st o x i n ，p t x ) 敏感。在转染大鼠g a l r i 受体的非洲爪蟾卵母细胞( c h o ) 中，激活g a l r l 受体可使与其共表达的g 蛋白偶联的钾通道开放并介导内向钾电 流。上述反应也是p t x 敏感的，提示g a l r i 受体与g i o 蛋白偶联。g a l r i 受体对 细胞主要起抑制作用。g a l r l 受体被激活后降低突触的传递效率，影响摄食、情绪、 记忆、痛觉传递、肠道分泌和运动等诸多生理过程。另外，转染g a l r i 受体的c h o 细胞经g a l 处理后，可以引起p t x 敏感的不依赖于p k c 的m a p k 激活，提示g a l 通 过g i o 蛋白发挥营养因子作用。由于g a l r i 受体弱激动剂m 4 0 可以抑制由葡萄糖 诱导的胰岛素释放，推测g a l 对胰岛素释放和糖平衡的调节是通过g a l r i 受体介 导的。g a l r l 受体还可能参与发育过程，患有先天生长激素不足的儿童其1 8 号染 色体长臂上丢失了2 m b ，而g a l r i 受体基因正好位于此处。 1 2 2g a l r 2 受体 g a l r 2 受体首先从大鼠中克隆的1 ，含有3 7 2 个氨基酸残基，编码基因具有一 个内含子，外显子1 编码从受体n 端到第三跨膜片段末端，外显子2 编码第二胞 内环到c 端。大鼠g a l r 2 受体的胞外区有3 个与氮相联的糖基化位点，而胞内区 域有与g a l r i 受体不同的磷酸化位点。人g a l r 2 受体c 端比大鼠g a l r 2 受体多1 5 个氨基酸残基，其编码基因在染色体上定位于1 7 q 2 5 。3 。小鼠g a l r 2 定位于第1 l 号染色体。人g a l r i 和g a l r 2 受体只有约4 2 同源性，提示这两种受体具有不同的 调节功能。目前缺乏g a l r 2 受体的抗体，所以对g a l r 2 受体的研究主要是通过对 其m r n a 进行的。通过r tp c r 技术分析发现，人脑中g a l r 2 m r n a 分布于皮层、海 马、杏仁核、丘脑、下丘脑以及小脑。另外，人的小肠中也存在g a l r 2 受体，这 可能是针对中枢g a l r 2 受体位点进行药物治疗的障碍。g a l r 2 m r n a 分布非常广泛， 但与g a l r i m r n a 分布特征不同。原位杂交实验表明海马存在g a l r i m r n a 和g a l r 2 m r n a ，g a l r i m r n a 主要集中在c a l 区和下托，而g a l r 2 m r n a 局限于齿状回。大鼠的 中枢和外周神经系统以及其它组织中都有g a l r 2 m r n a 分布，主要分布在下丘脑、 海马、杏仁核、梨状皮层、齿状回、乳头体核、小脑皮层、背根神经节以及胃、 大肠、胰腺衍生细胞( 如r i nm 5 f ) 、输精管、前列腺、子宫和卵巢。当消除内源性 扬州大学硕士学位论文! r n a 酶的影响后，原位杂交和r tp c r 研究发现，垂体前叶有g a l r 2 m r n a 而没有 g a l r l m r n a 分布，由此推测g a l r 2 受体介导g a l 对垂体激素释放的调节。同样，大 鼠新皮层和扣带复合体都有g a l r 2 m r n a 分布，也没有发现g a l r i m r n a 存在。在黑 质、腹侧被盖区、几个脑干神经运动核以及脊髓的腹侧也有g a l r 2 m r n a 表达，提 示g a l r 2 受体可能参与运动功能调节。