李 俊，柏力萄，魏军平＊＊

（1.北京中医药大学研究生院 北京 100029；2.中国中医科学院广安门医院 北京 100053）

胰岛素抵抗（Insulin Resistance，IR）是一种病理状态，其中靶组织（主要是骨骼肌，肝脏和脂肪组织）对胰岛素刺激所产生的生物反应受损。前瞻性研究强调了胰岛素抵抗在2 型糖尿病（Type 2 diabetes mellitus，T2DM）发病机制中的重要性，并提示胰岛素抵抗是未来T2DM诊断的重要预测指标[1]。现有研究发现，脂质代谢紊乱，炎症反应，氧化应激等常引起的胰岛素信号通路异常而导致胰岛素抵抗[2,3]。2型糖尿病在全球呈一种高速增长的态势，成人糖尿病患者人数从1980年的1.08亿增加到2014年的4.22亿，预计到2040年这一数字将增加到6.42 亿[4]。目前针对2 型糖尿病胰岛素抵抗的干预措施主要是强化生活方式和应用噻唑烷二酮类、二甲双胍等药物，在取得疗效同时其副作用也值得注意。近年来许多研究表明中药干预IR安全有效，本文旨在从信号转导通路对近年来中药治疗2型糖尿病IR的研究作一总结。

1 胰岛素信号转导通路

胰岛素的生理学涉及由胰岛素受体激活开始的复杂的信号传导网络，胰岛素受体与细胞受体的结合会引发自身磷酸化，然后磷酸化细胞内受体底物1 和2（IRS-1/IRS-2）[5]。现有研究已经确定了胰岛素信号传导途径中的几种上游和下游关键信号分子：包括磷酸肌醇3-激酶途径（PI3K/Akt），已知其参与葡萄糖转运蛋白4（GLUT4）从细胞内囊泡向细胞的转运并促进脂肪组织和骨骼肌的葡萄糖摄取；丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）、腺苷酸活化蛋白激酶（AMPK）和c-Jun 氨基末端激酶（JNK）途径等。这些信号转导过程中的关键参与者无疑是药物干预胰岛素抵抗的潜在目标。胰岛素抵抗的特征在于受体浓度和激酶活性降低等多种信号通路缺陷，包括PI3K活性，IRS-1和IRS-2的浓度和磷酸化，葡萄糖转运蛋白的易位。代谢紊乱和炎症促进IL-6、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）等细胞因子释放常导致胰岛素信号通路异常，也为我们提供了理解生理应激，肥胖和饮食等促进胰岛素抵抗的框架。

2 中药治疗胰岛素抵抗的可能信号靶标

2.1 胰岛素受体底物

胰岛素受体属于受体酪氨酸激酶亚家族，大多数胰岛素信号通过酪氨酸调节IRS-1 或其同源物IRS-2的磷酸化，IRS-1 是胰岛素受体的主要底物[6]。IRS 在介导胰岛素作用方面具有组织变异性，IRS-1和IRS-2分别在骨骼肌和肝脏中起作用[7]。研究表明，肝脏IRS-1和IRS-2在肝脏代谢控制中具有互补作用，IRS-1 与葡萄糖稳态密切相关而IRS-2 与脂质代谢的关系更密切[8,9]。IRS-1 和IRS-2 的表达不足可导致胰岛素抵抗[10]。金利达颗粒可通过增加IRS-1 mRNA 和蛋白的表达来提高脂肪诱导的胰岛素抵抗ApoE-/-小鼠骨骼肌中的胰岛素敏感性[11]。IRS 的异常磷酸化也是胰岛素抵抗的重要机制之一。在磷酸化位点Ser307处的丝氨酸/苏氨酸磷酸化IRS-1 可以抑制胰岛素信号传导并减弱酪氨酸磷酸化水平[12]。降脂颗粒可通过增加IRS 酪氨酸磷酸化水平改善大鼠的肝脏胰岛素敏感性[13]。肿瘤坏死因子-α降低胰岛素受体底物酪氨酸磷酸化，是肥胖和糖尿病中胰岛素抵抗的重要介质[14]。二陈汤和苓桂术甘汤可降低饮食诱导的胰岛素抵抗大鼠TNF-α水平来改善胰岛素抵抗[15]，与噻唑烷二酮类的药理作用相似。

