海洋生物活性物质干预胰岛素抵抗的研究进展

1、海洋生物活性物质干预胰岛素抵抗的研究进展     海洋生物活性物质干预胰岛素抵抗的研究进展#丁莹，李汉兵*基金项目：教育部博士点新教师基金（20093317120003）作者简介：丁莹，（1987-），女，硕士研究生，主要研究方向：代谢综合征与药物筛选。通信联系人：李汉兵，（1978-），男， 副教授，主要研究方向：代谢综合征与药物筛选。E-mail: 40 1 防止胰岛细胞凋亡由于胰岛的 细胞分泌功能异常或者是胰岛 细胞受损，血液循环中存在着胰岛素拮抗物质而导致IR。药物干预作用主要是通过保护、修复胰岛 细胞而维持血液胰岛素的正常水

2、平。黄凤杰等3观察了鲨鱼肝活性肽S-8300 对四氧嘧啶糖尿病小鼠的影响。结果显示S-830045 能够显著降低其血浆的总胆固醇（CHOL）、甘油三酯（TG）、游离脂肪酸（FFA），提高肝、肾组织中超氧化物歧化酶( SOD)活力和心肌ATP 酶活力，显著抵抗红细胞在体外所发生的自氧化溶血及H2O2 在体外对红细胞膜的损伤，这表明鲨鱼肝活性肽S- 8300 可能既具有直接清除自由基的功能，又有提高机体自身的抗氧化能力的功能，两方面共同起作用消除氧化应激，从而发挥抗脂质过氧化功能，保护 细胞，改善IR，从而起到降血糖的作用。50 海洋鲑鱼皮短肽4-6则可能是通过下调2-DM 氧化应激和炎性反应介导

3、抑制胰腺 细胞的凋亡。空茎昆布（Ecklonia cava）是一种深海褐藻。研究发现7，利用一种糖酶Celluclast 水解空茎昆布干粉得到的酶解产物（EHE）可以保护高糖诱导的细胞损伤，使细胞的活力得以恢复。高糖导致的脂质的过氧化反应，氧化活性簇（ROS）和一氧化氮（NO）也都被EHE55 有效抑制了，且呈剂量依赖性。在高糖处理的INS-1 胰腺 细胞中，EHE 提高了包括过氧化氢酶（CAT），谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-px），SOD 等抗氧化的酶的活性。此外，EHE略微降低了高糖导致的促凋亡蛋白Bax 的表达，并且增加了抗凋亡蛋白Bcl-2 的表达。简而言之，EHE 是通过抑制氧化剂，

4、增强抗氧化物酶的活性和抗细胞调亡，来保护由高糖导致的胰腺 细胞的IRS-1 的损伤。60 朱翠凤等8研究发现较低剂量的海洋骨胶原肽（MPO）便能明显抑制去卵巢大鼠胰腺细胞凋亡，保护胰腺组织，减轻炎症损伤变性坏死，提示MPO 可望应用于绝经期妇女的IR。2 改善胰岛素信号通路，增加胰岛素敏感性胰岛素与胰岛素受体(InsR)结合，受体构型迅速发生改变并激活酪氨酸激酶活性，酪氨酸磷酸化的胰岛素受体催化IRS-1 的数个酪氨酸残基发生磷酸化，并通过IRS1-PI3K-PKB65 等信号通路将信号继续向下游转导。胰岛素信号通路的不同环节出现障碍，将导致胰岛素抵抗。袁强等9研究显示文蛤多糖在大剂量时对实验

5、性高血糖小鼠具有降低血糖的作用。其降糖机制可能与促进外周组织对葡萄糖的利用，提高机体对胰岛素的敏感性，提高胰岛素受体数目，改善受体环节的IR 有关。70 虾青素(Astaxanthin，ASX)是一种来自虾、蟹、鲑鱼、藻类等海洋生物的类胡萝卜素10。ASX 在骨骼肌和脂肪组织是通过增加IR- 的自身磷酸化、IRS-1 偶联的PI3 激酶过程、磷酸化的AKT 的比例、骨骼肌中葡萄糖转运体-4（GLUT-4）的易位来改善胰岛素信号的。研究表明肥胖小鼠长期使用ASX 时是通过激活受体后胰岛素信号，和减少氧化应激、脂质的聚集、促炎细胞因子来改善胰岛素敏感性的。75 蛋白酪氨酸磷酸酶1B(PTP1B)是

6、一种胰岛素信号转导的负性调节因子，通过使胰岛素受体及其底物等信号蛋白的酪氨酸去磷酸化而阻断胰岛素的信号转导通路。研究发现PTP1B敲除小鼠的肌肉和肝脏对胰岛素的敏感性增强11，提示PTP1B 是有潜力的防治2 型糖尿病、肥胖等代谢紊乱的药物靶标。Hyrtiosal12是从海绵（Hyrtios exectus）中分离得到的二倍半 萜类化合物。可以以剂量依赖的方式抑制PTP1B 的激活，是PTP1B 的抑制剂，通过影响PI3K/AKT 80 的活化、GLUT4 的易位和TGF/Smad2 信号转导而发挥作用。从赤壳属真菌SF-5060 分离得到的化合物aquastatin A13也是PT