大鼠丘脑中g a l r 2 m r n a 分布很少。在基底 前脑、下丘脑、中缝背核和蓝斑中g a l r i m r n a 和g a l r 2 m r n a 共存。从大鼠g a l r 2 受体的分布可以推测，它可能参与催乳素和生长激素的释放、泌乳、摄食、情绪 反应和学习记忆等生理过程。 关于g a l r 2 受体表达调节的研究比较少。大鼠脑的发育初期即出生后l 7 天 g a l r 2 m r n a 表达量丰富，分布广泛。损伤成年大鼠单侧面神经可以导致同侧面神经 核中g a l r 2 受体表达量持续增加( 1 4 2 1 天) ，提示g a l r 2 受体在中枢神经系统的 发育和损伤修复中发挥一定作用。最近的证据表明激活g a l r 2 受体可促进小鼠感 觉神经元轴突的生长m ，。 g a l r l 和g a l r 2 受体之间的同源性很低，提示它们可能与不同的g 蛋白偶联， 并且其下游的信号通路也不同。g a l r 2 受体可能与g q l l 蛋白偶联，激活磷脂酶c ， 提高g a l r 2 受体神经元的突触传递效率。另外，在c h o 和h e k 2 9 3 细胞中，g a l r 2 受体与f o r s k o l i n 激活的c a m p 偶联。并在c h o 细胞中与p k c 依赖的m a p k 激活相 偶联，这两种效应都是p t x 敏感的。这些特性与g i 偶联腺昔酸环化酶抑制以及g o 偶联的m a p k 激活是一致的，说明g a l r 2 受体也与g i o 蛋白偶联。在细胞培养实 验中，g a l r 2 受体通过不同g 蛋白与不同信号通路偶联。以上资料说明g a l 可以通 过激活不同亚型受体引起神经元兴奋或抑制。然而，这些结果都是从转染并过量 表达g a l 受体的细胞系中获得的，这种细胞系中g a l 受体与g 蛋自之间的分子比 和偶联特性并不能反映在体的真实情况，需要利用自身内源性受体的研究进行结 果验证。 1 - 2 3g a l r 3 受体 g a l r 3 受体也首先在大鼠中克隆的，它含有3 7 0 个氨基酸残基“1 。人g a l r 3 受 体含有3 6 8 个氨基酸残基，其基因在与g a l r 2 受体基因相同位置上也有一个内含 子，说明g a l r 2 和g a l r 3 受体可能具有相同的进化起源，它与人g a l r 2 受体有5 8 的同源性，高于与人g a l r l 受体约3 8 9 6 的同源性。人g a l r 3 受体与大鼠同源性高达 约9 0 ，并且有相同的n 端糖基化位点和几个磷酸化位点，包括一个在g a l r l 和 g a l r 2 受体中未发现的c 端p k c 磷酸化位点。r n a 印迹分析表明，在人额叶、颞叶、 纹状体、延髓、小脑和脊髓中，g a l r 3 受体含量很高，在海马、杏仁核和丘脑中含 江雷：运动诱导g a l 分泌对大鼠胰岛素敏感性的影响 ! 量较低。原位杂交实验表明，大鼠脑内g a l r 3 m r n a 主要分布于嗅皮层、海马回嗅 觉小岛、a m m o n 氏角的c a 区、海马齿状回和下丘脑。关于g a l r 3 受体表达的调节 还未见报道。药理学研究表明，g a l r 3 受体的功能偶联与g a l r l 受体类似。g a l 作 用g a l r 3 受体可以激活内向整流钾通道。g a l r 3 受体可以调节情绪、摄食、痛觉传 递、代谢和垂体激素释放等生理，还参与胰岛素释放和糖平衡的调节。 