运动与骨骼肌胰岛素信号转导的研究进展

一
胰 岛素信号转导过程
１． 活 化 １
Ｉ Ｒ是 １７ 年通 过 对 同位 素 标 记 的胰 岛素 与 肝 ９１ 运动 作 为防 治 ２型糖 尿病 的 经典 的 “ 驾 马 车 ”之 细胞 膜制备 物结 合特 性 的研究 ，而确 定 的一 种 与胰 三
，
其 对 于胰 岛 素信 号转 导过 程 的影 响 一 直是 人 们 胰 岛素作 为一 种 蛋 白类激 素是 通 过 作用 于靶 细
级联 反 应 。
制 性调 节亚 单位 ，一旦 与胰 岛 素结 合 ，发 生 构象 上
收 稿 日期 ：２ １ —０ １ ０ ０１—５
作 者 简 介 ：孙
焱 （９ ４） １ ７ 一 ，男 ，江 西 萍 乡 人 ，华 东 交 通 大 学 体 育 学 院 ，副 教 授 。 研 究 方 向 ：体 育 锻 炼 的 生 物 学 适 应 机 制 。
径［＿ ２。
细胞核 内基 因 的表达 ，从 而起 到 调节 细胞 增 殖 、分
化 和凋 亡 的生物 学效 应 。
１ ３ 细胞 内的 蛋 白激 酶 、磷酸 酶级联 反应 ．
目前认 为 ，胰 岛素 信号 转导在 细 胞 内主 要有 两
条传导途径。１ Ｉ一Ｋ途径 。２ ａ—ＭＡ Ｋ途 ）Ｐ３ ）Ｒ ｓ Ｐ
ＳＵＮ Ｙ ａ ｎ
（ ｃｏｌ ｆ ｈｓ ａ Ｅ ｕａｉ ， ａｔ ｈｎ ｉ Ｔ ｎ ｉ ｒｔ ， ｎｈｎ ３ ０ ３ Ｃ ｉａ Ｓ ｈｏ ｏ ｙｉ ｌ ｃｔ ｎ Ｅ ｓ Ｃ ｉ Ｊ ｏ ｏｇＵｎｖ ｓｙ Ｎａｚａ ｇ３ ０ １ ， ｈｎ ） Ｐ ｃ ｄ ｏ ａ ａ ｅｉ
Ａｂ ｔａ ｔ Ｉ ｓ ｌ ｅ ｉ ａ ｃ ｎ ｆｔ ｅ ｉ ｏ ｔ ｎ ｃ ａ ｓ ｏ ｈ ＤＤＭ ． ｅ ｃ ｅ ｃ ｎ ｒ ａ ｋ ｂ ｙ ｉ ｒ ｖ ｓ ｒ ｃ ： ｎ ｕ ｉ ｒｓｓ ｎ ｅ ｉ ｏ ｅ ｏ ｈ ｎ ｔ ｓ ｍｐ ｒａ ｔｍａ ｈ ｎｉ ｍ ｆｔ ｅ ＮＩ Ｅｘ ｒｉ ａ ￣ａ ｒ ａ ｌ ｓ ｍｐ ｏ ｅｉ ｎ—
Ｋｅ ｒ ｓ ｅ ｅ ｃｓ ；ｎ ｕ ｉ ； ｉｎ ｌ ｒ ｎ ｄ ｅ ｉｎ ｙ ｗｏ ｄ ： ｘ ｒ ｉ ｉｓ ｌ ｓｇ ａ ａ ｓ ｕ ｔ ｅ ｎ ｔ ｏ
２型糖 尿 病 的发 病 机 制 目前 普 遍 认 为 主 要有 两 条 ：胰 岛 素抵抗 和胰 岛 Ｊ细 胞功 能 受 损 。胰 岛 素抵 ３ 抗是 ２型糖 尿病 人 的普遍 现 象 ，其 中 的原 因之一 就 是胰 岛 素信 号转 导过 程 出现 障碍 ，导 致 患 者对 胰 岛 素 的应答 反 应 减 弱 ，既所 谓 的胰 岛 素 的脱 敏 现 象 。
已 ，Ｐ ３一Ｋ 的下 游 蛋 白为蛋 白激 酶 Ｂ （ Ｋ ， Ｉ Ｐ Ｂ）
骨骼 肌 和肝脏 是摄 取血 糖 的两 个 主要 器 官 ，其 因此 运动 后全 身葡 萄糖 摄取 的 改善 主要 是 改善 了骨
