傅一星，羅朋立

（青海大學(xué)研究生院，青海 西寧 810000）

胰島素抵抗（insulin resistance，IR）是影響多器官及胰島素調(diào)節(jié)通路的系統(tǒng)性疾病[1]，表現(xiàn)為胰島素敏感性降低，胰腺β 細(xì)胞增加其胰島素分泌能力，導(dǎo)致高胰島素血癥，最終因β 細(xì)胞失代償后出現(xiàn)了高血糖癥，發(fā)展成為糖尿?。╠iabetes mellitus，DM）[2]。絕大多數(shù)IR 是胰島素和胰島素受體結(jié)合后信號傳導(dǎo)過程發(fā)生障礙的結(jié)果[3]，其導(dǎo)致?lián)p傷的機(jī)制尚未明確。有研究發(fā)現(xiàn)IR 對足細(xì)胞、系膜細(xì)胞、腎小管細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞等腎臟固有細(xì)胞均有損傷作用，現(xiàn)就IR 對影響腎功能發(fā)生機(jī)制的研究進(jìn)展作一綜述。

1 IR 與足細(xì)胞

1.1 IR 與足細(xì)胞結(jié)構(gòu)改變 胰島素受體主要在足細(xì)胞及腎小管中表達(dá)[1]，可通過兩大信號通路MAPK和PI3K 通路或直接重塑肌動蛋白的骨架來維持足細(xì)胞對胰島素的正常反應(yīng)。Lay AC 等[4]發(fā)現(xiàn)長期暴露于高胰島素狀態(tài)下的足細(xì)胞發(fā)生胰島素受體的降解，從而減弱足細(xì)胞胰島素信號傳導(dǎo)。其中胰島素-PI3K-AKT 信號傳導(dǎo)途徑的破壞引起內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，導(dǎo)致糖尿病性腎病中足細(xì)胞凋亡和蛋白尿[5]。

1.2 IR 與足細(xì)胞相關(guān)調(diào)節(jié)因子 沉默信息調(diào)節(jié)因子（Sirtuins，SIRTs） 家族是一類依賴煙酰胺腺嘌呤（NAD+）的第Ⅲ類去乙?；福谡{(diào)節(jié)細(xì)胞的氧化還原和代謝應(yīng)激中有重要作用，主要的2 個亞型為SIRT1 及SIRT2。SIRT1 和AMPK 的相互作用可調(diào)節(jié)足細(xì)胞的胰島素活性，減少胰島素受體磷酸酶PTP1B（Akt/ERK1/2 的負(fù)性調(diào)節(jié)蛋白）的表達(dá)，起到腎臟保護(hù)作用[6]。暴露于高糖狀態(tài)下的足細(xì)胞會發(fā)生SIRT1 蛋白的表達(dá)及活性降低，同時減少AMPK的磷酸化，降低胰島素刺激下足細(xì)胞的糖攝取[7]，近來觀點(diǎn)認(rèn)為SIRT1 活性下降也會抑制細(xì)胞自噬，并認(rèn)為是糖尿病腎病腎損傷機(jī)制之一[8]。

含有磷酸酶2 的Src 同源2 結(jié)構(gòu)域（Src homology 2 domain-containing phosphatase 2，SHIP2）在維持腎小球中細(xì)胞信號方面有著重要作用。Polianskyte-Prause Z 等[9]在糖尿病模型中也發(fā)現(xiàn)SHIP2 上調(diào)可降低Akt 活性、增強(qiáng)足細(xì)胞的凋亡，導(dǎo)致胰島素抵抗及葡萄糖攝取的減少，這也是SHIP2 抑制劑二甲雙胍能延緩DN 發(fā)展進(jìn)程的可能原因。

