胰岛素分泌及调节的分子机制

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1、#342#生物化学与生物物理进展Prog.Biochem.Biophys.2002;29(3)综述与专论*胰岛素分泌及调节的分子机制1)1)1)1,2)1)**吴政星娄雪林瞿安连周专徐涛(1)华中科技大学生命科学与技术学院,武汉430074;2)中国科学院神经科学研究所,上海200031)摘要胰岛素是机体最重要的激素之一,它调节机体的血糖稳定、促进同化代谢、调节细胞的分裂分化和生长发育.胰岛B细胞的胰岛素分泌受到营养物质、神经递质和激素的精确调控.它们的作用部位可分为改变胞内第二信使物质水平的近端调节步骤(钙依赖性),和直接作用于胞吐分子构件的末端调节步骤(钙非依赖性

2、).胰岛素的胞吐过程与神经递质的释放机制类似.葡萄糖等营养物质主要通过升高胞内的ATP/ADP比率,导致ATP敏感钾通道关闭、细胞膜去极化、钙内流这一途径增加胰岛素的分泌.神经递质和部分激素通过其G蛋白2+偶联受体2G蛋白系统的跨膜信号转换后,影响胞内IP3、DAG、Ca等第二信使物质水平,主要通过PKA、PKC等蛋白激酶途径,调节胰岛素的分泌.胞内单体G蛋白参与了对囊泡运输和胞吐过程的调控,G蛋白也可能直接作用于胞吐过程,在分泌过程中发挥了重要的调节作用.关键词胰岛素,分泌,G蛋白,钙离子,调节,机制学科分类号Q455胰岛素是调节血糖浓度、促进合成代谢、调节膜去极化

3、,电压依赖性钙通道(voltage2dependent细胞分裂分化和生长发育的重要激素.它是由51个calciumchannel,VDCC)开放,胞内游离钙离子浓氨基酸组成的小分子蛋白质.其释放过程受到严格度升高,刺激胰岛素释放.营养物质也能使而精确的调节.cAMP、IP3、甘油二酯(diacylglycerol,DAG)、花胰岛B细胞有两种分泌囊泡:致密大囊泡生四烯酸(arachidonicacid,AA)、磷脂酸等磷脂(largedensecorevesicle,LDCV)和突触囊泡样微囊泡衍生物增加,激活蛋白激酶A(PKA)、蛋白激酶(synaptic2like

4、microvesicle,SLMV).LDCV起着运输C(PKC)等蛋白激酶,促进胰岛素的分泌.和贮存胰岛素的作用.调节胰岛素分泌的因子有两激素和神经递质通过其G蛋白偶联受体的中大类:第一类为葡萄糖、氨基酸和脂肪酸等营养物介作用,改变胞内的第二信使物质水平,从而调节质;第二类是神经递质和激素.B细胞能整合这两胰岛素的分泌.如乙酰胆碱增加胞内钙浓度,胆囊大类调节因子的信号作用,使机体的胰岛素水平能收缩素、血管升压素、蛙皮素等肽类激素激活磷脂适应机体各种不同状态的需要和稳定在一定的水平.酶C,使胞内的IP3、DAG增加;胰高血糖素、葡在细胞及分子水平上研究胰岛素的分泌机制

5、及其调萄糖依赖性促胰岛素分泌多肽(glucose2dependent节特性有十分重要的理论意义及应用前景.insulinotropicpolypeptide,GIP)和垂体腺苷酸环化酶激活蛋白(pituitaryadenylatecyclaseactivating1胰岛素分泌过程的刺激2分泌偶联protein,PACAP)激活腺苷酸环化酶,升高胞浆中营养物质、神经递质和激素共同调节胰岛B细cAMP的水平;去甲肾上腺素、甘丙肽(galanin)胞的分泌.其作用部位有两个:一是对细胞内的第和生长抑素等抑制腺苷酸环化酶,降低cAMP水[1,2]二信使物质水平的调节(近端步骤

6、);二是对胞吐平(图1).机制本身的调节(末端步骤).*国家自然科学基金资助项目(30000062和30025023).111近端调节步骤**通讯联系人,华中科技大学生命科学与技术学院生物物理与营养物质促进胰岛素的分泌.营养物质特别是生物化学研究所.Tel:027287543104,E2mail:txu@mail.hust.edu.cn葡萄糖通过细胞的代谢活动,使胞浆的ATP/ADP收稿日期:2001210209,接受日期:2001212217比率增加,导致ATP敏感钾通道(KATP)关闭,2002;29(3)生物化学与生物物理进展Prog.Biochem.Bioph

7、ys.#343#Fig11RegulationofinsulinsecretioninBcell图1B细胞胰岛素分泌调控示意图较详细地表述了蛋白激酶在胰岛素分泌过程中的作用.葡萄糖等营养物质主要通过升高胞内钙促进胰岛素的释放;神经递质和部分激素与其G蛋白偶联受体(GPCR)结合后,使胞内IP3、DAG和cAMP等第二信使物质水平改变,主要经过PKA、PKC和CaMK途径调节胰岛素的分泌;生长激素或非丝裂原激动剂通过MEK2MAPK途径调节胰岛素分泌或B细胞的增生.AC:腺苷酸环化酶;ATP:三磷酸腺苷;cAMP:环腺苷一磷酸;CaMK:钙调蛋白激酶;