第一章 胰岛素及其信号转导

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第一章  胰岛素及其信号转导

1.1 胰岛素

由A、B两链组成，A为酸性的21肽，B为碱性的30肽。

1.2胰岛素原    胰岛素原由胰岛β细胞的粗面内质网合成，运到高尔基复合体，在酶的作用下裂解形成胰岛素+c肽+4个碱性氨基酸。5－15％的胰岛素原进入血液，最终由肾脏清楚。研究发现，胰岛素原水平与动脉粥样硬化有关，因为胰岛素原水平与动脉厚度呈正相关，可能是由于纤溶酶原激活物抑制因子－1（PAI－1）介导。还有研究发现胰岛素原的水平与冠心病密切相关，相关性高于胰岛素水平。

1.3胰岛素分泌及其影响因素

     葡萄糖是生理条件下**胰岛素分泌的主要因素。

     摄食含有蛋白质或氨基酸的混和食物可**胰岛素分泌。

     肾上腺素是唯一抑制其分泌的激素。胰高血糖素、生长激素、糖皮质激素等均能促进其分泌。

1.4胰岛素的生理效应

1.4.1糖代谢：是体内唯一降低血糖的激素

（1）促进葡萄糖进入组织细胞

（2）促进糖原合成，抑制糖原分解

（3）糖异生减少：磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶活性降低。

（4）促进葡萄糖的氧化供能：

1.4.2脂代谢（1）抑制脂肪分解：抑制甘油三酯脂肪酶活性。

（2）促进脂肪合成：增强柠檬酸裂合酶活性，促进乙酰CoA由线粒体内向外转移，提供原料。

（3）降低血脂：增强脂蛋白脂肪酶的活性，促进分解。

1.4.3蛋白质代谢：促进蛋白质的合成

1.5胰岛素受体

1.5.1胰岛素受体的结构

INSR为跨膜糖蛋白，半衰期为7－12h。为一种非典型的PTK受体，由2条α、2条β亚基组成的四聚体。除了α2β2外，还有分子量较小的β1链，可能是β亚基的裂解产物。因此INSR有（αβ）2、（αβ1）2、（αβ）（αβ1）三种形式。

成熟的INSR为α2β2，α亚基位于细胞外（719个氨基酸残基）富含Cys，是识别合结合胰岛素的部位；β亚基（620氨基酸残基），穿过脂膜，具有胞内近膜区，PTK活性及C端的自身磷酸化位点。β亚基胞内区Tyr（酪氨酸）的磷酸化在受体功能中有重要的作用。其中近膜区第960位Tyr磷酸化后可作为胰岛素受体底物－1（IRS－1）的识别和结合部位。其中PTk区的1146、1150、1151的Tyr是PTK活性调节部位，磷酸化后提高PTK活性。目前尚未发现受体C端1316、1322位Tyr磷酸化与PTK的活化和胰岛素信号转导有关，可能是对胰岛素的作用有修饰作用。

1.5.2受体基因

位于人的19对染色体短臂末端。

受体α亚单位的731个氨基酸从结构上分为4个区①1－154为N端重复序列，在配体结合中起重要作用。此区含4个重复的与EGF（表皮生长因子）受体家族有同源的序列。至少这些保守的Gly残基中有2个（Gly31和Gly366）是胰岛素抵抗病人受体基因突变的位置。②155－312为半胱氨酸富含区，与IGF－1受体高度同源。该区对配体结合特异性起重要作用，区内有26个半胱氨酸。③313－428为中央重复区。④429－731为C端区。本区的功能可能与受体异四聚体ααββ中2个α亚单位之间的结合有关。同时该区含一个大的免疫原区域（450－610），可被单抗或有B型胰岛素抵抗病人的抗受体自身抗体所识别。在α、β亚单位之间有4个碱性氨基酸（732－735RKRR）为受体前体的酶切位点。