同源性磷酸酶-張力蛋白（phosphatase and tensinhomolog，PTEN）是PI3K/Akt 途徑的負(fù)性調(diào)節(jié)因子。Rogacka D 等[10]發(fā)現(xiàn)正常及高糖培養(yǎng)條件下，足細(xì)胞對葡萄糖攝取減少與PTEN 水平升高有關(guān)。但另有研究顯示提高PTEN 水平可通過恢復(fù)自噬水平，改善高糖誘導(dǎo)的足細(xì)胞損傷和IR[11]。在2 型糖尿病中，胰島素敏感性降低會促使足細(xì)胞的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，進(jìn)一步導(dǎo)致足細(xì)胞的凋亡及濾過屏障的通透性增強(qiáng)，加速DN 的發(fā)展；同時PTEN 表達(dá)降低可導(dǎo)致PI3K 信號持續(xù)的過度激活，也會加劇內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)，這表明胰島素受體信號傳導(dǎo)需要動態(tài)調(diào)控[5]。因此，高糖環(huán)境下PTEN 水平升高可能與足細(xì)胞結(jié)構(gòu)及功能損傷有關(guān)，但PTEN 表達(dá)的降低也可能加速DN 的發(fā)展。

蛋白酪氨酸磷酸酶1B（protein tyrosine phosphatase 1b，PTP1B）是胰島素信號通路的主要調(diào)節(jié)因子，通過對胰島素受體和IRS-1 的去磷酸化，負(fù)性調(diào)控下游胰島素信號并參與IR[12]。Ito Y 等[13]實驗結(jié)果顯示，PTP1B 的表達(dá)缺失會激活胰島素信號通路及提高自噬水平，減輕高糖狀態(tài)下的足細(xì)胞損傷，提示PTP1B 及其受體可作為今后治療糖尿病腎病的一個靶點(diǎn)進(jìn)行藥物開發(fā)。

1.3 IR 與炎癥介質(zhì) 越來越多研究證明慢性度炎癥在IR 及其導(dǎo)致的足細(xì)胞損傷中也具有重要作用[14]。Du P 等[15]研究觀察了體外糖尿病小鼠足細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)介導(dǎo)天然免疫的胞漿蛋白NOD2 表達(dá)升高，可誘導(dǎo)足細(xì)胞的炎癥反應(yīng)、損害胰島素信號通路及影響胰島素依賴的糖攝取，從而引起足細(xì)胞的損傷，影響濾過屏障，出現(xiàn)蛋白尿。另外，作為慢性炎癥介質(zhì)的細(xì)胞因子IL-17A 的部分亞型如IL-17A、IL-17F 的過表達(dá)有益于延緩DN 的進(jìn)展[16]。

1.4 IR 與自噬（autophagy） 近來研究發(fā)現(xiàn)自噬參與了高糖環(huán)境下足細(xì)胞的損傷。自噬是一種高度保守的溶酶體降解途徑，可去除蛋白質(zhì)聚集體和受損細(xì)胞器以維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)[17]。自噬的激活在足細(xì)胞對抗高糖誘導(dǎo)的胰島素抵抗及細(xì)胞損傷中有重要作用。在胰島素受體敲除的足細(xì)胞中可觀察到自噬標(biāo)記物L(fēng)C3B 和Beclin-1 表達(dá)下降和p62 蛋白的聚集，表明在IR 狀態(tài)下，足細(xì)胞的自噬活性下調(diào)，自噬的激活可防止IR 所致的足細(xì)胞損傷[18]。Xin W 等[19]也發(fā)現(xiàn)在高糖環(huán)境下足細(xì)胞的基礎(chǔ)自噬水平低下，葡萄糖的攝取及胰島素受體磷酸化水平有所下降，可導(dǎo)致足細(xì)胞活性降低及數(shù)量減少[20]。近來一些研究發(fā)現(xiàn)，有多種方式可以通過自噬對足細(xì)胞發(fā)揮調(diào)節(jié)作用，如雷公藤可能通過修復(fù)血紅素加氧酶-1（HO-1）介導(dǎo)的自噬途徑來保護(hù)高糖誘導(dǎo)環(huán)境下的足細(xì)胞損傷，炎癥反應(yīng)及IR[21]、糖原合酶激酶3（glycogen synthase kinase 3，GSK3α）通過提高自噬來維護(hù)足細(xì)胞的正常功能[22]、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激抑制劑熊去氧膽酸（UDCA）和4-苯基丁酸酯（4-PBA）可以改善在糖尿病及高糖培養(yǎng)的小鼠的足細(xì)胞自噬的缺失[23]、通過抑制p62/SQSTM1 對自噬的負(fù)調(diào)節(jié)作用能減輕高糖條件下足細(xì)胞損傷[24]。提高自噬水平可能作為未來治療足細(xì)胞損傷的新的治療靶點(diǎn)。

