PBMC中GLUT-4水平的研究进展
周盈盈
成都体育学院 四川 成都 610041
【摘 要】葡萄糖作为人体生命活动的主要能源物质，在供能方面发挥着至关重要的作用，但是由于现今社会生活方式的改变，越来越多的人出现糖代谢问题，在治疗办法的寻求中，专家们发现GLUT-4作为葡萄糖十二种转运酶之一，在葡萄糖的代谢过程中发挥着重要作用。GLUT-4的检测方式一般是使用流式细胞仪在体外测量，或是直接采用体内组织活检来测量，本文通过查阅文献资料,综述了最新有关GLUT-4转运信号在外周血液中表达的机制的研究成果，虽然GLUT-4蛋白在脂肪组织和心肌、骨骼肌中表达最多，但Maratou和其他人（2007年）报道，在经过胰岛素激活的人类受试者中，收集的白细胞（WBC）内存在GLUT-4，越来越多的学者正在研究GLUT-4表达对外周血液单核细胞（PBMC）质膜的影响以及静息和刺激两种不同状态下对胰岛素的作用，有望通过检测GLUT-4在PBMC中的表达，作为低侵入性模型来研究胰岛素信号传导，该方法具有诊断胰岛素抵抗的潜在临床应用。
【关键词】PBMC；GLUT-4；运动；胰岛素；葡萄糖代谢；
1 外周血液单核白细胞中GLUT-4的研究
目前，通常使用肌细胞和脂肪细胞在体外研究胰岛素抗性和T2D的细胞机制，或在体内使用侵入性肌肉或脂肪活组织检查。有研究验证[1]雪橇犬白细胞中有GLUT-4的存在，并在此基础上进一步研究GLUT-4蛋白水平的变化是否与衰老有关。得到的数据表明，在幼犬和老犬中，年龄对胰岛素水平没有影响，而且年龄对老年和幼犬种群之间的GLUT-4浓度也没有显著影响，大量研究的结论支持在雪橇犬的WBC中存在显著且可量化的GLUT-4活性，以响应胰岛素。
2 在动物实验中关于PBMC中GLUT-4的研究
研究学者们确立了雪橇狗可以作为GLUT-4研究模型后，又报道了[2]系统训练的雪橇犬较久坐的雪橇犬的单核细胞GLUT-4水平高，虽然越来越多的研究调查了单核细胞中GLUT-4表达的存在和胰岛素的影响，但似乎尚未对单核细胞中运动诱导的GLUT-4易位进行研究。实验通过对实验组的狗遵循统一的方案进行训练，四个月后，与保持久坐不动的狗群相比，实验组的狗具有显著更高的GLUT-4水平。与实验组相比，久坐不动的狗的血浆胰岛素浓度没有显著差异，但有显著更高的葡萄糖水平，实验表明细胞表面GLUT-4蛋白表达的增加是对运动训练的重要慢性适应，与线粒体和氧化能力的增加以及肌纤维类型的转变平行 [3][4]。
在后续的一项研究中[5]还报道了PBMC中GLUT-4和HOMA-IR的反比关系。以及在雪橇犬中进行单次剧烈运动时PBMC中GLUT-4含量增加50％，这个数值类似于在人类和啮齿动物骨骼肌中的报道。运动训练可提高胰岛素敏感性，是胰岛素抵抗和糖尿病的基础治疗。运动和胰岛素都会导致GLUT-4从细胞内储存囊泡转移到质膜，使葡萄糖进入细胞，进而可以在运动过程中或运动恢复过程中用作补充糖原储备。实验中并没有观察到运动后即刻血浆胰岛素水平的显著变化，这表明GLUT-4蛋白向单核细胞质膜的募集可能与胰岛素水平无关，而是通过运动的生理刺激作为替代刺激，NS.Peirce也曾在研究中指出，在运动和胰岛素的这两种促进葡萄糖代谢的机制中，来自囊泡的GLUT-4载体转移到质膜的过程是彼此独立的。实验在雪橇犬单核细胞中的发现首次证明，可能存在胰岛素依赖性途径，通过运动刺激单核细胞GLUT-4移位，研究结果强调了外周血液单核细胞GLUT-4蛋白含量作为微创代理的潜在用途，可用于研究胰岛素敏感性、胰岛素抵抗、GLUT-4表达和葡萄糖代谢之间的关系。
3 在人体实验中关于PBMC中GLUT-4的研究
后续有研究学者们首次在人类中扩展了这些发现，这进一步支持了运动调节可以增加PBMC中GLUT-4浓度的假设，实验使用阿拉斯加费尔班克斯大学招募的来自越野跑和滑雪队的16名学生运动员和15名年龄与性别匹配的久坐学生，在3个月的统一调理后，得到结果，条件运动员的PBMC中GLUT-4水平显著高于久坐的运动员，而且与肌细胞中的记录相似。此外，在PBMC 中GLUT-4的表达水平和糖化血红蛋白、葡萄糖、胰岛素、胰岛素抵抗的稳态模型评估、体重指数以及体脂之间未检测到相关性。这些研究提供了支持探索PBMC作为研究GLUT-4对运动或其他非胰岛素因子反应的代理组织的证据。
4 总结
运动和胰岛素都会导致GLUT-4从细胞内储存囊泡转移到质膜，使葡萄糖进入细胞，然后可以在运动过程中或从运动恢复过程中用作补充糖原储备。在实验研究中没有观察到运动后即刻血浆胰岛素水平的显著变化，这表明GLUT-4蛋白向单核细胞质膜的募集可能与胰岛素水平无关，而是通过运动的生理刺激作为替代刺激。以上文献的研究结果显示，支持PBMC作为体内研究GLUT-4的代理组织。
5 讨论
转运实验中，通常使用肌细胞和脂肪细胞在体外研究，或者在体内使用侵入性肌肉或脂肪活组织检查。从外周血液中检测GLUT-4水平的研究不需要使用流式细胞仪，而是使用市售的ELISA评估了单核细胞上的GLUT-4表达，这种方法提供了一种简单、廉价和可重复的技术来检测GLUT-4的浓度，同时消除了对技术和昂贵设备的需求。通过糖尿病患者PBMC中的GLUT-4水平，可以间接反映患者体内GLUT-4转运能力，监测患者运动中糖代谢水平的变化，有望成为糖尿病患者骨骼肌糖代谢能力检测的微创代理指标。
参考文献：
[1] Schnurr TM1, Reynolds AJ1, Duffy LK1, DunlaP KL1.Glucose transPorter-4 in white blood cells of young and old sled dogs: a model for human biomarker develoPment.
[2] Schnurr TM, Reynolds AJ, Gustafson SJ, Duffy LK, DunlaP KL. Conditioning causes an increase in glucose transPorter-4 levels in mononuclear cells in sled dogs. Int J Biochem Cell Biol. 2014;55:227-31.
[3] Rockl KS, Witczak CA, Goodyear LJ. Signaling mechanisms in skeletal muscle: acute resPonses and chronic adaPtations to exercise. IUBMB life. 2008;60:145–53. [PMC free article] [PubMed]
[4] Assali AR, Ganor A, Beigel Y, Shafer Z, Hershcovici T, Fainaru M. Insulin resistance in obesity: body-weight or energy balance? The Journal of endocrinology. 2001;171:293–8. [PubMed]