β亚单位可分为5区。①细胞外区（736－929）本区功能不明。②跨膜区（930－952）③近膜区（953－1001），含有受体胞吞作用的信号。Tyr927能结合某些底物使酪氨酸磷酸化。④酪氨酸激酶区（1002－1257），含结合ATP的保守序列（1003－1030）和3个酪氨酸残基（1158、1162、1163）。⑤C端区（1258－1355），此区是胰岛素和IGF－1的受体间最大非同源区的区域，是跨膜信号特异性的结构基础。胰岛素受体C端区传导胰岛素信号。IGF－1的虽然能与胰岛素受体结合，但只能**细胞摄取葡萄糖而不能**细胞生长。

1.6胰岛素受体底物－1

1.6.1 IRS－1基因位于染色体2q36－37。

1.6.2 IRS－1的理化性质：高度的保守性。

1.7胰岛素受体介导的信号转导途径

1.7.1胰岛素在细胞水平的作用

胰岛素与α亚单位结合后，受体构型发生迅速改变，β亚单位的位于膜内的酪氨酸残基磷酸化，激活酪氨酸激酶活性。只有磷酸化后ATP及其他底物才能与受体的接触反应位点结合。

磷酸化后，一些分子，如Shc、IRS和生长因子受体结合蛋白（Grb－1）与胰岛素受体直接结合，为下游的底物提供连接界面。IRS蛋白的氨基末端有一个保守区域――板影蛋白同源区（PH），可以使其与胰岛素受体紧密结合；IRS羧基末端有一个磷酸化的酪氨酸结合区域（PTB）。许多信号分子均存在于PTB区，IRS—1与IRS－2的PTB区有75％的相同序列，其作用是促进IR/IRS的相互作用。IRS羧基末端有多个酪氨酸磷酸化位点，可以与含有Src同源区2（Sh2）的蛋白质（Shc）如磷脂酰肌醇3－激酶（PI－3k）的p85α调节亚单位、（Grb－2）、Nck、Crk、Fyn、SHP－2及其他所以介导胰岛素的代谢和促进生长功能的因子。

胰岛素受体的信号转导主要经过两个途径，即有丝分裂原激活的蛋白激酶（MAPK）和PI－3K。两条途径相互***，在一定条件下，也能相互激活。

①Grb2与酪氨酸磷酸化的Shc结合或通过Sh2与胰岛素受体结合后，MAPk途径被激活。Grb2预先与哺乳动物鸟嘌呤核苷酸交换因子（mSOS）连接（mSOS为一个核苷交换蛋白，可以促进Ras上的GDP转化为GTP，激活Ras）。Ras位于浆膜内侧，与Raf的氨基末端区域连接，使Raf募集到浆膜，Ras－Raf相互作用，使Raf磷酸化被激活。Raf－1激活一种双重专一性激酶MEK1，MEK1通过酪氨酸和苏氨酸磷酸化激活了细胞外信号调节激酶（ERKs）。被激活的ERK通过转录调节因子如Elk-1等的磷酸化，诱导基因生成，介导胰岛素的促进生长作用。

②胰岛素对代谢的调节作用主要是通过PI－3K途径介导。PI－3K的p85/p110复合体与胰岛素受体底物分子连接，PI－3K激活，生成3磷酸磷脂酰肌醇（PIP3）。PIP3与PI－3K、依赖性激酶－1（PDK－1）和丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶B（Akt）的PH区结合，激活PDK－1，使Akt磷酸化被激活。Akt调节肌肉和脂肪细胞内的胰岛素敏感性葡萄糖转运体（Glut4）的转位；除此之外，蛋白激酶C的α和β亚型也可以激活（PI－3K）和PDK－1来调节Glut4转位。

胰岛素促进糖原合成的作用使由糖原合成酶激酶（GSK）介导，主要是GSK－3。胰岛素激活Akt，使GSK磷酸化失活，从而不能抑制糖原合成酶的活性。GSK－3还可使有关蛋白合成的真核启动因子2B（eIF－2B）失活，促进蛋白质的合成。

