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独立于胰岛素调节血糖水平的新途径——新分子通路控制血糖,规避胰岛素抵抗

100 年前胰岛素的发现为数百万糖尿病患者打开了一扇通向生命和希望的大门。从那时起,在胰腺中产生的胰岛素就被认为是治疗以高血糖(葡萄糖)为特征的疾病(例如糖尿病)的主要手段。现在,Salk 的科学家们发现了脂肪组织中产生的第二种分子,它与胰岛素一样,也能有效快速地调节血糖。他们的发现可能会导致治疗糖尿病的新疗法的开发,也为代谢研究的有希望的新途径奠定基础。

该研究于2022 年 1 月 4 日发表在Cell Metabolism上,表明一种名为 FGF1 的激素通过抑制脂肪分解(脂解)来调节血糖。与胰岛素一样,FGF1 通过抑制脂肪分解来控制血糖,但这两种激素的作用方式不同。重要的是,这种差异可以使 FGF1 能够安全、成功地降低患有胰岛素抵抗的人的血糖。

“找到抑制脂肪分解和降低葡萄糖的第二种激素是一项科学突破,”共同资深作者、分子和发育生物学 March of Dimes 主席 Ronald Evans 教授说。“我们已经确定了一种调节脂肪分解的新参与者,它将帮助我们了解体内能量储存是如何管理的。”

当我们进食时,富含能量的脂肪和葡萄糖会进入血液。胰岛素通常将这些营养物质运送到肌肉和脂肪组织中的细胞,在那里它们可以立即使用或储存以备后用。在有胰岛素抵抗的人中,葡萄糖不能有效地从血液中去除,较高的脂解会增加脂肪酸水平。这些额外的脂肪酸会加速肝脏葡萄糖的产生,使已经很高的葡萄糖水平更加复杂。此外,脂肪酸在器官中积累,加剧了胰岛素抵抗——糖尿病和肥胖症的特征。

此前,该实验室表明,注射 FGF1 可显着降低小鼠的血糖,而慢性 FGF1 治疗可缓解胰岛素抵抗。但它是如何工作的仍然是个谜。

在目前的工作中,该团队调查了这些现象背后的机制以及它们之间的联系。首先,他们表明 FGF1 抑制脂肪分解,就像胰岛素一样。然后他们发现 FGF1 调节肝脏中葡萄糖的产生,就像胰岛素一样。这些相似之处使该小组想知道 FGF1 和胰岛素是否使用相同的信号(通讯)途径来调节血糖。

众所周知,胰岛素通过 PDE3B(一种启动信号通路的酶)抑制脂肪分解,因此该团队测试了一系列类似的酶,其中 PDE3B 位居榜首。他们惊讶地发现 FGF1 使用不同的途径——PDE4。

“这种机制基本上是第二个循环,具有平行途径的所有优点。在胰岛素抵抗中,胰岛素信号受损。但是,使用不同的信号级联,如果一个不起作用,另一个可以。那样你仍然有脂肪分解和血糖调节的控制,”第一作者、埃文斯实验室的博士后研究员 Gencer Sancar 说。

寻找 PDE4 通路为专注于高血糖(高血糖)和胰岛素抵抗的药物发现和基础研究开辟了新的机会。科学家们渴望研究修饰 FGF1 以提高 PDE4 活性的可能性。另一种途径是在激活 PDE4 之前针对信号通路中的多个点。

“FGF1 在胰岛素抵抗糖尿病小鼠中诱导持续降低血糖的独特能力是糖尿病患者的一条有前途的治疗途径。我们希望了解这一途径将为糖尿病患者带来更好的治疗,”共同资深作者迈克尔唐斯说,埃文斯实验室的资深科学家。“现在我们有了一条新途径,我们可以弄清楚它在体内能量稳态中的作用以及如何操纵它。”