胰岛素作用的新见解：动态信号网络为2型糖尿病提供治疗方法

德国糖尿病中心（DDZ）、德国塞尔多夫海因里希·海涅大学（HHU）和德国糖尿病研究中心（DZD）的研究人员首次详细研究了胰岛素对人体肌肉细胞中蛋白激酶作用的时间过程。他们发现了以前未知的可能用于治疗2型糖尿病的机制。

　　

德国糖尿病研究中心（DDZ）和杜塞尔多夫海因里希·海涅大学（HHU）的研究人员首次详细研究了胰岛素在人体肌肉细胞中对蛋白激酶的作用时间模式。他们的研究结果已发表在《自然通讯》杂志上，揭示了以前未知的机制，这些机制可用于治疗2型糖尿病。

胰岛素是一种重要的激素，控制着身体的许多过程，从血糖（“血糖”）调节到细胞生长。胰岛素作用受损是2型糖尿病发展的主要因素，而2型糖尿病又会增加心血管疾病的风险，例如心脏病发作或中风。但胰岛素是如何影响细胞中如此多不同过程的呢？这个问题现在由DDZ的科学家与柏林马普分子遗传学研究所和奥斯陆大学的研究人员一起进行了研究。

基于质谱分析方法（磷酸化蛋白质组学），研究人员追踪了肌肉细胞中超过1.3万个磷酸化位点随时间的变化。这些位点是蛋白质上的小化学修饰，它们像分子开关一样起作用，由特定的酶——蛋白激酶诱导。肌肉用胰岛素刺激后，细胞内分子过程的协调发生了重大变化。科学家们发现，在短短几分钟内，总共有159种不同的蛋白激酶——约占这一酶家族所有成员的三分之一——被激活，它们反过来调节了数百种其他酶的活性，这些酶参与能量代谢和细胞形成。分析首次显示，胰岛素触发了一个复杂的信号网络，这些信号以波浪的形式在细胞中传播。类似于无线电传输，信号的强度和波的频率都起作用。研究人员发现，波的精确时间模式，即蛋白激酶的激活，负责细胞中的靶向效应。

某些信号是由多个波的重叠产生的，例如在所谓的mTOR信号通路中——这是细胞分裂和细胞生长的关键调节器。通过数学模型，研究人员表明，由数百种蛋白质组成的这个动态网络仅由大约30种酶（蛋白激酶和磷酸酶）调节。这一发现可能为开发新的治疗方法以改善2型糖尿病的治疗提供基础：能够特异性激活或抑制这些关键酶的活性物质可以增强胰岛素的作用。

此外，研究表明胰岛素影响所谓的剪接体复合物的功能，这是基因调控的关键调节元素。这表明，胰岛素在人体中执行的功能比以前怀疑的要多得多。“我们的研究表明，胰岛素不仅控制血糖调节，还协调一个动态的蛋白质修饰网络，以精确和同步的方式协调细胞对胰岛素的反应，”DDZ临床生物化学和病理生物化学研究所所长、该研究的主要科学家哈迪·阿尔-哈萨尼教授解释说。

“该研究提供了有关胰岛素作用机制的重要发现，并可能对开发针对胰岛素抵抗和糖尿病患者的新的、更有针对性的治疗方法做出决定性贡献，”DDZ科学主任、董事会发言人、杜塞尔多夫大学医院（UKD）内分泌学和糖尿病学诊所主任迈克尔·罗登教授补充说。

研究人员希望，从长远来看，这些发现不仅会增进对2型糖尿病发展的理解，还会带来新的治疗方法。

德国糖尿病研究中心（DDZ）是德国糖尿病领域的参考中心，其目标是为改善糖尿病的预防、早期发现、诊断和治疗做出贡献。同时，该研究中心旨在改善德国的流行病学数据状况。DDZ协调多中心德国糖尿病研究，并是卫生部门所有参与者的联系点。此外，它准备有关糖尿病的科学信息，并将其提供给公众。DDZ是莱布尼茨协会（Wissenschaftsgemeinschaft Gottfried Wilhelm Leibniz, WGL）的一部分，并且是德国糖尿病研究中心（DZD e.V.）的合作伙伴。

德国糖尿病研究中心（DZD）是一个全国性的协会，