胰岛素通过mTOR激酶和4E－BPI磷酸化，从而在翻译水平促进蛋白质的合成。

按照与酪氨酸受体的接近程度，信号底物分子可以分为3个水平：第1级为近端底物，可以和受体直接作用，如IRS蛋白，第2级为下游介质，包括MAPK、Akt和相关的底物；第3级为一些产生生物学效应的分子。第1、2级主要在细胞膜和胞浆发挥作用，第3级分子主要被上游的激酶磷酸化后转运到细胞核，调节基因转录发挥作用。

1.7.2胰岛素后体底物的作用

INSR与胰岛素结合后，首先使受体自身的酪氨酸被磷酸化，之后其底物蛋白，如IRS－1借其SH－2与INSR分子中含磷酸化Tyr的序列结合，在受体PTK的作用下被磷酸化，由此启动磷酸化的级联反应病导致信号进一步转导。IRS－1使广泛存在于胰岛素敏感组织中的接头蛋白（adaptor）。

能证明与IRS－1结合的蛋白质有：

①作为接头蛋白的生长因子受体结合蛋白2（Grb2）和Shc，他们通过Sos激活Ras－MARK－RSK信号转导通路，激活转录因子，导致基因表达，磷酸化翻译因子促进蛋白质合成，从而导致细胞繁殖。

②PI－3K

对IRS缺损小鼠研究发现，小鼠可以存活，有生殖能力，但是发育迟缓，体重减低约30－50％，呈现一定的胰岛素抵抗。2型糖尿病患者的脂肪细胞INSR和IRS－1的结合正常，但IRS－1的磷酸化低于非2型糖尿病肥胖者和正常人，表明IRS－1的表达量和其酪氨酸化水平的降低，参与了胰岛素抵抗和NIDDM的病理过程。

第二章
胰岛素抵抗的发病机制

3.1胰岛素抵抗的靶器官分类

3.1.1肝胰岛素抵抗：2型糖尿病者肝胰岛素摄取减少，不能抑制肝糖产生及输出，因而空腹血糖升高。

3.1.2肌胰岛素抵抗
肌肉是外周葡萄糖利用的主要场所，胰岛素抵抗时，肌肉组织对餐后胰岛素**的葡萄糖摄取和利用减少。由于**及细胞对葡萄糖的摄取和利用所需的胰岛素量较抑制肝糖产生及输出者大的多，因而肌胰岛素抵抗在糖尿病首先表现出来。这就揭示了在糖尿病早期或前期空腹血糖在正常范围而餐后血糖已经升高的原因。

除了糖代谢异常外，有报道，在肥胖的2型糖尿病患者，存在脂肪酸代谢异常，餐后脂肪酸氧化减少，脂肪酸酯化降低，导致甘油三酯在骨骼肌酯化和储存增多，这也是胰岛素抵抗发病机制之一，减低体重可以使肌肉中沉积的甘油三酯减少，改善胰岛素的敏感性。

3.1.3脂肪组织胰岛素抵抗
胰岛素在脂肪组织作用降低，导致血游离脂肪酸增高。FFA升高对人体的不利影响：①抑制葡萄糖**β细胞引起的胰岛素分泌②抑制肝细胞和与胰岛素结合，削胰岛素对肝糖异生及输出的抑制作用。③抑制肌细胞葡萄糖转运子（Glut4）的活性。④为肝脏提供生糖底物，促进肝糖异生。因而FFA水平升高在胰岛素抵抗以及D2M中的作用日益受到重视。

3.2胰岛素抵抗并非单一因素致病，遗传、环境和行为因素均起重要作用。

3.2.1遗传因素

3.2.1.1基因突变

⑴胰岛素基因突变：可引起胰岛素一级结构改变和胰岛素生物活性降低。

⑵胰岛素受体基因突变：一方面通过使胰岛素受体mRNA水平降低，减少胰岛素受体的生物合成；同时使胰岛素受体向细胞表面转运出现障碍及降解加速，导致细胞表明受体减少。另一方面可导致受体和胰岛素的亲和性下降及酪氨酸受体激酶的活性降低等功能障碍，产生胰岛素抵抗。