1 2 4g a l 受体的拮抗剂和激动剂 各种g a l 受体拮抗剂和激动剂还在进一步研制中，已经合成一些嵌合多肽对 g a l 受体有阻断或促进效应。比如m 1 5 、m 3 2 、m 3 5 、m 4 0 和c 7 等”1 。这些嵌合肽都 由g a l l 1 3 片段和另一种神经肽的片段( 或合成多肽) 经过一个脯氨酸连接成的酰 胺类化合物。这些拮抗剂和激动剂并不能确定是哪种g a l 亚型受体发挥作用。目 前还没有针对g a l 受体亚型的选择性受体拮抗剂。 目前已经开发一种g a l r 2 受体的特异性激动剂a rm 1 8 9 6 。，并广泛应用于各 种研究中。另一种激动剂a rm 9 6 1 可同时激活g a l r l 和g a l r 2 受体，引起蓝斑神 经元超级化，而g a l r 2 受体特异激动剂a rm 1 8 9 6 不能引起相同的效应，提示上述 效应由g a l r l 受体介导。运用特异g a l r 2 受体激动剂，发现低剂量g a l 的痛敏作 用由g a l r 2 受体介导，而高剂量g a l 的镇痛作用是g a l r l 受体介导。反义肽核酸 和反义核苷酸也是目前确定g a l 亚型受体的常用手段。用针对g a l r l 受体的反义 肽核酸，验证了脊髓水平g a l 对痛觉抑制作用由g a l r l 受体介导，用g a l r l 受体 反义核苷酸还证明g a l 抗惊厥作用也是g a l r l 受体介导。3 。 g a l 及其受体在神经系统和其它器官组织中的广泛分布，以及这种分布的不均 匀性和可塑性，都说明了g a l 参与在多种生理过程调节。利用现有的激动剂和拮 抗剂得到了许多有价值的结果，但是仍不能满足对g a 在药理学和信号转导方面 进一步研究的需要。期待研制出更高选择性的g a l 受体拮抗剂或激动剂，这将推 动g a l 受体作为药物靶点的研究和应用。 1 、3g a l 与糖尿病 胰岛存在g a l 免疫反应细胞”，糖尿病大鼠胰岛g a l 免疫反应细胞数量显著 减少。“。g a l 既与胰岛素共存与胰岛细胞内，也与甲状腺素共存与胰腺交感神经末 梢1 ，但是共存不一定共释。l e g a k i s 发现g a l 代谢紊舌l 可能容易导致2 型糖尿病， 具体机制还不清楚。胰岛素抵抗是产生2 型糖尿病的主要原因，主要是脂肪细胞 和骨骼肌细胞内胰岛素信号通路障碍致葡萄糖转运蛋白g l u t 4 转位障碍。g l u t 4 在 不运动和无胰岛素刺激时存在于细胞内囊泡中，运动和胰岛素刺激后g l u t 4 转到 塑盟大学堡字位论文 一8 细胞膜表面，如果这一转运过程不足或g l u t 4 基因变异则引起胰岛素抵抗。5 1 ，导 致高血糖症和肥胖。对大多数哺乳类动物，g a l 抑制胰岛素分泌，降低胰腺对葡萄 糖的反应，以及抑制葡萄糖、胰高血糖素等引起的胰岛素分泌，导致高血糖。但 是，g a l 抑制胰岛素分泌而升高血糖的作用在人类未得到体现。l e g a k i s 把2 型 糖尿病患者的胰岛素与健康组的做了比较，发现2 型糖尿病患者的胰岛素浓度升 高( 女性2 0 3 6 2 8 9 v s 4 0 1 3 0 u i u m l ，p o 0 0 1 ；男性1 5 3 1 v s 4 3 6 1 9 7 u i u m lp o 0 0 1 ) 3 。 m i l e w i c z 。7 3 发现，肥胖也是导致2 型糖尿病一个重要因素，特别是绝经妇女。 他把绝经妇女分成3 组，糖尿病组8 人，肥胖但无糖尿病组1 0 人，无糖尿病对照 组1 2 人，检测她们的体重指数( b m i ) 。第2 天早上测空腹血g a l 浓度。