蛋白激酶Cε在非酒精性脂肪性肝病与胰岛素抵抗关系中的作用

贾寒 饶慧瑛

非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)与胰岛素抵抗息息相关。两者的流行是异位脂肪堆积的结果，但两者的发病机制尚有争议。30余年前，丝/苏氨酸激酶的蛋白激酶C(PKC)家族已被证实与肝脏、肌肉、脂肪细胞中的胰岛素功能改变相关，并提出了NAFLD与胰岛素抵抗之间的假定关系。PKC家族通过磷酸化和第二信使(如钙、二酰甘油)活化，人们根据各种第二信使的要求定义PKC的类别。新型PKC(如θ和ε)是依赖甘油二酯的，非钙依赖的，能通过异位脂质堆积调整细胞事件。有人设计了一个模型，模型中sn-1,2-二酰甘油的异位堆积能激活骨骼肌和肝脏中的PKC亚型(PKCθ和ε)，从而减少该组织的胰岛素信号传导[1]。在肝脏中，PKCε通过磷酸化催化域中的关键苏氨酸残基(小鼠中的T1150)来破坏胰岛素受体激酶(INSR)活化[2]。sn-1,2-二酰甘油、PKCε活化和胰岛素抵抗之间的关系，部分解释了某些人群中NAFLD患者肝胰岛素抵抗的发展，也解释了肝胰岛素抵抗随体质量减轻或其他减少肝脂肪含量的疗法(如噻唑烷二酮)而逆转的原因[1,3]。

Brandon等[4]挑战了这个模型，他们设计了敲除组织特异性PKCε的小鼠模型，以评估该激酶在肝脏和白色脂肪组织(WAT)的胰岛素抵抗中的作用[4]。在高胰岛素-正常血糖条件下，肝脏特异性PKCε的缺失并未改变高脂饮食(HFF)小鼠的糖耐量和胰岛素作用。相反，他们报道了脂肪特异性PKCε和整体PKCε基因敲除小鼠葡萄糖耐量的改善(意味着更多的胰岛素分泌)。他们认为，肝PKCε不会直接影响HFF小鼠的肝胰岛素作用，而脂肪PKCε会影响糖代谢。他们的数据提供了脂肪-肝轴信息，但不足以消除肝PKCε在肝胰岛素抵抗中的作用。

脂肪组织通过多种信号影响肝脏代谢，包括代谢产物、脂肪因子、细胞因子、脂质因子和外来体。脂肪胰岛素的作用可能调节其中一些信号，例如胰岛素对WAT脂解的抑制作用通过减少调节剂(乙酰CoA，由脂肪酸产生，一种对丙酮酸羧化酶的变构激活剂)和底物(甘油)的产生来调节肝脏糖异生[1, 5]。WAT脂解的抑制也减少了用于酯化为肝甘油三酯的脂肪酸的供应。因此，WAT胰岛素作用间接调节了肝脏的代谢，脂肪功能障碍会破坏这些通路[1, 5]。Brandon等提供的脂肪特异性PKCε敲除小鼠的数据与此假说相符。脂肪PKCε的缺失改变了脂肪细胞的磷酸化蛋白质组，特别是在某些结构蛋白(如细胞接头、核小体和核内体中发现的蛋白质)中，从而导致向更小脂肪细胞的转化。这些WAT的变化与肝脏基因表达的改变有关，包括参与脂肪肝和脂肪性肝炎发展的基因。相反，尽管我们之前的研究显示，PKCεASO(反义寡核苷酸)改善了胰岛素刺激的白色脂肪的葡萄糖摄取，但在HFF WAT PKCε基因敲除小鼠中进行的研究并未显示任何组织特异性的胰岛素刺激的糖代谢或脂质代谢的改善。具体而言，抑制内源性葡萄糖产生或胰岛素刺激的葡萄糖清除速率没有任何改善。来自脂肪特异性PKCε基因敲除小鼠的WAT外植体中的脂肪胰岛素作用并未改变[3]。因此认为，脂肪PKCε可能调节WAT与肝脏之间的内分泌联系，但可能不调节WAT胰岛素作用。

这项研究的另一个主要结论是肝PKCε在调节肝胰岛素作用中不发挥重要作用。仅通过通量测定来检测肝胰岛素抵抗具有挑战性。胰岛素可直接调节肝糖代谢。但在某些情况下，胰岛素信号的肝外作用(例如对WAT的影响)可能仍会影响肝脏代谢，并掩盖胰岛素对肝脏的直接影响[1, 5]。因此，通量测量法应辅之对肝胰岛素信号事件的评估(INSR，AKT2，糖原合成酶激酶3和糖原合成酶的磷酸化)以及最终肝糖原合成速率的评估。对于肝特异性PKCε或整体PKCε敲除小鼠(确实改善了肝胰岛素的作用)，尚未报道该关键信息。如果没有关于肝脏特异性和整体PKCε基因敲除小鼠肝内变化的信息，就得出肝脏PKCε对肝胰岛素作用没有影响的结论还为时过早。

有一些技术问题值得考虑。例如血糖浓度、葡萄糖输注速率和最终胰岛素浓度的时程等均可能掩盖肝胰岛素作用的差异[6]。例如，整体基因敲除小鼠的内源性葡萄糖生成率为负的话，可能会低估葡萄糖清除率。数据表明某些动物可能已承受压力，某些实验禁食5 h后葡萄糖浓度约为12～13 mM (216～234 mg/dL)，也有报道在相同条件下的葡萄糖浓度为5～8 mM (90～144 mg/dL)。

Brandon等[4]在T1150小鼠中未观察到PKCε对INSR的直接磷酸化，是因为他们从敲除小鼠中免疫沉淀出INSR，还使用重组PKCε进行体外磷酸化实验。对应于T1150的肽片段有四个潜在的磷酸受体残基，这使得磷酸位分配极为困难，尤其是当该肽可能是磷酸形式的混合物时。因此，只能说明他们没有观察到T1150，而不能说T1150完全不存在。另外，难以从组织获得足够纯的INSR。 从肝裂解液中(存在膜碎片和其他蛋白质相互作用)观察INSR磷酸化可能会限制其可检测性。

当前提供了有关脂肪PKCε如何调节糖代谢的新数据，但提供的与肝脏特异性PKCε敲除有关的阴性数据不足以从肝胰岛素抵抗的发病机制中除去肝PKCε。物种差异可能是造成这些不一致的原因。 2'甲氧基乙基ASO能大幅降低肝脏和WAT中PKCε的表达。使用Cre-Lox技术进行遗传删除可能是组织特异性的，也可能导致混淆表型的适应性变化。最终，这些研究的不同突显了我们认知不足，尚需进一步探索。我们需要有针对性的方法检测成年动物中的PKCε，以充分了解肝和脂肪PKCε在调节各自组织内胰岛素信号传导中的作用，更好地了解PKCε如何调节组织之间的关系。这些研究将使我们进一步了解部分肥胖患者会同时患有NAFLD和胰岛素抵抗的原因。