蛋白激酶Cε在非酒精性脂肪性肝病與胰島素抵抗關(guān)系中的作用

賈寒 饒慧瑛

非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)與胰島素抵抗息息相關(guān)。兩者的流行是異位脂肪堆積的結(jié)果，但兩者的發(fā)病機(jī)制尚有爭議。30余年前，絲/蘇氨酸激酶的蛋白激酶C(PKC)家族已被證實(shí)與肝臟、肌肉、脂肪細(xì)胞中的胰島素功能改變相關(guān)，并提出了NAFLD與胰島素抵抗之間的假定關(guān)系。PKC家族通過磷酸化和第二信使(如鈣、二酰甘油)活化，人們根據(jù)各種第二信使的要求定義PKC的類別。新型PKC(如θ和ε)是依賴甘油二酯的，非鈣依賴的，能通過異位脂質(zhì)堆積調(diào)整細(xì)胞事件。有人設(shè)計了一個模型，模型中sn-1,2-二酰甘油的異位堆積能激活骨骼肌和肝臟中的PKC亞型(PKCθ和ε)，從而減少該組織的胰島素信號傳導(dǎo)[1]。在肝臟中，PKCε通過磷酸化催化域中的關(guān)鍵蘇氨酸殘基(小鼠中的T1150)來破壞胰島素受體激酶(INSR)活化[2]。sn-1,2-二酰甘油、PKCε活化和胰島素抵抗之間的關(guān)系，部分解釋了某些人群中NAFLD患者肝胰島素抵抗的發(fā)展，也解釋了肝胰島素抵抗隨體質(zhì)量減輕或其他減少肝脂肪含量的療法(如噻唑烷二酮)而逆轉(zhuǎn)的原因[1,3]。

Brandon等[4]挑戰(zhàn)了這個模型，他們設(shè)計了敲除組織特異性PKCε的小鼠模型，以評估該激酶在肝臟和白色脂肪組織(WAT)的胰島素抵抗中的作用[4]。在高胰島素-正常血糖條件下，肝臟特異性PKCε的缺失并未改變高脂飲食(HFF)小鼠的糖耐量和胰島素作用。相反，他們報道了脂肪特異性PKCε和整體PKCε基因敲除小鼠葡萄糖耐量的改善(意味著更多的胰島素分泌)。他們認(rèn)為，肝PKCε不會直接影響HFF小鼠的肝胰島素作用，而脂肪PKCε會影響糖代謝。他們的數(shù)據(jù)提供了脂肪-肝軸信息，但不足以消除肝PKCε在肝胰島素抵抗中的作用。

脂肪組織通過多種信號影響肝臟代謝，包括代謝產(chǎn)物、脂肪因子、細(xì)胞因子、脂質(zhì)因子和外來體。脂肪胰島素的作用可能調(diào)節(jié)其中一些信號，例如胰島素對WAT脂解的抑制作用通過減少調(diào)節(jié)劑(乙酰CoA，由脂肪酸產(chǎn)生，一種對丙酮酸羧化酶的變構(gòu)激活劑)和底物(甘油)的產(chǎn)生來調(diào)節(jié)肝臟糖異生[1, 5]。WAT脂解的抑制也減少了用于酯化為肝甘油三酯的脂肪酸的供應(yīng)。因此，WAT胰島素作用間接調(diào)節(jié)了肝臟的代謝，脂肪功能障礙會破壞這些通路[1, 5]。Brandon等提供的脂肪特異性PKCε敲除小鼠的數(shù)據(jù)與此假說相符。脂肪PKCε的缺失改變了脂肪細(xì)胞的磷酸化蛋白質(zhì)組，特別是在某些結(jié)構(gòu)蛋白(如細(xì)胞接頭、核小體和核內(nèi)體中發(fā)現(xiàn)的蛋白質(zhì))中，從而導(dǎo)致向更小脂肪細(xì)胞的轉(zhuǎn)化。這些WAT的變化與肝臟基因表達(dá)的改變有關(guān)，包括參與脂肪肝和脂肪性肝炎發(fā)展的基因。相反，盡管我們之前的研究顯示，PKCεASO(反義寡核苷酸)改善了胰島素刺激的白色脂肪的葡萄糖攝取，但在HFF WAT PKCε基因敲除小鼠中進(jìn)行的研究并未顯示任何組織特異性的胰島素刺激的糖代謝或脂質(zhì)代謝的改善。具體而言，抑制內(nèi)源性葡萄糖產(chǎn)生或胰島素刺激的葡萄糖清除速率沒有任何改善。來自脂肪特異性PKCε基因敲除小鼠的WAT外植體中的脂肪胰島素作用并未改變[3]。因此認(rèn)為，脂肪PKCε可能調(diào)節(jié)WAT與肝臟之間的內(nèi)分泌聯(lián)系，但可能不調(diào)節(jié)WAT胰島素作用。

