TUDCA改善肥胖患者胰岛素抵抗

《糖尿病杂志》先行版，2010年6月3日在线发表

牛磺熊去氧胆酸可改善肥胖男性和女性肝脏和肌肉而非脂肪组织胰岛素敏感性

Marleen Kars1, Ling Yang2, Margaret F. Gregor2,B. Selma Mohammed1, Terri A. Pietka1, Brian N.

Finck1, Bruce W. Patterson1, Jay D. Horton3, Bettina Mittendorfer1,Gökhan S. Hotamisligil2,

Samuel Klein1

1美国密苏里州圣路易斯华盛顿大学医学院肥胖医学系人类营养中心暨Atkins学术中心，邮

政编码63110

2麻塞诸塞州波士顿哈佛大学公共卫生学院遗传学与复杂疾病医学系，邮政编码02115

3得克萨斯州达拉斯UT西南医学中心内科学系，邮政编码75390

页眉标题：TUDCA与胰岛素活性

通讯作者：

Samuel Kein，医学博士

电子邮件：sklein@

Clinical trial 注册编号：NCT00771901，

投稿日期：2010年3月2日，收录日期：2010年5月21日

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版权所有美国糖尿病协会 2010年

研究目的：胰岛素抵抗常与肥胖有关。肥胖小鼠模型研究发现内质网（ER）应激反应参予了胰岛素抵抗的形成。而胆酸衍生物牛磺熊去氧胆酸（TUDCA）治疗可作为化学分子伴侣，增强蛋白质折叠，削弱ER应激反应，并提高胰岛素敏感性。本研究的目的为在肥胖男性和女性中确定TUDCA治疗对多器官胰岛素活性以及与胰岛素抵抗有关代谢因素的作用。

研究设计与方法：20例肥胖受试者（年龄：18 ±11岁，体质量指数：37 ±4kg/m2，平均数±标准差）随机分组后，分别接受TUDCA（1750 mg/日）或安慰剂治疗4周。用两阶段高血胰岛素－正血葡萄糖钳法联合稳定性同位素标记示踪输注及肌肉和脂肪组织活检技术对体内胰岛素敏感性、参与胰岛素信号传导通路细胞因子以及ER应激反应细胞标记物进行评估。

研究结果：TUDCA治疗后，肝脏和肌肉的胰岛素敏感性升高了大约30%，但在安慰剂治疗后并未发生变化（P值<0.05）。另外，TUDCA治疗而非安慰剂可提高肌肉胰岛素信号传导（磷酸化IRS Tyr和Akt Ser473）水平（P值<0.05）。肌肉或脂肪组织中的ER应激反应标记物在TUDCA或安慰剂治疗后并未发生变化。

结论：以上数据表明，TUDCA可能是一种治疗胰岛素抵抗的有效药理学方法。需进一步研究，对相关靶细胞和机制进行评估。

胰岛素可降低肝脏葡萄糖的合成，抑制脂肪组织脂肪分解率，并促进骨骼肌对葡萄糖的摄取。这对于维持正常代谢功能具有重要意义。肥胖是造成多器官胰岛素抵抗的一项重要原因（1-3），并且胰岛素敏感性随着体质量指数升高呈线性降低（4;5）。胰岛素抵抗具有重要的临床意义，因为胰岛素抵抗参与了许多肥胖相关性代谢性并发症的病理过程。造成肥胖相关性胰岛素抵抗的具体机制尚不清楚，但是很可能涉及了脂肪酸代谢改变、肝脏和肌肉甘油三酯过度堆积（6-11）以及全身性低度炎症反应（12-14）。

最近，内质网（ER）应激反应在试验模型中被认定为肥胖相关性胰岛素抵抗的一种原因（15;16）。ER的功能是合成、折叠并运输分泌性蛋白和膜蛋白。ER稳态破坏可导致适应性未折叠蛋白反应（UPR），进而恢复ER折叠功能并减弱应激反应。ER还可抑制胰岛素信号传导，至少部分通过激活c-Jun NH(2)末端激酶（JNK）信号传导通路，并经肌醇依赖性酶－1（IRE-1）（15;17-20）或RNA依赖性蛋白激酶（PKR）机制介导（21）。ER应激反应增强与肥胖小鼠的胰岛素活性受损有关（15），通过化学或遗传学方法削弱此种反应可改善胰岛素敏感性以及葡萄糖稳态（18）。肝脏和脂肪组织中ER应激反应增强以及胰岛素抵抗均与人体肥胖有关（22;23），而体重减轻可降低ER应激反应，并可改善胰岛素敏感性（22）。