⑶PI－3K基因突变

PI－3K属蛋白激酶，由含SH－2的p85亚基与具有酶活性的p110亚基组成。IRS－1上特异的酪氨酸残基可与p85亚基结合，进而激活p110亚基，后者经磷酸化激活蛋白激酶B（PKB），活化的PKB经过不依赖Ras/MAPK的途径使糖摄取、糖原和蛋白质合成增加。

⑷糖原合成酶（GS）基因突变

GS使糖原合成中的限速酶，研究表明，IR主要是由于葡萄糖进入非有氧氧化途径受阻，特别是肌糖原合成受阻。

⑸β3肾上腺受体（β3－AR）基因突变

β3－AR发现于1989年，其特性与β1β2受体完全不同，属G蛋白偶联的膜表面受体家族，主要分布于脂肪组织，尤其是棕色脂肪组织，介导脂肪分解及热量的生成。

去甲肾上腺素与β3－AR―――→腺苷环化酶激活―――→cAMP增多。β3－AR激动剂BRL 26830A**脂肪组织的脂解，长期使用可以在不减少进食的情况下减轻体重，其原因主要是加强脂肪组织的分解与能量消耗。β3－AR的促进生热作用与激活和提高脂肪组织中解偶联蛋白－1（UCP－1）有关。除了UCP－1，还有UCP－2 UCP－3，均与能量消耗有关。有人认为β3－AR与胰岛素信号传递系统间存在相互作用。，用β3－AR激动剂预**可增强INSR、IRS－1、IRS－2的酪氨酸磷酸化及IRS－1相关的PI－3K的活性。研究发现，β3－AR激动剂可以明显降低胰岛素、甘油三酯和游离脂肪酸水平，减小脂肪细胞的体积，这一作用是由UCP－1介导，是产热增加的结果。小脂肪细胞比例增多导致TNF－α的mRNA表达和FFA水平下降，从而提高胰岛素敏感性，减轻胰岛素抵抗。β3－AR基因的一个错义突变，可使该受体改变，一起信号转导障碍，导致脂肪组织分解和生热作用减弱，成为肥胖、DM2的原因之一。

⑹特异性蛋白磷酸酶调节亚单位3（PPP－1R3）基因突变

PPP－1R3属蛋白磷酸酶，编码肌肉特异性蛋白磷酸酶1糖原靶向调节亚单位，调节肌糖原的合成和分解。PPP－1R3通过使糖原合成酶磷酸化激活，从而**糖原的合成。故PPP－1R3被认为是遗传性IR的候选基因。

⑺小肠脂肪酸结合蛋白2（FABP－2）基因突变

FABP－2属转运蛋白，位于小肠粘膜，该蛋白特定位点氨基酸的改变可增强FABP－2的亲和力，导致小肠游离脂肪酸吸收及氧化增加，从而导致葡萄糖氧化、利用及糖原合成的抑制，因此，FABP－2基因突变可引起IR和肥胖。

⑻浆细胞分化抗原1（PC1）基因突变

PC1是从2型糖尿病病人的成纤维细胞中分离出来的抑制具有抑制INSR老氨酸激酶活性的糖蛋白。在伴有IR的病人的骨骼肌细胞、脂肪细胞、成纤维细胞均发现PC1过度表达；cDNA转染试验也表明，PC1过多表达可抑制胰岛素信号的传递，导致IR。