2 IR 與腎小管

2.1 IR 與腎小管結(jié)構(gòu) 胰島素受體主要表達(dá)在腎小管上皮細(xì)胞的頂端和基底膜外側(cè)。在一項調(diào)查兩個社區(qū)老年群體的研究中發(fā)現(xiàn)[25]，胰島素敏感性與尿中腎損傷分子1（kidney injury molecule-1，KIM-1）濃度成獨(dú)立負(fù)相關(guān)，認(rèn)為在糖尿病前期，IR 與腎小管損害損傷即具有相關(guān)性。

2.2 IR 與白蛋白的重吸收 研究發(fā)現(xiàn)胰島素在近端小管白蛋白重吸收中起調(diào)節(jié)作用，因此，與IR 或糖尿病相關(guān)的蛋白尿不僅能與腎小球功能障礙有關(guān)，而且還可能與胰島素介導(dǎo)的腎小管重吸收障礙有關(guān)[26]。Zhang Y 等[27]發(fā)現(xiàn)在糖耐量受損時，高濃度胰島素可通過抑制腎小管細(xì)胞中INS/IRS1/PI3K/Akt 通路而下調(diào)近端小管上皮頂端的megalin 和cubilin 蛋白表達(dá)，引起腎小管上皮細(xì)胞對白蛋白的吸收功能障礙，導(dǎo)致蛋白尿的產(chǎn)生。

2.3 IR 與葡萄糖重吸收 鈉-葡萄糖協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（sodium-dependent glucose transporters，SGLTs）參與腎葡萄糖的重吸收，其中SGLT2 是其發(fā)揮功能最主要的亞型。研究發(fā)現(xiàn)[28]，腎小管的胰島素受體是SGLT2 的表達(dá)及促進(jìn)葡萄糖吸收功能的關(guān)鍵部分，高胰島素血癥的情況下胰島素受體刺激SGLT2 的表達(dá)，促進(jìn)葡萄糖的吸收，使機(jī)體維持高血糖狀態(tài)，進(jìn)一步加劇IR，這些研究提示在IR 時，胰島素敏感性與腎臟葡萄糖代謝之間存在潛在的聯(lián)系。

2.4 IR 與鈉潴留及高血壓 現(xiàn)有研究顯示在IR 環(huán)境下，胰島素通過PI3K/IRS2 途徑刺激離體近端小管中的電碳酸氫鈉共轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白1（NBCe1）活性[29]，通過IRS1 促進(jìn)了鈉潴留[30]。胰島素可通過PI3K 刺激糖皮質(zhì)激素調(diào)節(jié)蛋白激酶1（SGK1）的活性，進(jìn)而導(dǎo)致上皮細(xì)胞鈉通道（ENaC）介導(dǎo)的鈉重吸收增加；刺激近曲小管上皮細(xì)胞的頂端及基底外側(cè)上Na+-H+交換和Na+，K+-ATP 酶；還可通過刺激腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)（RAAS）或交感神經(jīng)系統(tǒng)（SNS）的激活，從而導(dǎo)致鈉潴留[31]。在小鼠集合管（IMCD）細(xì)胞中，胰島素通過增加內(nèi)皮型一氧化氮合酶（eNOS）的表達(dá)通過PI3K 途徑來增加NO 的產(chǎn)生。在IR 狀態(tài)下，NO 產(chǎn)生減少可能進(jìn)一步導(dǎo)致高血壓[32]。總之，IR可通過促進(jìn)腎小管的鈉重吸收及NO 的減少來導(dǎo)致高血壓發(fā)生。