０ Ｊ 合含 有 Ｐ 结构 域 的下游 蛋 白 ，将 信号 下 传 。 目前 中骨骼肌 又 是 运 动 中摄 取 血 糖 的最 主要 器 官 ｌ ， Ｈ
又称 Ａｋ 。有 实验 表 明 Ｐ ｔ ＫＢ的活化 与 Ｐ ３一Ｋ 的作 骼 肌细胞 对 血糖 的摄取 。 Ｉ 用密 切相 关 【 引。被 活 化 的 Ｐ Ｂ可 直 接 作 用 于效 应 Ｋ 急性 运动 后 即刻 ，可观 察到 骨骼 肌 葡 萄糖 摄取
蛋白，如糖原合成 激酶 ３ （ Ｓ ３ 等［ ，发挥促 的明显增 加 ， 目前认 为 这主 要是 运动 使 细胞 浆 中的 ＧＫ ） ＧＬ ） 进糖原 、蛋 白质合成 ，调节糖酵解 、细胞凋亡等生 葡萄糖 转 运 蛋 白 ４ （ ＵＴ一４ 向 细胞 膜 上 聚 集 ，
化 ，被 磷 酸化 了 的 Ｉ Ｓ作 为一 种 船 坞 蛋 白 （ｌ ｋ 合并使 之活 化 ，活化 的 Ｒａ一１再 激 活 丝裂 原 激 活 Ｒ ｃｃ— ｏ ｆ
ＭＡ ＫＫ， 也 称 ＭＥ ， Ｋ） ｉ ｏ ｉ）为下游 的信号转导蛋 白提供 了一个 高 的 蛋 白 激 酶 的 激 酶 （ Ｐ ｎ ｐ ｔｎ ｇ ｒｅ 亲 和力 的结 合 位 点 ，募 集 下 游 含 有 Ｓ Ｈ２功 能域 的 ＭＡＰ ＫＫ 然 后 激 活 ＭＡＰ （ 称 Ｅ Ｋ 亦 ＲＫ１２） ／ ， 信号分子与之结合 ， 从而启动细胞内的信号转导途 ＭＡ Ｋ 可 以通 过 磷 酸 化 激 活 核 转 录 因 子 ，影 响 靶 Ｐ
・
１９ ・ ０
第３ ０卷
军
事
体
育
进
修
学
院
学
报
第 １ 期
的变化 ，其 抑制作 用 解除 ，蛋 白酪氨 酸 激 酶 即被活 两条 通路 ：１ ）激活 的 Ｉ Ｓ使得 下游 的含 有 Ｓ Ｒ Ｈ２结
化 ［ｌ １。
构域 的适 配 蛋 白生 长 因子 受 体 结 合 蛋 白 ２ （ ｂ ） Ｇｒ２
ｓｌ ｒ ｉ ａ ｃ ｎ ｎ ａ ｃ ｓ ｌ ｅ ｉｖｔ ．ｔｉ ｂ ｌ ｖ ｄ ｔａ ｈ ｓ ｆ ｃｓａ ｅｐｏ ａ ｌ ｓｉｃａｅ ｔ ｈ ｕｉ ｅｓ ｔｎ ｅａ ｄｅ ｈ ｎ ｅｉ ｕｉ ｓｎ ｔ ｉｙ Ｉ ｅｉ ｅ ｈ ｔｔ ｅｅｅｆ ｔ ｒ ｒ ｂ ｂｄｙａｓｏ ｉｔｄ ｗｉ ｔｅｉ ｎ ｓ ｎ ｎ ｓ ｉ ｓ ｅ ｅ ｈ ｍ— ｐ ｅ ｕ ｅｏ ｕｉ ｉｎ ｌ ｒｎ ｄ ｃｉｎ．Ｔｈｓａｔ ｌ ｅ ｉｗｅ ｈ ｔｄｅ ｂ ｕ ｈ ｆｅｔ ｆｅ ｅｃｓ ｎ ｉｓｌ ｍｖ ｄ ｃ ｓ ｆｉ ｌ ｓ ａ ａ ｓ ｕ ｔ ａ ｓ ｎ ｎ ｇ ｔ ｏ ｉ ｒｉ ｅｒｖｅ ｄ ｔｅｓｕ ｉｓａ ｏ ｔｔｅｅｆｃ ｏ ｘ ｒｉ ｏ ｕｉ ｃ ｓ ｅ ｎ ｎ ｒｃｐｏ ｓａ ｄ ｒｌｔ ｅｐ ｏｅｎ ｎ ｏｖ ｄｉ ｉｎ ｔａ ｓ ｕ ｔ ｎ ａ ｄｄｓ ｕｓｄｔ ｅｐ ｓｉｌ ｃ ｈ ｎｓ ． ｅｅ ｔｒ ｎ ｅａｉ ｒ ｔｉｓｉｖ ｌｅ ｎｓｇ ￣ ｒｎ ｄ ｅｉ ｎ ｉ ｓｅ ｈ ｏｓｂｅｍｅ ａ ｉ ｖ ｏ ｃ ｍ