這項(xiàng)研究的另一個主要結(jié)論是肝PKCε在調(diào)節(jié)肝胰島素作用中不發(fā)揮重要作用。僅通過通量測定來檢測肝胰島素抵抗具有挑戰(zhàn)性。胰島素可直接調(diào)節(jié)肝糖代謝。但在某些情況下，胰島素信號的肝外作用(例如對WAT的影響)可能仍會影響肝臟代謝，并掩蓋胰島素對肝臟的直接影響[1, 5]。因此，通量測量法應(yīng)輔之對肝胰島素信號事件的評估(INSR，AKT2，糖原合成酶激酶3和糖原合成酶的磷酸化)以及最終肝糖原合成速率的評估。對于肝特異性PKCε或整體PKCε敲除小鼠(確實(shí)改善了肝胰島素的作用)，尚未報道該關(guān)鍵信息。如果沒有關(guān)于肝臟特異性和整體PKCε基因敲除小鼠肝內(nèi)變化的信息，就得出肝臟PKCε對肝胰島素作用沒有影響的結(jié)論還為時過早。

有一些技術(shù)問題值得考慮。例如血糖濃度、葡萄糖輸注速率和最終胰島素濃度的時程等均可能掩蓋肝胰島素作用的差異[6]。例如，整體基因敲除小鼠的內(nèi)源性葡萄糖生成率為負(fù)的話，可能會低估葡萄糖清除率。數(shù)據(jù)表明某些動物可能已承受壓力，某些實(shí)驗(yàn)禁食5 h后葡萄糖濃度約為12～13 mM (216～234 mg/dL)，也有報道在相同條件下的葡萄糖濃度為5～8 mM (90～144 mg/dL)。

Brandon等[4]在T1150小鼠中未觀察到PKCε對INSR的直接磷酸化，是因?yàn)樗麄儚那贸∈笾忻庖叱恋沓鯥NSR，還使用重組PKCε進(jìn)行體外磷酸化實(shí)驗(yàn)。對應(yīng)于T1150的肽片段有四個潛在的磷酸受體殘基，這使得磷酸位分配極為困難，尤其是當(dāng)該肽可能是磷酸形式的混合物時。因此，只能說明他們沒有觀察到T1150，而不能說T1150完全不存在。另外，難以從組織獲得足夠純的INSR。 從肝裂解液中(存在膜碎片和其他蛋白質(zhì)相互作用)觀察INSR磷酸化可能會限制其可檢測性。

當(dāng)前提供了有關(guān)脂肪PKCε如何調(diào)節(jié)糖代謝的新數(shù)據(jù)，但提供的與肝臟特異性PKCε敲除有關(guān)的陰性數(shù)據(jù)不足以從肝胰島素抵抗的發(fā)病機(jī)制中除去肝PKCε。物種差異可能是造成這些不一致的原因。 2'甲氧基乙基ASO能大幅降低肝臟和WAT中PKCε的表達(dá)。使用Cre-Lox技術(shù)進(jìn)行遺傳刪除可能是組織特異性的，也可能導(dǎo)致混淆表型的適應(yīng)性變化。最終，這些研究的不同突顯了我們認(rèn)知不足，尚需進(jìn)一步探索。我們需要有針對性的方法檢測成年動物中的PKCε，以充分了解肝和脂肪PKCε在調(diào)節(jié)各自組織內(nèi)胰島素信號傳導(dǎo)中的作用，更好地了解PKCε如何調(diào)節(jié)組織之間的關(guān)系。這些研究將使我們進(jìn)一步了解部分肥胖患者會同時患有NAFLD和胰島素抵抗的原因。