⑼过氧化物酶增值物激活受体（PPARs）基因突变

PPARs属2型核受体超家族成员，是一类由配体激活的核转录因子，有3种亚型：PPARsα PPARs β、PPARsγ。PPARsγ与脂肪细胞分化、肥胖及IR关系密切。PPARsγ是脂肪形成的转录调节因子，它的激活有助于脂肪细胞的分化，抑制瘦素和TNF－α基因的表达，PPARsγ基因突变可引起体重和胰岛素敏感性的改变。TZD可以直接和PPARsγ结合并将其激活而发挥效应。PPARsγ在脂肪组织种表达远高于在肌肉组织和肝脏的表达，但是可以改善肌肉和肝脏的胰岛素抵抗，据推测这可能不是PPARsγ的直接效应，而是通过TNF－α、瘦素或FFAs水平的改变发挥作用。例如，TZD激活PPARsγ诱导脂蛋白脂酶表达增加，提高脂肪组织对甘油三酯的摄取，循环中FFA水平降低，从而改善肌肉和肝脏的胰岛素抵抗。

⑽脱碘酶－2 （DIO－2）基因变异

脱碘酶－2对于维持循环和组织内的甲状腺激素水平起着关键的作用，使T4在外周脱碘转化为T3及无活性的反T3。有研究显示：该区突变的个体骨骼肌葡萄糖利用明显降低，空腹胰岛素水平明显升高。可能的机制为DIO－2活性降低时细胞内T3水平下降，导致Glut4转位减少，产生胰岛素抵抗。

3.2.2环境因素：对于胰岛素抵抗的产生起重要的作用。

3.2.2.1年龄

随着年龄增长葡萄糖耐量下降，以受体后缺陷和外周高胰岛素血症为特征。

3.2.2.2肥胖、缺乏体力活动

3.2.2.3吸烟

长期吸烟者有较高的胰岛素抵抗性，高胰岛素血症和脂代谢紊乱。有学者认为，与吸烟相关的胰岛素抵抗可能是由于胰岛素拮抗激素的分泌增加。如：皮质醇、生长激素和儿茶酚胺。

3.2.2.4应激

3.2.2.5饮食与微量元素

动物实验证实限制热量的摄入可降低血糖及胰岛素浓度，增加胰岛素敏感性和降低胰岛素抵抗。

微量元素铬通过葡萄糖耐量因子（三价铬形成的化合物）调节胰岛素与受体的硫基形成二硫基，促进胰岛素发挥最大的生物学效应。缺锌可能使含锌的辅酶变化影响糖和脂肪的代谢。

3.2.2.6药物影响

目前已证实口服外源性雄激素或避孕药可增加胰岛素抵抗，而性激素结合球蛋白降低与胰岛素抵抗相关。在接受利尿剂治疗的患者可观察到糖耐量受损，可能是因为胰岛素抵抗及低钾诱导的胰岛素释放受损所致。达纳唑、糖皮质激素、盐类降脂药均导致糖耐量降低。β受体阻滞剂，特别是非选择性或大剂量心脏选择性β受体阻滞剂可影响胰岛素敏感性。

3.2.2.7其他

研究表明，胰岛素抵抗与胎儿发育状态有关，出生时消瘦在成年变得肥胖的人易出现胰岛素抵抗。已经证明高尿酸血症与胰岛素抵抗有关。

3.3受体水平的胰岛素抵抗

胰岛素抵抗发生的环节现在认为可发生于胰岛素与受体结合前，或受体及受体后。涉及的环节甚多，许多尚未清楚。其中已明确者有：胰岛素抗体的形成，胰岛素结构分子异常及胰岛素降解过速（受体前或受体水平）。

3.3.1胰岛素受体前因素

⑴胰岛素基因突变：胰岛素结构异常导致的胰岛素抵抗在胰岛素抵抗的人群中所占比例极少，该类患者的临床特点是轻度糖尿病或没有糖尿病，对外源性胰岛素反应正常，为常染色体显性遗传病。