2.2 磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B

葡萄糖主要通过磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）和5'-AMP激活激酶（AMPK）两种信号途径在胰岛素敏感组织中代谢，前者是经典的[16]。胰岛素受体底物的酪氨酸磷酸化激活PI3K，活化的PI3K 催化4,5-2 磷脂酰肌醇（PIP2）并产生PIP3，其作为第二信使激活Akt，并通过调节作用激活Akt促进代谢生物效应的下游分子[17]。六味地黄汤可改善T2DM 大鼠肝脏胰岛素抵抗，与作用与PI3K/Akt 通路相关蛋白的磷酸化和上调相关[18]。PI3K 由调节亚基p85 和催化亚基p110 组成，PI3Kp85调节亚基的基因突变常使肌肉和脂肪组织中激活PI3K的能力降低而致胰岛素抵抗[19]。交泰丸通过上调骨骼肌PI3Kp85亚单位的表达，增强PI3K通路胰岛素信号传导，减轻T2DM 大鼠模型中糖尿病的发展[20]。蛋白激酶Akt2/PKB 基因突变引起的信号通路缺陷通常会削弱胰岛素降低肝脏和骨骼肌血糖的能力[21]。芍药苷可改善脂肪细胞中TNFα诱导的胰岛素抵抗，与脂肪细胞中胰岛素刺激的Akt 磷酸化恢复有关[22]。Akt2是瘦素缺乏或高脂肪饮食诱导的肥胖和胰岛素抵抗状态下肝脏脂质积聚所必需的[23]。加味苓桂术甘汤通过抑制肝脏瘦素和PKB的异常升高，改善代谢综合征大鼠的肝脏脂肪堆积和胰岛素抵抗[24]。

2.3 腺苷酸活化蛋白激酶

腺苷酸活化蛋白激酶（AMPK）是一种保守的、普遍表达的异源三聚体丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，在调节细胞能量代谢中发挥关键作用[25]。AMPK 在外周组织和下丘脑中整合瘦素，脂联素，睫状神经营养因子和生长素释放肽等营养/激素信号，在调节体内食物摄入，体重，葡萄糖和脂质代谢平衡中起重要作用[26,27]。在生理条件下，AMPK 主要以与Mg-ATP 复合的无活性形式存在，AMP浓度的增加激活AMPK。AMP与c-调节结构域的结合促进上游激酶的磷酸化并引起变构激活，并且抑制激酶结构域激活环中Thr172的去磷酸化调节AMPK磷酸化水平[28]。AMPK可以响应细胞应激、运动和药物而被激活。脂联素是主要的胰岛素敏化脂肪因子，有研究显示脂联素及其受体AdipoR1 和AdipoR2 通过激活外周组织中的AMPK 来调节葡萄糖，脂肪酸代谢并增强胰岛素敏感性[29]。胡椒碱能显著改善胰岛素抵抗细胞模型糖代谢紊乱，其机制与上调脂联素和瘦素的表达而激活AMPK信号通路有关[30]。脂肪细胞中的AMPK对于维持线粒体完整性以及防止营养过载诱导的NAFLD 和胰岛素抵抗至关重要[31]。加味四妙散可正调节AMPK 磷酸化有效地抑制3T3-L1脂肪细胞炎症并改善胰岛素信号传导[32]。

2.4 葡萄糖转运体

处理外源葡萄糖负荷的主要细胞机制是胰岛素刺激葡萄糖转运到骨骼肌中，介导这种摄取的主要葡萄糖转运蛋白是GLUT-4[33]。营养过剩引起的氧化应激通常会通过羰基化和氧化诱导GLUT-4 失活，相关基因变异也常导致GLUT-4缺乏和骨骼肌和脂肪组织的下调[34]。栀子苷对HepG2细胞胰岛素抵抗有明显改善作用，其作用可能与动态调节GLUT4 的表达有关[35]。GLUT4 生理作用的关键步骤是易位，其中GLUT-4 在Akt 底物AS160 rab GTP 酶活化蛋白的调节下从细胞内池重新分配到质膜[36]。木蝴蝶茎皮提取物显着增强成熟3T3-L1脂肪细胞的胰岛素敏感性，这可通过增加骨骼肌GLUT-4易位来证明[37]。GLUT-1和GLUT-2在葡萄糖转运过程中的作用，也有研究表明二者同样是中药干预胰岛素抵抗的靶点。