2.5 IR 與其他離子代謝 研究發(fā)現(xiàn)，IR 導(dǎo)致的代償性高胰島素血癥可通過減少濾過鈣的腎小管重吸收，增加尿鈣排泄[33]，同時IR 和高胰島素血癥會降低排酸和銨鹽的產(chǎn)生能力，從而導(dǎo)致尿液pH 值降低[34]，Ichida K 等[35]發(fā)現(xiàn)IR 導(dǎo)致的高胰島素血癥可引起近端小管重吸收鈉增強(qiáng)，并促進(jìn)有機(jī)酸通過鈉依賴的單羧酸轉(zhuǎn)運(yùn)體（SMCT）重吸收增加，有機(jī)酸和尿酸交換增強(qiáng)，進(jìn)而對尿酸重吸收增加發(fā)生高尿酸血癥，以上因素最終增加了結(jié)石發(fā)生的風(fēng)險。

3 IR 與系膜細(xì)胞

高糖高胰島素處理促進(jìn)核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域樣受體蛋白1（NLRP1）的激活從而增加腎小球系膜細(xì)胞焦亡和炎癥反應(yīng)[36]。在高糖培養(yǎng)基中生長的系膜細(xì)胞是正常培養(yǎng)基中系膜細(xì)胞大小的1.6 倍，其機(jī)制為高糖通過增加底物神經(jīng)酰胺和UDP 葡萄糖的利用來增加糖鞘脂（GSLs）的產(chǎn)生，GSLs 通過Smad3 激活信號傳導(dǎo)，下調(diào)pPTEN 的磷酸化，提高Akt 的磷酸化，導(dǎo)致了系膜細(xì)胞的肥大和細(xì)胞外基質(zhì)的積聚[37]。Xu WW 等[38]也發(fā)現(xiàn)胰高血糖素樣肽1（GLP-1）可抑制2 型糖尿病患者的IR，其類似物Exendin-4 對大鼠系膜細(xì)胞（mesangial cells，MCs）的增殖和纖連蛋白分泌有抑制作用。提示GSLs 抑制劑、Exendin-4 可作為未來DN 治療的潛在靶點(diǎn)。

4 IR 與內(nèi)皮細(xì)胞

腎小球內(nèi)皮細(xì)胞也是胰島素的反應(yīng)細(xì)胞，IRS2表達(dá)在腎小球內(nèi)皮細(xì)胞上，胰島素可以通過激活內(nèi)皮型一氧化氮合酶（eNOS）提高NO 的產(chǎn)生，然而在IR 及糖尿病狀態(tài)下，NO 的產(chǎn)生減少[39]，高糖能抑制Akt、eNOS 及GSK3α 的磷酸化；降低IRS1 蛋白表達(dá)，進(jìn)而導(dǎo)致腎內(nèi)皮功能障礙[40]，這可能與糖尿病腎病的發(fā)生發(fā)展有關(guān)。在IR 狀態(tài)下，胰島素可持續(xù)刺激內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生內(nèi)皮素-1（ET-1），進(jìn)一步導(dǎo)致腎損傷，這揭示了IR 與腎損傷的部分機(jī)制[41]。

5 總結(jié)

IR 及其參與的胰島素信號通路與腎臟足細(xì)胞、腎小管、系膜細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞等損傷有密切關(guān)系，在蛋白尿、高血壓和高尿酸血癥的發(fā)生中均發(fā)揮了重要作用。但目前相關(guān)的臨床研究和針對IR 及其相關(guān)信號通路中某靶點(diǎn)蛋白作用的藥物開發(fā)較少。今后還需對IR 致腎損傷機(jī)制深入研究，以期為今后的臨床研究、藥物開發(fā)及治療提供更加充分的理論依據(jù)和思路。