⑵内源性或外源性胰岛素抗体的形成

多见于注射纯度较低的动物胰岛素的患者。研究发现，并非所有的胰岛素抗体都导致胰岛素抵抗，胰岛素抗体有阻断性与非阻断性抗体之分。前者的胰岛素识别位点与胰岛素受体结合区域重叠，胰岛素结合了阻断性受体就失去了再结合受体的能力。

⑶胰岛素受体抗体的形成：可以使细胞表面的受体数量减少，同时受体后的信号转导也发生障碍。

⑷胰岛素拮抗激素过多

如糖皮质激素、甲状腺素、生长激素和肾上腺素等，多见于内分泌疾病和应激状态，如肢端肥大、库欣综合征、甲亢、嗜铬细胞瘤以及感染、创伤、手术、酮症酸中毒等。胰岛素拮抗激素可以抑制胰岛β细胞分泌，抑制胰岛素介导的肌细胞葡萄糖摄取，拮抗胰岛素对肝糖产生和输出的下调作用并促进糖异生。

⑸胰淀粉样多肽：是随胰岛β细胞分泌胰岛素而相伴生的一种37肽，可以影响胰岛β细胞分泌胰岛素，拮抗胰岛素对外周组织的降糖效应，抑制肌糖原和肝糖原合成酶，葡萄糖转化为糖原的过程减缓，使磷酸化酶b转化为磷酸化酶a促进糖原分解G－6－P升高，肝异生增强，肝糖输出增多。

⑹游离脂肪酸：**肝糖合成增加，抑制葡萄糖转运和磷酸化，降低肌肉糖原合成酶的活性。

⑺其他：药物如强的松、苯妥英、IFN－α，胰岛素降解加速。

3.3.2受体缺陷

3.3.2.1受体数目降低：肥胖和高胰岛素血症可以使胰岛素受体数目减少，胰岛素的生理效应下降。

3.3.2.2胰岛素受体基因突变：以点突变为主，依照对受体功能的影响分为五类。

⑴Ⅰ类突变（胰岛素受体合成障碍）

首先可能是INSR基因完全缺失，根本没有mRNA表达，胰岛素抵抗非常严重。其次是INSR基因部分缺失。最常见的是形成成熟前链中止密码，使得受体结构不完整，影响胰岛素生物学效应。

⑵II类突变（胰岛素受体合成及加工过程障碍）

其结果是不能从细胞的粗面内质网及Golgi复合体转位至细胞膜，膜受体减少，其突变的位点主要位于α亚单位的N端以甘氨酸为中心的重复序列处。此外还有异常INSR向膜输送障碍、受体往膜插入障碍受体在循环障碍和异常受体或受体前体在细胞内分解破坏过多等，均导致细胞表明受体数目减少。

⑶III类突变（胰岛素受体亲和力下降导致胰岛素与其受体的结合降低）

⑷IV类突变（酪氨酸激酶活性下降）

酪氨酸激酶对于INSR生物学效应的发挥是不可缺少的。一些发生在酪氨酸激酶区保守序列的突变会明显抑制酪氨酸激酶活性导致IR。还有一些酪氨酸激酶区的突变会影响受体的细胞摄粒作用，使血浆胰岛素不能被有效的清除，所以这类病例尽管血浆胰岛素水平很高，但酪氨酸激酶有缺陷的受体并不发生降调节，细胞表面的INSR数目尽管正常但功能失调。酪氨酸激酶区突变的另一特征是可能导致显形胰岛素抵抗，不仅突变的激酶活性受抑，而且当他与正常受体形成二聚体时还可抑制正常受体的活性。