他发现， 肥胖组腰围和臀围比例( 1 v i r ) 和g a l 有直接关系，w h r 越大g a l 浓度越高。体重 指数和g a l 之间没发现相关性。但是l e g a k i s 发现，所测的血浆中的g a l 浓度表 现为男性和女性2 型糖尿病患者有明显的升高( 女性2 5 6 5 4 v s l 2 2 0 3 p g m l ，p o 0 0 1 ；男性2 2 4 2 o l v s l 2 2 1 1 4p g m l ，p o 0 0 1 ) 。另外， 在女性2 型糖尿病患者中，血中g a l 浓度和葡萄糖( r = o 9 6 3p o 0 0 1 ) 及h b a l c ( r = o 9 0 3p o 0 0 1 ) 有一定的关系。在男性2 型糖尿病患者中，也有显著的差异， 但没有女性差异显著( p = 0 0 5 和0 0 4 ) 侧。a h e n o ”最近发现，在g a l 基因敲 除的小鼠，胰岛素降低血糖的作用显著下降。这说明，g a l 一方面抑制胰岛素分泌 而升高血糖，另一方面在一定条件下可增加骨骼肌对葡萄糖的转运而降低血糖。 我们认为这个可以说明，在l e g a k i s 研究的2 型糖尿病患者中，他们的血浆中的 g a l 浓度有明显的升高可以把这看作是自身的一种自我调节。 1 4g a l 与运动 近年发现，游泳锻炼可提高大鼠血浆g a l 浓度”。0 n e a l 发现，大鼠踏车锻 炼6 周后g a l m r n a 水平显著高于静息对照组1 。l e g a k i s 对自愿人群的观察也证 实“，锻炼2 0 分钟后，血浆g a l 浓度明显升高，锻炼停止1 5 分钟后g a l 水平达 到峰值。郝唯蔚用放免方法，测定了飞行员特技飞行前后血浆g a l 的动态变化， 发现飞行前飞行员和对照组人员的血浆g a l 含量基本相同；特技飞行后血浆g a l 含量立即明显升高( p o 0 1 ) ，飞行后6 h 仍未恢复到正常水平( p o 0 5 ) 4 3 o 这说 明运动可以使血浆g a l 浓度明显升高。但m i l o t m 。”等人发现，仅有注射了葡萄糖 的大鼠游泳后血浆g a l 浓度提高。他把大鼠分为4 组，安静对照组分别注射d 一葡 萄糖和生理盐水，运动对照组分别注射d 一葡萄糖和生理盐水，对运动对照组进行 江雷：运动诱导g a l 分泌对大鼠胰岛素敏感性的影响 9 3 0 分钟的游泳，结果发现注射了葡萄糖大鼠血浆g a l 浓度升高，但是血浆胰岛素 在游泳后下降。这与我们所提到的g a l 抑制胰岛素分泌相吻合。这个结论也说明， 葡萄糖是运动诱导o a l 释放所必须的。g a l 激动剂g a l a n i n ( 卜1 6 ) 对胰岛分泌有直 接的抑制作用 4 4 o g a l 通过抑制胰岛素的分泌而使血糖显著升高1 。很多资料表明， g a l 是控制胰岛素分泌的重要调节物“，与型糖尿病葡萄糖代谢密切相关m ，。 2 胰岛素和胰岛素抵抗 胰岛素是机体最重要的激素之一，它降低血糖、促进同化代谢、调节细胞的 分裂分化和生长发育。胰岛b 细胞的胰岛素分泌受到营养物质、神经递质和激素 的精确调控。它们的作用部位可分为改变胞内第二信使物质水平的近端调节步骤 ( 钙依赖性) ，和直接作用于胞吐分子的末端调节步骤( 钙非依赖性) 。葡萄糖等营 养物质通过升高胞内a t p a d p 比率，导致a t p 敏感钾通道关闭、细胞膜去极化和 钙内流而增加胰岛素的分泌。神经递质和部分激素通过g 蛋白偶联受体，影响胞 内i p 。