两个 Ｓ ２结 构域 ，能 特异性 的与被磷 酸化 了的 Ｉ Ｓ 动所致的全身葡萄糖摄取改善 的分子机制 ，可能和 Ｈ Ｒ
一
一
１ 结合【 ，静息状态下 Ｐ ５ Ｐ ｌ 有抑制作用 ， 运 动激 活胰 岛素信号 转导 过程 中的某 些关 键 信号 蛋 ３ ］ ８ 对 ｌ０ 旦 Ｐ ５与 Ｉ Ｓ结 合 ，抑 制 作 用 即被 解 除 ，Ｐ ｌ 白，并 促进 其表 达有 关 。有关 运动 对 胰 岛素 信号 转 ８ Ｒ ｌ０
被 活 化 。 Ｐ ３一 Ｋ 活 化 后 ， 即 催 化 磷 脂 酰 肌 醇 导 的影 响 的实验研 究 ， 目前研 究较 多 的是 骨 骼肌 中 Ｉ （ Ｉ 、磷 脂酰 肌醇 １ 酸 （ Ｉ ） Ｐ） 磷 Ｐ Ｐ 、磷 脂酰 肌 醇 ２磷 的信号 转导 。
酸 （ Ｉ２ ＰＰ ）等磷 酸 化 ，磷 酸化 后 的产物可 特 异性 结
岛素 有 高度特 异性 结 合力 的膜 蛋 白，第 二年 该 蛋 白 即被分 离 、纯 化 。１８ ９ ５年 Ｉ Ｒ基 因 被 克 隆 、测 序 。 目前 已知 Ｉ Ｒ是 由两 个 ａ亚 基及 两 个 ｐ亚 基 形 成 的 异 四聚体 ，ａ亚 基 全 部 在 细 胞 外 ，ｐ亚 基 分 为 胞 外
中图分类号 ：Ｇ ０ ． ８４７ 文献标识码 ：Ａ 文章编 号 ：１７ －３ ０ （０ １ １０ Ｏ —４ ６ １１０ ２ １ ）０ －１ ９０
Ａｄ ａ ｅ ｎ Ｓ ｕ ｉ ｂ ｕ ｈ ｌ ｔｏ ｓ ｐ ｅ ｗｅ ｎ Ｅｘ ｒ ｉｅ ａ ｄ ｖ ｎｃ ｓ ｉ ｔ ｄ ｅ ａ ｏ ｔｔ ｅ Ｒｅ ａ ｉ ｎ ｈｉ ｂ ｔ ｅ ｅ ｃ ｓ ｓ ｎ Ｉ ｓ ｌｎ Ｓ ｇ ｌＴｒ ｎ ｄｕ ｔｏ ｎ Ｓ ｅ ｅ ａ ｕ ｃ ｅ ｎ ｕ ｉ ｉ ｎａ ａ ｓ ｅ ｉ ｎ ｉ ｋ ｌｔ ｌＭ ｓ ｌ
抗 ，增加胰 岛素敏 感性 ，目前认为 ，运动 的这些效应可 能与运动 改善 了靶 器官上胰 岛素的 受体后信 号转导 ’ 过程有 关。综述 了近年来有关运动 对骨骼肌 胰 岛素 受体 及 受体后 各相 关信号传 导蛋 白的影响 。探讨 运动 防
治 ２型 糖 尿 病 的机 制 。
关 键 词 运动；胰岛素；信号转导
子 （ 简称 ｓ ） ＯＳ进 而激 活 Ｒ ｓ ）Ｉ 不经 过 ｏｓ ，Ｓ ａ。２ Ｒ
１ ２ 胰 岛 素 受 体 底 物 （ＲＳ ． Ｉ ）磷 酸 化 并 与 含 Ｓ 被 激 活 ，Ｇｒ２再 激 活 信 号蛋 白 Ｇ Ｈ２ ｂ ＤＰ—ＧＴ Ｐ交 换 因
区段 的 蛋 白质 连接
Ｉ ６ 族 （ 生 长 激 素 、Ｉ Ｆ ） Ｌ Ｌ 家 如 Ｇ １ ，Ｉ ２家 族 （Ｌ ， Ｉ２
Ｉ Ｉ Ａ，Ｉ ９ Ｌ ３ Ｌ Ｓ Ｌ ，Ｉ ｌ ，Ｉ Ｌ ）和 干扰 素等 ，但 最 主要 的 结 合 ，经 Ｓ ｏＳ激活 Ｒａ。 ｓ