⑸V类突变（基因突变异导致胰岛素受体降解加速）

3.3.3受体后缺陷：胰岛素和受体结合后，信号向细胞内传递引起的一系列代谢过程。

3.3.3.1葡萄糖转运蛋白（Glut）的异常

目前已知共有7种葡萄糖转运蛋白（Glut1－7），肌肉和脂肪对胰岛素**的葡萄糖摄取主要通过对胰岛素敏感的Glut4来进行。Glut4基因位于染色体17p13，有11个外显子和10个内含子。在基础状态下细胞表明的Glut4很少，然而在胰岛素**下胰岛素－受体酪氨酸磷酸化信号的内传使IRS－1磷酸化，激活PI－3激酶，触发富含Glut4的小泡以胞吐的形式由内核体经由Golgi体向细胞表面转位，因而细胞表明Glut4增多，组织对葡萄糖摄取增加。当Glut4基因突变时，Glut4合成及转位均受阻，从而产生IR及2型糖尿病。实验发现，脂肪细胞Glut4过度表达对于预防胰岛素抵抗介导的葡萄糖转运障碍及改善胰岛素敏感性具有重要的作用。

3.3.3.2细胞内葡萄糖磷酸化障碍

3.3.3.3线粒体氧化磷酸化障碍使糖原合成减少

3.3.3.4IRS—1基因突变

IRS－1使胰岛素信息传递的重要介质。研究表明剔除IRS－1基因的小鼠对胰岛素及**产生抵抗，腹膜内注射葡萄糖后出现糖耐量损伤，说明IRS－1基因与IR密切相关。细胞内许多含SH2的蛋白质与IRS－1分子上磷酸化的酪氨酸残基结合，经过许多酶促反应而使蛋白磷酸酶－1磷酸化而活化，其结果与糖代谢相关的两个关键酶（糖原合成酶与磷酸化酶激酶）脱磷酸化。前者脱磷酸化使酶活化而**糖原合成，后者磷酸化失活。其净效应是糖原合成增多，血糖维持正常，这是胰岛素的正常生物效应。

IRS－1基因突变，可使IRS－1酪氨酸磷酸化减弱，而丝氨酸磷酸化增强，产生IR。

目前IRS－1的表达和功能状态在胰岛素抵抗和2型糖尿病中的作用日益受到人们的重视。研究发现2型糖尿病患者的脂肪细胞INSR与IRS－1的结合是正常的，但IRS－1的酪氨酸磷酸化低于非2型糖尿病肥胖和正常人。肥胖伴胰岛素抵抗病人的骨骼肌在接受胰岛素**后，IRS－1的酪氨酸磷酸化水平较正常人低，IRS－1含量降低。

3.3.3.5血脂代谢紊乱

肥胖病人在血脂正常时FFA已升高，表明在反应几天脂代谢方面，FFA的变化比甘油三酯和胆固醇更敏感。FFA升高与胰岛素抵抗产生有密切的联系。

FFA对于胰岛素抵抗的影响在于：

⑴抑制葡萄糖氧化

脂肪酸氧化与葡萄糖氧化存在代谢竞争。脂肪酸氧化的活跃，使细胞内乙酰CoA堆积。通过变构作用，乙酰CoA对丙酮酸脱氢酶产生强烈的抑制作用，导致三羧酸循环减慢和枸橼酸聚集。枸橼酸又是磷酸果糖激酶的潜在抑制剂，从而使葡萄糖氧化在初始阶段被抑制。而且此抑制作用可以在生理和最大胰岛素**水平同样发挥作用。研究表明：2型糖尿病患者的脂肪细胞对胰岛素发生抵抗，故脂解增强，FFA释放增多。肝FFA增多，糖异生加强，致使空腹血糖升高。肝糖产生过多是由于肝糖异生关键酶――丙酮酸羧化酶被乙酰CoA激活所致，同时与乙酰CoA抑制丙酮酸脱氢酶有关。

⑵研究发现，软脂酸和油酸对肝细胞胰岛素受体蛋白浓度无影响，但抑制胰岛素**后胰岛素受体β亚单位的酪氨酸磷酸化；经软脂酸和油酸处理后肝细胞的IRS－1蛋白明显降低，并抑制肝细胞在胰岛素**后的IRS－1酪氨酸磷酸化，并且随着时间的延长抑制更明显。