牛磺熊去氧胆酸（TUDCA）是一种胆酸衍生物，已经在欧洲国家获准用于治疗胆石症和胆汁淤积性肝病。TUDCA也可作为一种化学分子伴侣增强蛋白质折叠，并保护细胞抵抗ER应激反应（18）。在肥胖小鼠中，胃肠外TUDCA预处理可降低ER应激反应，改善全身性胰岛素抵抗，并降低肝内甘油三酯（IHTG）含量（18）。尽管动物模型和细胞系的既往研究数据表明TUDCA可产生有益的代谢性效应，但是TUDCA对胰岛素活性的影响还未在人类受试者进行研究。

本研究的目的在于确定针对ER应激反应通路的化学干预能否给患者带来代谢学收益。研究者相应地在胰岛素抵抗肥胖受试者中进行了一项随机化、对照临床试验，以评估TUDCA治疗对肝脏（葡萄糖合成）、肌肉（葡萄糖摄取）以及脂肪组织（脂肪分解）中的胰岛素敏感性的影响。研究者假设TUDCA治疗可改善多器官胰岛素信号传导和敏感性以及其他与胰岛素抵抗相关的代谢性因素。高血胰岛素－正血葡萄糖钳技术联合稳定性同位素标记示踪输注检测可确定体内的胰岛素敏感性，同时获取脂肪组织和骨骼肌活检组织以评估TUDCA或安慰剂治疗前后的ER应激反应标记物、JNK磷酸化以及胰岛素信号传导通路组件水平。

研究设计与方法

研究受试者20例肥胖受试者（男性8例，女性12例；年龄：18 ±11岁，体质量指数[BMI]：37 ±4kg/m2，平均数±标准差）参与了此项单盲、随机化、安慰剂对照临床试验（注册编号NCT00771901）。

所有受试者均存在胰岛素抵抗，胰岛素稳态模型评估值≥3.0（24）。受试者完成了综合性医学评估，包括详细病史、体格检查、血液检测以及2小时口服糖耐量试验。罹患糖尿病、除非酒精性脂肪肝（NAFLD）外的慢性肝病、重度高甘油三酯血症（空腹血清甘油三酯浓度>400 mg/dl），以及吸烟或正在服用已知可改变葡萄糖或脂质代谢药物患者将被排除在外。研究者有意对存在胰岛素抵抗但未发生糖尿病患者进行研究，以便有最佳机会发现TUDCA治疗改善胰岛素敏感性，而避免糖尿病治疗药物以及研究受试者间血糖控制水平差异所造成的潜在混淆因素影响。所有受试者均在本研究开始前3个月内惯于静坐（平常运动量<1小时/周，并≤1次/周），并保持体重稳定（体重变化<2%）。受试者在参与本研究前均提交了书面知情同意书。并且，本研究得到了密苏里州圣路易斯华盛顿大学医学院人类研究保护办公室的批准。

试验方案：体成分体成分分析在进行高血胰岛素－正血葡萄糖钳检测前大约1周进行。以双能X线吸收法（DEXA，QDR 4500；美国麻塞诸塞州Waltman Histologic公司）测定体脂肪质量（FM）及无脂肪质量（FFM）。用磁共振成像技术确定腹部皮下脂肪组织以及腹内脂肪组织体积；用10层1cm厚轴向图像（起自L4-L5交界处，并向近端延伸）确定各脂肪蓄积部位的体积。用磁共振光谱仪（德国Erlanger西门子公司3T 西门子Magnetom Trio Scanner）；各例受试者的检测体素为15×15×15-mm，取均数以估计甘油三酯占肝脏总体积的百分比（25）。

高血胰岛素－正血葡萄糖钳检测. 受试者在接受钳检测前一日下午收住圣路易斯华盛顿大学临床研究所（CRU）。受试者于18:00点进食一份标准餐，含12kcal/kg FFM，55%的总能量由碳水化合物提供，30%由脂肪，15%由蛋白质。然后患者禁食，但不禁水，直到次日完成钳检测。于次日早晨05:00，置入前臂静脉导管输注稳定性同位素标记示踪物（购自美国麻塞诸塞州Andover剑桥同位素实验室）、葡萄糖以及胰岛素。另从对侧桡动脉置入导管，用于采集血样。有4例受试者的桡动脉置管未能成功，所以另外经手静脉置管，用恒温调节箱加热到55°C，以获取动脉化血样（26）。于06:00时，开始强化连续输注[6,6-2H2]葡萄糖（强化剂量为22.5 μmol/kg体重；输注速率为0.25 μmol/kg体重/分钟），维持9.5小时。于08:00时，开始连续输注结合于25％人白蛋白的[2,2-2H2]棕榈酸盐（输注速率为0.035 μmol/kg体重/分钟），维持7.5小时。于09:30时，即开始输注葡萄糖示踪剂后3.5小时，开始两阶段高血胰岛素－正血葡萄糖钳检测，持续6小时。在钳检测第一阶段（3.5-6.5小时）中，