2.5 糖原合成激酶3

糖原合成激酶3（GSK-3）是一种普遍存在的细胞溶质丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，在哺乳动物中主要表达为GSK-3α和GSK-3β两种同种型，其中以GSK-3β的研究较多。GSK-3在静止条件下具有组成型活性，并通过糖原合成酶（GS）和其他底物的磷酸化来调节人体代谢[38]。胰岛素刺激的糖原和蛋白质合成需要抑制GSK-3，其抑制作用对于胰岛素激活的信号通路的正常功能至关重要，2 型糖尿病患者的骨骼肌GSK-3 活性及其表达水平显着增加[39]。甘草黄酮能显著降低2型糖尿病大鼠肝脏中GSK-3β的蛋白表达量，这可能是其改善胰岛素抵抗的重要机制[40]。GSK-3的异常过度活性也可能通过IRS-1 的磷酸化限制IR 介导的信号传导。白藜芦醇可增加磷酸化GSK-3β并增加糖尿病大鼠肝脏和胰岛素抵抗HepG2细胞中磷酸化IRS的蛋白质水平[41]。

2.6 核因子-κB

核因子-κB（NF-κB）是序列特异性转录因子，是炎症反应的主要调节因子，包括对炎症和氧化应激的反应[42]。在静止状态下，NF-κB 以无活性形式与细胞质中的抑制剂亚基IκB 结合。IKK-β是急性炎症期间激活所必需的，磷酸化激活的IKKβ诱导IκB 激酶α的磷酸化，IκBα磷酸化IκB 并导致IκB 的蛋白水解，随后暴露核识别位点的NF-κB，NF-κB 被刺激细胞核，导致相关靶基因如炎性细胞因子的表达[43]。阻断核因子-κB 信号传导改善胰岛素抵抗并防止糖尿病的发展。交泰丸可逆性增加SD 大鼠睡眠丧失引起的全身炎症和胰岛素抵抗标志物，这些变化与NF-κBmRNA的表达下调关系密切[44]。杜仲多糖改善链脲佐菌素致糖尿病小鼠胰岛素抵抗的作用与降低胰腺中NF-κB蛋白含量有关[45]。因此，NF-κB可能是肥胖，胰岛素抵抗，糖尿病等有潜力的治疗靶标。

2.7 P38丝裂原活化蛋白激酶

丝裂原活化蛋白激酶（MAPKs）及其下游靶标是细胞对环境物理和化学性质变化的反应的重要信号模块[46]。已知MAPK 在哺乳动物细胞中至少存在p38 激酶、ERK1/2、ERK5 和Jun 氨基末端激酶（JNK1-3））四个亚家族。胰岛素响应组织中的肥胖和炎症相关的应激反应激活肝脏中MAPK，这被认为会损害胰岛素作用和脂质代谢[47]。黄芩苷在逆转饮食诱导的肥胖小鼠中高脂饮食诱导的葡萄糖耐受不良和胰岛素抵抗中起重要作用，其机制与下调p-p38 MAPK 水平有关[48]。ROS 介导的p38MAPK 应激反应信号的激活已被认为是胰岛素信号传导损伤和肝胰岛素抵抗的原因之一。中药制剂津力达具有抗氧化作用和上调胰岛素信号通路的作用，与降低p38MAPK减轻高脂喂养大鼠的氧化应激有关[49]。

2.8 c-Jun-N末端激酶

c-Jun-N 末端激酶（JNK）是丝裂原活化蛋白激酶家族的成员，哺乳动物中存在三种JNK同种型，其表达存在组织特异性。细胞因子、ROS、内质网应激和游离脂肪酸等激活JNK，并在代谢紊乱如肥胖，胰岛素抵抗和2型糖尿病中发挥关键作用[50]。枸杞多糖处理可有效抑制高脂饮食诱导小鼠的磷酸化JNK 水平，并通过PI3K/AKT/Nrf2轴降低活性氧（ROS）水平，作为新型抗高脂血症诱导的胰岛素抗性氧化剂[51]。非酯化脂肪酸等应激因素通常被认为通过JNK途径诱导IRS-1的丝氨酸磷酸化抑制并损害胰岛素信号[52]。桑叶提取物对大鼠高能量饮食和有毒化学物质诱导的高血糖及胰岛素敏感性恢复有潜在保护作用，可能与上调肝脏中JNK 和其他相关蛋白的磷酸化以促进IRS-1磷酸化有关[53]。