7、P1B 的良好的抑制剂，IC50 值为0.19 M。3 激活AMPK 信号通路，改善胰岛素抵抗胰岛素信号下游是指细胞内的GLUT4 向细胞膜转位，使葡萄糖被摄取进入细胞。胰岛素介导的葡萄糖摄取对降低血糖水平，改善IR 有至关重要的作用。骨骼肌是葡萄糖代谢的85 主要组织，负责胰岛素介导下大约75%的葡萄糖摄取。在骨骼肌细胞中，GLUT4 主要通过以下两种机制被激活。第一种是PI3-K 和AKT 的激活。激活的PI3-K 和AKT 促进GLUT4 从细胞内转移到细胞膜上。第二种是AMPK。AMPK 在能量平衡中有重要作用，在消耗ATP 的状态下会被激活。活化的AMPK 能促进葡萄糖摄取和脂肪酸的

8、氧化。90 Octaphlorethol A（OPA）是一种从铁钉菜中分离出来的新型的酚类化合物14。OPA 以剂量依赖的方式增加分化的L6 大鼠成肌细胞对葡萄糖的摄取，促进GLUT4 转位到细胞膜上，而且主要通过AMPK 的激活来提高葡萄糖转运能力和改善胰岛素抵抗；PI3-K/Akt 通路也参与了OPA 对葡萄糖转运激活过程。来自褐藻的甘露糖醛酸寡糖(Oligomannuronate)以及铬III（Chromium III) 复合物15，可95 以增强骨骼肌C2C12 细胞的胰岛素敏感性。在内化进入C2C12 细胞后，能够增加了胰岛素介导的葡萄糖摄取，增加了GLUT4 和胰岛素受体的mRNA

9、 的表达；能显著增强C2C12 细胞中AMPK/ACC 和PI3K/AKT 信号通路中的蛋白磷酸化，表明此寡糖发挥作用是通过激活胰岛素信号通路和AMPK 通路来实现的。4 改善脂肪代谢过程100 脂肪组织不仅参与脂肪酸储存和能量代谢，还能分泌多种脂肪细胞因子，调节胰岛素敏感性，且与慢性代谢性炎症反应相关，这些因素相互影响共同参与胰岛素抵抗。因此改善脂肪代谢过程对胰岛素抵抗的治疗非常重要。对野生型C57BL/6J 鼠科动物长期喂养从海洋中提取的DHA 和EPA 的混合物16，测定其小肠的基因表达的变化。发现EPA 和DHA 可上调小肠中与脂类分解代谢相关的基因，下105 调与胆固醇合成相关的基因

10、，并且增加脂肪酸的氧化，但是这并不影响对能量的摄取，而是增加了能量的消耗，并且呈剂量依赖性。这表明DHA 和EPA 的混合物可以提高小肠对脂肪的分解代谢作用，从而抑制脂肪的积累来干预胰岛素抵抗。EPA 和DHA 还可以通过抑制脂肪细胞的增生和增长来对抗脂肪的积累17。Yang Zhi-Hong 等18对雄性C57BL/6J 小鼠分别饲喂32%含量的猪油和27%猪油加上5%110 从秋刀鱼油中提取的单不饱和脂肪酸（MUFA）混合物6 个星期。发现摄取MUFA 可以改善一些因子的mRNA 的表达，包括糖脂代谢相关的硬脂酰CoA 去饱和酶1（SCD1）、肉碱脂酰转移酶-1基因 (CPT1A)、解偶联

11、蛋白（UCPs）、柠檬酸合成酶（CS）和炎症相关的巨噬细胞1 抗原（MAC1）、基质金属肽酶3（MMP3）、血清淀粉样蛋白A3（SAA3)，此外脂肪酸的成分也发生了改变。这表明海洋MUFA 可以通过降低血脂血糖和炎症反应来改115 善胰岛素抵抗和抑制代谢综合征的发展。杨旭东等 19探讨了羊栖菜多糖(Sargassum fusiforme polysaccharide, SFPS)对饲喂高糖高脂饲料加链脲佐菌素造成的2-DM 大鼠胰岛素抵抗和脂滴包被蛋白基因表达的影响。灌胃给 予SFPS 8 周后，空腹血糖（FBG），空腹胰岛素（FINS），低密度脂蛋白-胆固醇（LDL-C），TG，F

