胰岛素抵抗、线粒体Sirt4与运动的关系研究

韩 星

（山西大学体育学院，山西 太原 030006）

胰岛素抵抗、线粒体Sirt4与运动的关系研究

韩 星

（山西大学体育学院，山西 太原 030006）

运动及Sirt4的相关内容，深入探讨了运动与胰岛素抵抗、运动与线粒体以及胰岛素抵抗与Sirt4之间的相互关系，以期为后续研究提供了一定的理论基础。

运动；胰岛素抵抗；线粒体；SIRT4

近年来，糖尿病已经成为第三大严重威胁人类健康的慢性疾病，越来越多的专家学者开始关注糖尿病的核心——胰岛素抵抗（insulin resistance，IR）。然而，发生胰岛素抵抗的机制仍未明确，有待深入探索。已有研究表明，运动能预防某些代谢性疾病的发生，而沉默信息调节因子4（Sirt4）则普遍认为与胰岛素分泌有关，但运动训练与发生IR的Sirt4之间的关系并不明确。本研究从胰岛素抵抗的角度入手，深入分析了胰岛素抵抗与运动以及线粒体Sirt4之间的研究进展，以期为后续的研究提供参考。

1 胰岛素抵抗概述

20世纪50年代Yallow等提出了IR的概念，IR是指各种原因促使葡萄糖摄取利用的效率降低，从而导致胰岛素功能结构异常。目前研究普遍认为IR的发生主要与肥胖、遗传、高血糖等疾病以及TNF-α（肿瘤坏死因子）增多有关，但最新研究发现，线粒体功能障碍可能是引起IR及相关代谢性疾病的主要因素。

2 沉默信息调节因子4（SIRT4）

沉默信息调节因子4（Sirt4）是位于线粒体内的ADP-核糖基转移酶，目前研究普遍认为Sirt4能参与胰岛素分泌和脂肪酸氧化，抑制Sirt4可增加肝脏的脂肪氧化能力及骨骼肌中线粒体功能。研究发现，作为最初被证实的Sirt4的底物谷氨酸脱氢酶（GDH），能催化L-谷氨酸脱氢，促进机体ATP的生成，从而促进胰岛素分泌。同时，Sirt4能通过腺苷酸转运蛋白（ANT）调节氧化磷酸化及ATP生成，ANT作为Sirt4的底物，促进ADP与ATP进行交换，与机体能量代谢密切相关。Sirt4也可通过胰岛素降解酶（IDE）降低胰岛素水平。除此之外，Sirt4还能通过抑制丙二酰辅酶A脱羧酶（MCD）来调节脂质代谢。

3 运动与胰岛素抵抗

研究显示，运动不只能通过增加能量消耗、减轻体重、降低血压、改善异常的脂质代谢，还可以通过增强肌肉摄取葡萄糖和脂肪酸的能力，从而进一步提高机体对胰岛素的敏感性，直接提高糖耐量水平，降低机体的IR。

3.1 骨骼肌与胰岛素抵抗

在机体IR的发生发展过程中，骨骼肌IR的影响不容忽视。骨骼肌脂质沉积（Intramyocellular lipids，IMCL）源于骨骼肌内的脂肪酸摄取的增加和（或）氧化的减少。IR的发生与IMCL过度增加有关。骨骼肌IR的发生还与线粒体功能障碍有关，当机体内氧化程度与氧化物的清除代谢失衡时，细胞内线粒体会发生损伤，致使IMCL增加，其氧化能力下降，最终阻碍胰岛素信号传导。

3.2 运动与骨骼肌IR

运动可以改善线粒体功能。经常运动能显著增强机体胰岛素敏感性，改善线粒体脂肪酸氧化能力。运动激活磷酸化5’-磷酸腺苷激活的蛋白激酶（ AMPK）。AMPK是调节糖脂代谢的重要因子。当机体糖脂代谢失衡时能激活体内AMPK。运动也会激活机体内的AMPK，从而减轻IMCL并改善IR；此外，AMPK磷酸化后引起的脂肪酸氧化能力的提高也能改善线粒体功能。