2.9 核因子E2相关因子2/抗氧化反应原件

核因子红细胞2 相关因子2（Nrf2）是抗氧化信号的关键调节因子，在维持氧化还原稳态中起着至关重要的作用。在生理条件下，Nrf2 通过与内源性抑制剂Keap1 结合而保留在细胞质中，后者介导蛋白酶体的快速蛋白质化和随后的Nrf2 降解。在外源和内源氧化胁迫下，Nrf2 变得稳定并从Keap1/Nrf2 复合物中释放，Nrf2 降解被抑制，Nrf2 在细胞核中积累，协同增强各种抗氧化酶基因的表达[54]。许多研究表明，增加Nrf2 信号可以抑制氧化应激，改善胰岛素和瘦素抵抗[55]。枸杞多糖诱导Nrf2/ARE 途径减少高脂饮食喂养的小鼠肝脏和HepG2 细胞中的氧化应激以维持外周胰岛素敏感性[51]。

2.10 过氧化物酶体增殖物激活受体

过氧化物酶体增殖物激活受体（PPARs）是参与脂肪细胞分化，脂质和碳水化合物代谢以及脂肪因子合成的基因转录控制的核受体。PPARγ在脂肪细胞，肌肉细胞，肝脏和肾脏中高度表达，并且被认为是葡萄糖稳态的主要调节剂[56]。现有的胰岛素增敏药物噻唑烷二酮类是PPARγ的有效激动剂。肝组织中的PPARγ表达和PPARγ共激活因子1α（PGC1α）是PPAR介导的脂肪酸氧化转录共激活因子[57]。糖耐康治疗可以去乙酰化以激活PGC1α并与PPAR表达协同增强脂肪酸氧化并改善大鼠的胰岛素水平，可改善糖尿病前期患者的葡萄糖代谢异常[58]。

2.11 蛋白酪氨酸磷酸酶1B

蛋白酪氨酸磷酸酶1B 属于蛋白酪氨酸磷酸酶（PTP）家族，并且具有以含有半胱氨酸（Cys215）和精氨酸（Arg221）的11 个氨基酸序列基序为特征的催化结构域。作为胰岛素信号级联的负调节因子，PTP1B过表达抑制IR和IRS-1的酪氨酸磷酸化，增强丝氨酸磷酸化，从而终止胰岛素信号传导[59]。荔枝核多酚可显着降低PTP1B的表达，降低IRS-1的丝氨酸磷酸化，改善胰岛素抵抗HepG2 细胞的胰岛素敏感性[60]。因此，PTP1B抑制剂是一类有前景的胰岛素敏化剂。

3 总结与展望

IR 是2 型糖尿病发病的主要机制，贯穿于发病的始终，中医药干预胰岛素抵抗具有多通路、多环节、多靶点的优势，而且着眼于整体调节，可以明显改善患者症状和提高生活质量，应用前景广阔。本文基于胰岛素转导信号通路对中药治疗胰岛素抵抗的主要靶标作了概述，有助于深入了解中药治疗2 型糖尿病胰岛素抵抗的作用机制，其它如mTOR 通路、NOS 通路、ncRNA和miRNA等也在胰岛素抵抗中起着重要作用，还有待进一步研究和验证。从以上文献可以看出，中药干预胰岛素抵抗的研究主要集中在中药单体和活性成分相关的动物、细胞实验，且对胰岛素抵抗缺乏规范统一的诊断和疗效评价标准。另一方面，信号靶点机制在中医整体观、系统论理念方面尚有不足，因此从临床出发，以信号通路为靶标的复方新药研发策略或许是中药研究的新思路[61]，可以实现整体最佳的疗效目标，充分发挥多种治疗原则和多种作用机理导向下所开发的各种中药活性成分的优势。