是作 为胰 岛素 和 Ｉ Ｆ 受 体信 号转导 的底 物 。 Ｇ １
被胰岛素激活的 Ｉ Ｒ不仅使 自身的 ８ 亚基的酪 酶的级联反应 ，把信 号下传并 逐级 放大。活化 的 氨酸残基磷酸化 ，同时也使 Ｉ Ｓ的酪氨酸残基磷酸 Ｒ ｓ Ｔ Ｒ ａ —Ｇ Ｐ可 与一 个 丝 氨 酸 氨 酸激 酶 Ｒ ｆ 结 ａ 一１
径。
１ ３． ＰＩ ． １ ３一Ｋ 途 径
２ 运动 与 骨骼 肌 胰 岛素 信 号转 导
２型糖 尿病 患者 往往 有 骨 骼 肌 的葡 萄 糖 运 输 障
Ｐ ３一Ｋ 由两 个 亚 基 构 成 ，分 别 为 催 化 亚 基 碍引起的全身葡萄糖摄取受损 ，有证据表明这与胰 Ｉ
（ ｌ０ Ｐ ｌ ）和调节 亚 基 （ ８ ） Ｐ ５ ，其 中调 节 亚 基 上 含有 岛素 的信 号转 导 受 到抑 制有 关 ｌ， ， 目前 认 为 ，运 ７ ８ Ｊ
百度文库第 ３ ０卷 第 １期
２１ ０ １年 １月
军 事 体 育 进 修 学 院 学 报
Ｊ ｕ ａ ｆ ｏｒ ｌ ｎ ｏ ＰＬＡ ｎ ｔｔｔ ｆ ｙ ｉ ｌ ｄ ｃ ｔ ｎ Ｉ ｓｉ ｅｏ ｓ ａ ｕ ａｉ ｕ Ｐｈ ｃ Ｅ ｏ
Ｖｌ ． ０ Ｎｏ １ ｏ ３ １ ．
Ｊｎ．２ １ ａ ０１
Ｉ Ｓ蛋 白是 多 种 受 体 信 号 转 导 的底 物 ，包 括 ＩＳ蛋 白 ，直接 使 信 号 蛋 白 Ｓ ｃ （ 癌 基 因 Ｓ ｃ Ｒ Ｒ ｈ 原 ｈ 表
达产 物 ）的 酪 氨 酸 残 基 磷 酸 化 ，Ｓ ｅ 与 Ｇｒ２相 ｈ再 ｂ
被激 活 的 Ｒａ 紧接 着启 动下 游 的一 系列 蛋 白激 ｓ
区 、跨 膜 区及胞 内 区 。ａ 基 及 ｐ亚 基 均 由 同一 基 亚 因编码 ，在 转 录 、剪接 、蛋 白质 表 达 、加 工 过程 中
关 注 的热 点 ，本文 将对 近 年 的研究 做 一综 述 。 胞 上 的特异 性受 体 而对 靶 细胞 发生 作 用 的 。胰 岛 素 的具 体 信号 转导 过 程 ，为便 于 理解 和 叙 述 ，可 大 致 分 为 以下 几 个 阶 段 ：１ 胰 岛 素 受 体 （Ｒ） 活 化 。 ） Ｉ
运 动 与 骨 骼 肌 胰 岛素 信 号 转 导 的研 究 进 展
孙 焱
（ 华东 交通 大 学 体 育学 院 ，江西 南 昌 ３ ０ １ ） ３０ ３
摘 要 胰岛素抵抗 （ ｓｌ ｓｔ ｃ）是 ２型糖尿病的重要发病机理之一 ，运动能显著改善胰岛素抵 ｉ ｕｎｒ ｉａ ｅ ｎ ｉ ｅｓ ｎ
２ ）胰 岛 素 受 体 底 物 （Ｒ ）磷 酸 化 并 与 含 Ｓ ２区 断 为 ２部分 ，Ｉ 于 本身 具 有 某 些 酶 活性 的受 体 ， ＩＳ Ｈ Ｒ属 段 的蛋 白质 连 接 。３ 细胞 内 的 蛋 白激 酶 、磷 酸 酶 其 Ｊ亚基 实 际是 一 蛋 白酪氨 酸激 酶 ，ａ亚基 为 其 抑 ） ３