⑶脂肪酸氧化增加可使糖原合成酶亚单位分离，失去其生物学活性，抑制肌糖原的合成。高FFA

状态下，脂肪酸氧化代谢增强，糖异生底物充足，从而促进糖异生反应活跃。

3.3.3.6肿瘤坏死因子（TNF－α）的作用

胰岛素抵抗的个体TNF－α水平明显高于正常个体。TNF－α作用于肝细胞、脂肪细胞，使IRS－1的丝氨酸残基磷酸化，将正常胰岛素转导途径引入抑制状态。TNF－α能调节脂肪细胞游离脂肪酸、瘦素的产生，间接影响胰岛素敏感性。在高脂饮食导致肥胖的小鼠中，剔除TNF－α虽然不能防止肥胖引起的空腹血糖升高，但不出现高胰岛素血症。酪氨酸磷酸化是胰岛素受体活化的主要标志，在剔除TNF－α基因的小鼠脂肪组织和肌肉组织中，胰岛素引起的受体酪氨酸磷酸化较野生性增强2倍，提示TNF－α是通过抑制受体的活化产生胰岛素抵抗。此外，TNF－α基因剔除能够基本完全消除肥胖引起的游离脂肪酸增加，使瘦素浓度减半，说明TNF－α还可能通过游离脂肪酸或瘦素等间接引起胰岛素抵抗。

3.3.3.7氨基己糖途径活性增高

葡萄糖分解过程中，6－磷酸果糖可以进入氨基己糖通路。F6P在谷酰胺－6－磷酸果糖氨基转运酶（GFA）作用下，转化为6－磷酸氨基葡萄糖，其中氨基是由谷酰胺提供。最终产物为二磷酸尿嘧啶N－乙酰胺基葡萄糖（UDP－GlcNAc）和其他核苷酸葡萄糖。GFA为F6P进入氨基己糖途径的限速酶。UDP－GlcNAc可以反馈抑制GFA活性；胰岛素和高血糖可以使GFA活性增强。

Marshall首次提出氨基己糖细胞代谢通路。他们发现：氨基己糖通路可能参与了葡萄糖转运过程。氨基葡萄糖可诱发IR及降低胰岛素反应性，且其效应比葡萄糖强很多倍，通过抑制GFA活性，可以消除葡萄糖介导的IR，但并不影响氨基己糖通路。因此他们认为，氨基己糖代谢通路可能是细胞对异常高糖水平感知和应答的途径，当葡萄糖流量过多时，将调节葡萄糖转运，并导致IR。

氨基己糖通路可能介导了高脂诱导的胰岛素抵抗。FFA激活氨基己糖通路可能通过以下机制：⑴FFA氧化产生过多的乙酰CoA，抑制了丙酮酸脱氢酶活性，糖酵解途径受抑制，从而使集聚的6－磷酸－果糖进入己糖胺途径⑵乙酰CoA含量增加，有利于6－磷酸－葡萄糖乙酰化，从而加快己糖胺通路代谢速度。

氨基己糖通路作为细胞内葡萄糖的感受器，可以通过瘦素的表达对机体的代谢进行调节。

对胰岛素信号转导系统的分析提示，葡萄糖胺抑制胰岛素诱导的胰岛素受体自身磷酸化、IRS－1磷酸化及线粒体IRS－1相关的PI－3K和丝氨酸－苏氨酸激酶（Akt－1）活性。葡萄糖胺抑制整天水平的胰岛素抵抗，也减少胰岛素诱导的肌糖原的增加。在细胞水平这些代谢影响与受体后胰岛素信号转导的抑制相平行。

3.3.3.8糖尿病相关Ras

总之胰岛素抵抗可按其性质、靶器官及受体水平分类，后者应用更为广泛。其中受体后缺陷最为重要，已受体后缺陷为为主的IR使现代常见的代谢病，如糖尿病、IGT、肥胖、高血压、高脂血症、冠心病等所共有的特征，基因突变引起的IR仅为少数。