12、FA 均降低，脂滴包被蛋白基因的表达增加。表明SFPS 可改善糖脂代谢紊乱和降低120 IR，其机制可能是通过提高脂滴包被蛋白基因表达来实现的。岩藻黄质20是从褐藻中特有的一种类胡萝卜素，当给予岩藻黄质后，高脂饲喂小鼠的体重和白脂肪组织的重量被明显抑制。血糖、胰岛素水平下降，瘦素、肿瘤坏死因子、单核细胞趋化蛋白-1 等mRNA 表达降低。同时3 肾上腺素能受体（Adrb3）mRNA 表达增加。对高脂喂养的C57BL/6N 的小鼠给予岩藻黄质21，发现它还可以通过调节与脂肪代谢相关的125 酶来减少肝脏脂肪积累。此过程涉及包括葡萄糖6 磷酸脱氢酶(G6PD)，苹果酸酶，脂肪酸合成酶，磷酸水解酶在

13、内的与脂肪酸合成相关的酶的活性下降和脂肪酸-氧化酶的活性上升。通过抑制3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A 还原酶（HMG-CoA）和乙酰辅酶A（CoA）这两种调节胆固醇的酶，使得血浆高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C）的浓度和比例都明显增加，最终使血脂和血糖均下降。此外，还可以提高脂质的排泄量。当岩藻黄质与鱼油共同使用22130 时，效果更加明显。裙带菜乙醇提取物也富含岩藻黄质。H.J. Park 等23研究了裙带菜乙醇提取物（UEFx）对胰岛素抵抗的肥胖小鼠的作用。在C57BL/6J 小鼠的高脂饮食中加入UEFx喂养9 周后，与不加UEFx 的高脂饮食组相比，内脏脂肪减少，脂肪细胞变小，空腹血糖、血

14、浆胰岛素浓度和胰岛素抵抗指数（IRI）均下降。给予UEFx 和Fx 后，肝脏葡萄糖激酶/葡萄糖-6-磷酸酶和糖原合酶的比例提高。结果表明，UEFx 可以通过调节高脂诱导的肥胖小135 鼠的肝糖和脂质平衡来抑制IR 和肝脏脂肪沉积。这些都表明了岩藻黄质可以改善脂肪代谢和由高脂饮食导致的IR。Su-Nam Kina 等24研究了从海洋产物中获得的可增加过氧化物酶体增殖物激活受体/(PPAR/)转录活性的新型PPAR/ 双重激动剂, 即叶氏马尾藻 (Sargassum yezoense )中获得的sargaquinoic acid (SQA)和sargahydroquinoic acid (SHQA

15、 )。PPAR 受体主要在肝脏中140 表达，能影响与脂肪酸氧化与脂类代谢有关的基因表达。PPAR 主要在脂肪组织和巨噬细胞中表达，它的激活能影响脂质合成与储存中相关基因的表达，可促进脂肪细胞分化，提高胰岛素敏感性。SQA 和SHQA 可增加成脂相关基因aP2、PPAR、resistin、adiponectin、C/EBPa等的表达，促进脂肪细胞分化，降低胰岛素抵抗。2 型糖尿病患者25使用海洋胶原肽（MCPs），空腹血糖、TG、CHOL、LDL、FFA 均145 明显下降，而胰岛素敏感指数和HDL 上升。高敏感C 反应蛋白 (hs-CRP)和NO 下降，血管缓激肽，环前列腺素，脂联素上升。岩

16、藻依聚糖26可通过调节脂肪酸偶联蛋白（aP2）、乙酰辅酶A 羧化酶 （ACC）和PPAR 的基因表达，来抑制脂肪的累积。5 结论综上所述，关于海洋生物活性物质干预IR 的研究己经取得了很多可喜的成绩，展示了150 良好的应用前景。但是，海洋生物的种类繁多，成分复杂，且胰岛素抵抗的发展过程机制复杂，各个干预环节不是单独存在的，而是相互影响，相互联系的。因此，要从海洋生物中快速有效地发现活性物质，不仅要加强海洋生物的来源、化学成分研究，而且要加强对胰岛素抵抗深层次的研究，明确特异性的指标，建立并优化标准的细胞筛选模型和动物模型，提高研究工作的效率。另外，把海洋生物活性物质开发成干预胰岛素抵抗的新药

17、，发挥社会效益155 和经济效益，将是一个系统的工程。 参考文献 (References)1 SAMUEL V T, SHULMAN G I. Mechanisms for insulin resistance: Common threads and missing linksJ.160 Cell, 2012, 148: 852-871.2 王玉梅，胡艳芬. 天然药物中降血糖成分及作用机理的研究进展J.中国民族民间医药，2008，17（7）：15-17.3 黄凤杰， 钱璟，吴梧桐. 鲨鱼肝活性肽S-8300 对糖尿病小鼠受损胰岛细胞和肾小球细胞凋亡的影响J. 中国临床药理学与治疗学，

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