骨骼肌胰岛素抵抗分子特征揭示糖尿病个体化治疗新靶点

为解决2型糖尿病（T2D）胰岛素抵抗（IR）异质性难题，Kjaergaard团队通过骨骼肌蛋白质组与磷酸化蛋白质组分析，发现全身胰岛素敏感性与Akt/mTOR通路特异性相关，而与糖尿病状态无关。该研究为开发精准糖尿病治疗方案提供了分子基础。

　　

在全球糖尿病负担日益加重的背景下，2型糖尿病（T2D）的治疗仍面临巨大挑战。其核心病理特征——胰岛素抵抗（IR）和β细胞功能障碍——在不同患者中表现出高度异质性，导致标准化治疗方案效果参差不齐。更棘手的是，当前临床主要依赖血糖和糖化血红蛋白（HbA_1c）等宏观指标进行诊断和治疗评估，缺乏反映个体分子特征的有效工具。这种"一刀切"的治疗模式，无法应对T2D复杂的分子机制多样性。

正是在这样的背景下，Kjaergaard等人在《Cell》发表的重要研究开始受到关注。他们试图从分子层面揭示骨骼肌胰岛素抵抗的特异性特征，为个性化治疗提供新思路。骨骼肌作为胰岛素刺激下葡萄糖摄取的主要场所，是胰岛素抵抗最早发生的组织之一。其葡萄糖转运蛋白4（GLUT-4）转位障碍会导致葡萄糖摄取减少和糖原合成下降，进而引发高胰岛素血症和异位脂肪沉积，形成恶性循环。

为了深入探索这一问题，研究人员开展了一项精心设计的队列研究。他们招募了糖代谢正常和T2D患者（女性均为围绝经期或绝经后以减少混淆因素），其中77人作为发现队列，46人作为验证队列。所有参与者均接受了两次股外侧肌活检：一次在空腹状态下，另一次在高胰岛素-正常血糖钳夹试验期间。

关键技术方法包括：采用高分辨率质谱技术对骨骼肌样本进行蛋白质组和磷酸化蛋白质组分析，定量约3000种蛋白质和15000个磷酸化位点；使用高胰岛素-正常血糖钳夹技术精确评估全身胰岛素敏感性；建立发现队列（n=77）和验证队列（n=46）进行结果验证。

蛋白质组与磷酸化蛋白质组特征

研究发现，空腹状态下的骨骼肌蛋白质组和磷酸化蛋白质组与全身胰岛素敏感性显著相关，而与糖尿病状态无关。这意味着肌肉的分子特征更能反映个体的胰岛素敏感程度，而不是简单地区分是否患有糖尿病。

胰岛素信号通路的特异性改变

研究证实了经典胰岛素信号通路的关键激酶Akt和AMP活化蛋白激酶（AMPK）在T2D患者中的下调。更重要的是，发现了mTOR信号通路的 disruption（紊乱），表现为mTOR底物位点AMPKα2 S377和mTOR调节相关蛋白（RPTOR）S863与胰岛素敏感性相关。

通路分析揭示新机制

脂肪酸降解、氧化磷酸化和线粒体蛋白质含量相关蛋白质与胰岛素敏感性呈正相关，而Wnt信号通路、泛素化和溶酶体蛋白水解过程则与胰岛素抵抗直接相关。研究人员还发现了一个人类特有的新型磷酸化位点AMPKγ3 S65及其上游激酶MAP激酶活化蛋白激酶（MAPKAPK）-2（p38和JNK的下游靶标）与胰岛素抵抗高度相关。

性别特异性分子特征

尽管两性在蛋白质组组成上存在差异（男性富集葡萄糖代谢和氧化磷酸化相关蛋白质，女性富集脂质摄取和储存相关蛋白质），但性别并不是蛋白质组/磷酸化蛋白质组与胰岛素敏感性关联的主要决定因素，表明胰岛素抵抗的机制在两性间是保守的。

研究结论强调，骨骼肌分子特征能够区分胰岛素敏感性差异，但与糖尿病状态无关，支持"二次打击"理论（即β细胞衰竭是T2D发展的必要条件）。特异性胰岛素抵抗特征的存在为开发个体化治疗策略提供了分子基础。然而，肌肉活检的侵入性限制了临床推广应用，未来需要开发基于血液的生物标志物。

这项研究的意义在于突破了当前糖尿病治疗的范式，揭示了分子特征在指导个体化治疗中的潜在价值。虽然目前很少有主要针对胰岛素抵抗的T2D治疗方法（即使是噻唑烷二酮类药物也因体重增加等副作用而失宠），而胰高血糖素样肽-1（GLP-1）受体激动剂如tirzepatide主要通过减轻体重来间接改善胰岛素抵抗，但真正针对胰岛素抵抗分子机制的药物开发仍需推进。

该研究为未来糖尿病精准医疗奠定了基础，通过识别个体特异的分子特征，有望实现更加针对性的治疗选择，提高治疗效果并减少副作用。随着验证研究的开展和因果关系的进一步阐明，这些发现可能不仅改善T2D治疗，还会为其他代谢性疾病的精准治疗提供新思路。

论文发表于《Signal Transduction and Targeted Therapy》，由爱丁堡大学心血管科学中心的Giovanni Levate和Roland H. Stimson共同完成，得到了英国医学研究委员会的支持。这项研究为我们理解2型糖尿病的分子异质性提供了重要见解，推动了个性化糖尿病治疗的发展。