、d a g 、c a ”等第二信使水平，通过p k a 、p k c 等蛋白激酶途径，调节胰岛素 的分泌。 2 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 ( i r ) 结合，激活其b 亚基的酪氨酸蛋白激酶( p r o t e i nt y r o s i n ek i n a s e ， p t k ) 。( 2 ) p t k 磷酸化i r s 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 ) i r 底物主要包括不同类型的胰岛素受体底物( i r s ) ，i r s 作为一种船坞蛋 白( d o c k i n gp r o t e i n ) ，与含肉瘤同源区段2 ( s r ch o m o l o g y2d o m a i n ，s h 2 ) 结构 域的信号分子结合，激活三条信号途径：p 1 3 k ( p h o s p h a t i d y l i n o s i t o l 一3 一k i n a s e ) 途径；( 萤c h w c b l t c l o 途径；匿) r a sm a p k 途径。( 4 ) 蛋白激酶、磷酸酶级联反应。 蛋白激酶( p r o t e i nk i n a s e ) 使蛋白质底物( 酶、信号蛋白) 磷酸化，并使其活化或 失活，如酪氨酸蛋白激酶( t k ) 、丝氨酸苏氨酸( s e r t h r ) 蛋白激酶。磷酸酶 ( p h o s p h a t a s e ) 使蛋白质底物酶去磷酸化，而将其激活或抑制。( 5 ) 生物学效应： 刺激g l u t 4 转位，促进细胞葡萄糖摄取；刺激糖原合成酶g s 调节糖原合成等生物 学效应：调节细胞的生长、增殖及分化“”。胰岛素信号传导的反馈调节与信号传 导方向相反，即由最终反应物质到p 1 3 k ，再到i r s 一1 ，最后到达信号传导的起始 部位i r 。 扬州大学硕士学位论文 一1 0 2 1 1 胰岛素受体i r 2 1 1 1i r 的结构 i r 是一种跨膜糖蛋白，具有典型的变构酶性质，广泛分布于全身各组织细胞 膜。i r 基因位于第1 9 号染色体短臂上，含2 2 个外显子。1 1 1 外显子编码n 亚 基；1 2 2 2 外显子编码d 亚基，其中1 7 2 1 外显子编码t k 活性区。两个n 亚基 及两个b 亚基，形成n2b2 异四聚体。a 亚基分子量1 3 0 k d ，由7 2 3 个氨基酸残 基组成，肽链n 端及富含半胱氨酸残基的结构域是胰岛素的结合位点。b 亚基分 子量9 5 k d ，由6 2 0 个氨基酸残基组成，分为三个结构区域：跨膜螺旋区；近 膜侧区；c 端磷酸化区。1 9 4 个氨基酸残基组成的n 端区域暴露在细胞表面，通 过二硫键与d 亚基相连。 2 1 1 2i r 的作用 胰岛素与靶细胞上的i r 结合，将胰岛素信号转入膜内1 。a 亚基对0 亚基受 体t k 起抑制性调控作用。非活化状态下，t k 的催化位点被活化袢掩盖，使其不能 与a t p 及受体底物接触。当胰岛素与n 亚基特异性结合后，其抑制6 亚基作用即 解除，活化袢上第1 1 5 8 、1 1 6 2 、1 1 6 3 位的酪氨酸残基自身磷酸化，引起构象上的 变化，从而使a t p 及受体底物能与受体t k 的催化位点相接触，而使受体底物蛋白 上的酪氨酸残基磷酸化。 i r 的a 亚基结合胰岛素后发生变构，立即通过疏水跨膜区至b 亚基变构和受 体寡聚化。此时b 亚基t y r l l 4 6 首先进行自身磷酸化而激活受体t k 活性并以此扩 散其他酪氨酸残基磷酸化，激发i r 信号偶联瀑布。