3.3 运动干预IR的线粒体途径

研究表明，线粒体能量及代谢功能障碍可能是引起IR及相关代谢性疾病的主要因素。由于葡萄糖和脂质代谢在很大程度上依赖于线粒体在细胞中产生能量，当线粒体出现功能障碍时，机体内葡萄糖及脂质代谢异常，最终导致IR的发生。在对2型糖尿病病人的研究中发现，胰腺β细胞氧自由基增加，细胞膜流动性降低，导致线粒体受到损伤，进而致使线粒体功能发生障碍。线粒体受损后引起ATP合成酶活性下降，进一步降低ATP的合成。此外，线粒体是细胞能量代谢的主要场所，线粒体功能受损将导致能量代谢发生紊乱。

4 小 结

现代研究认为，线粒体功能障碍是导致IR的主要原因，有氧运动与线粒体功能密切相关，而Sirt4是线粒体内的蛋白，目前聚焦于运动与IR、线粒体之间，对于运动对Sirt4的影响相关的研究较少。最新研究表明，运动与Sirt4表达之间有一定相关性。因此，本研究基于Sirt4表达与有氧运动，以线粒体为核心，以Sirt4为研究靶点，深入研究有氧运动在改善IR，尤其是线粒体Sirt4的机制机理具有实践性意义。

[ 1 ]Silvia Savastanoa， Carolina Di Sommab，AnnamariaColao.Preliminary data on the relationship between circulating levels of Sirtuin4， anthropometric and metabolic parameters in obese subje-ts according to growth hormone or insulin-like growth factor-1 status[ J ].Growth Hormone&IGF Research，2015（25）：28-33.

[ 2 ]Yueming Zhu， Yufan Yan. SIRT3 and SIRT4 are mitochondrial tumor suppressor proteins that connect mitochondrial metabolism and carcinogenesis [ J ]. Cancer & Metabolism，2014（2）：15-25.

[ 3 ]David B. Lombard，Daniel X.Tishkoff，JianjunBao.Mitochondrialsirtuins in the regulation of mitochondrial activity and metabolic adaptation[ J ].NIH-PA Author Manuscript，2011（206）：163-188.

[ 4 ]Ga·lle Laurent， Natalie J. German. SIRT4 coordinates the balance between lipid synthesis and catabolism by repressing malonyl CoA decarboxylase[ J ].NIH-PA Author Manuscript，2013，50（5）：686-698.

[ 5 ]EijaPirinen，Giuseppe Lo Sasso. Mitochondrial sirtuins and metabolic homeostasis[ J ]..Europe PMC Funders Author Manuscript，2012，26（6）：759-770.

[ 6 ]David B.Lombard，DanielX.Tishkoff，JianjunBao. Mitochondrial sirtuins in the regulation of mitochondrial activityand metabolic adaptation[ J ].NIH-PA Author Manuscript，2011（206）：163-188.

[ 7 ]Linh Ho.Sirt4 regulates ATP homeostasis and mediates a retrograde signaling via AMPK [ J ].Aging，2013，5（11）：835-849.

[ 8 ]Balamurugan Ramatchandirin，Mohanraj Sadasivam，ArunKannan.Sirtuin 4 regulates lipopoly saccharide mediated Leydig cell dysfunction[ J ].Cellular Biochemistry，2015（10）：1-37.

[ 9 ]Selma Masri，PaoloSassone-Corsi.Sirtuins and the circadian clock：Bridging chromatin and met-abolism[ J ].Sciencesignaling，2014（7）：1-7.

[ 10 ]R.Song，W. Xu.The expression of Sirtuins 1 and 4 in peripheral blood leukocytes from patients with type 2 diabetes[ J ].European Journal of Histochemistry，2011（55）：55-59.

10.3969/j.issn.1674-151x.2016.22.084

G804

A

1674-151X（2016）11-156-02

投稿日期：2016-09-19

韩星（1990—），在读硕士研究生。研究方向：运动与健康促进。