i r 自身磷酸化涉及包括跨膜螺 旋区、近膜侧区和c 末端磷酸化区三个结构域的酪氨酸位点。 i r 除了酪氨酸磷酸化外，在近膜结构域( s e r 9 6 7 、s e r 9 6 8 ) 及c 端结构域 ( s e r l 3 0 5 、s e r l 3 0 6 、t h r l 3 4 8 ) 的丝氨酸及苏氨酸残基可被p k c 磷酸化。受体s e r t h r 磷酸化的作用与酪氨酸磷酸化相反，对i r t k 活性起负面调控作用。 2 1 2 胰岛素受体底物i r s i r s 家族包括4 种异构体蛋白，i r s 一1 一4 。它们具有共同的结构特征，但拥 有不同的组织分布和功能。i r s 蛋白的激活可募集和活化多种信号传导蛋白，介导 i r s 和i g f i 等多向性细胞信号传导效应，避免了由多种受体直接招募s h 2 类蛋白 到它的自身磷酸化位点，因此是一种经济而有效的细胞信号传导方式。通过多种 受体分享使用i r s 蛋白，胰岛素和其他激素、细胞因子之间进行着重要的联系和 功能调节。 江雷：运动诱导g a l 分泌对大鼠胰岛素敏感性的影响 2 1 2 1l r s - l i r s 一1 为亲水性蛋白，主要分布在骨骼肌，但在脂肪、肝脏等处也有表达。 i r s l n 端具有普例克底物蛋白同源( p l e c h k s t i nh o m o l o g y ，p h ) 结构域，后者能特 异结合磷脂及细胞内其它信号蛋白如s o s 、p k b 、ba r k 等。此外i r s 一1 还含有与 磷酸酪氨酸残基结合( p t b ) 的结构域，后者可与酪氨酸磷酸化的i r 结合，传递胰 岛素的信号。i r s 一1 至少有2 0 个酪氨酸残基可被磷酸化，其中6 个在y m ) ( m 模体中， 3 个在y x x m 模体中。此外i r s l 还含有3 0 个以上的丝氨酸苏氨酸残基，可被 s e r t h r 蛋白激酶磷酸化。胰岛素与i r 的n 亚基结合后，b 亚基自身磷酸化，近 膜区与i r s l 的第4 5 - 5 1 6 位氨基酸之间的结构区结合，使得i r s 一1 与b 亚单位的 t k 接触。己活化的激酶化i r s 一1 的y m x m 基元酪氨酸磷酸化。y m x m 磷酸化后为含 有s b 2 结构的效应蛋白提供了结合部位。i r s l 介导的胰岛素信号传导障碍，使骨 骼肌、肝脏、脂肪三个胰岛素作用的外周靶组织均发生胰岛素抵抗。 2 1 2 2i r s 一2 i r s 一2 是一种1 9 0 k d 的蛋白质，在肝脏和胰腺b 细胞大量表达，在肝的胰岛素 信号传导和胰腺发育中起关键作用。胰岛素与i r 结合后，工r 的b 亚基近膜区t y r 自身磷酸化并且与i r s 一2 结合，i r 上激活的p t k 催化i r s 一2 上多个t y r 磷酸化， 为下游含s h 2 区的蛋白提供位点，形成信号蛋白复合物，介导进一步的信号传导。 i r s 一2 还可以将i g f i 、白介素( i l s ) 、干扰素( i f n ) 、肿瘤坏死因子( t n f ) 一d 等细 胞因子的受体和信号通路连接起来，此信号通路中介i n s i g f i 刺激的葡萄糖转 运、基因表达调节和细胞分裂，从而控制细胞生长分化和新陈代谢。i r s - 2 缺陷诱 发的胰岛素抵抗主要发生部位是肝脏。 2 1 2 3i r s 一3 及i r s 一4 1 r s - 3 分子量仅6 0 k d ，含有较少的磷酸化位点，仅分布于脂肪。