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随着全球人类饮食热量摄入增多、饮食结构改变、体力活动减少及肥胖的流行,一组以胰岛素抵抗、中心性肥胖、糖耐量降低或糖尿病、高血压、血脂代谢紊乱等多种疾病的组合的症候群,即“代谢综合征”或“胰岛素抵抗综合征”出现并迅速增长起来。2003年美国报告人群中代谢综合征的患病率约23%,2005年IDF估计全球代谢综合征患者为25%,并将逐年递增。代谢综合征已成为严重危害人类健康的常见病和多发病。其中,胰岛素抵抗是Ⅱ型糖尿病最主要的发生机制,并被普遍认为是促使高血压、高血脂等疾病发生发展的重要环节,成为代谢综合征发生发展的关键环节。胰岛素抵抗是指机体分泌胰岛素的绝对量正常甚至高于正常,但由于胰岛素的正常生物学效应减弱,使得为胰岛素作用的靶器官,特别是肌肉、脂肪组织对葡糖糖的利用障碍,从而引起后续一系列的代谢紊乱。胰岛素抵抗的发生、发展是一个涉及多基因、多步骤的复杂过程。环境和遗传因素能够削弱胰岛素对外周组织的作用,进而引起机体的胰岛素抵抗。在研究胰岛素抵抗/糖尿病发生机制过程中,胰岛素样生长因子结合蛋白家族备受关注。目前共发现15个家族成员,已成功地克隆了IGFBP1-6并明确了它们的氨基酸序列,后续发现的IGFBP7-15有与传统IGFBP1-6不同的特点:他们与IGF结合力较低。因此从IGFBP7开始的后续成员又有了属于它们的新命名:IGFBP-rP(insulinlike growth factor binding protein-related protein),提示这些分子可能会有新的功能。1997年,Yamanaka等发现的胰岛素样生长因子结合蛋白7(insulin-like growth factorbinding protein 7,IGFBP7)与胰岛素的结合能力显著强于IGFBP1-6相比,高达500倍,而IGFBP7和IGF-Ⅰ、Ⅱ的结合能力分别要弱5倍和20～25倍。1999年,我们实验室应用抑制性差减杂交法(suppression subtractivehybridization,SSH)构建了结直肠腺癌相对正常粘膜(T-N)cDNA文库,发现IGFBP7在结直肠腺癌中高表达。同时,也意外地发现结直肠癌病人空腹血糖与结直肠癌组织IGFBP7的表达水平呈正相关。国外也有报道发现:未经治疗的Ⅱ型糖尿病患者有明显的外周血血清IGFBP7聚集。因此,我们推测IGFBP7可能是一个涉及胰岛素抵抗、Ⅱ型糖尿病发生发展的重要基因。对IGFBP7与胰岛素抵抗关系的深入研究,有助于我们了解IGFBP7在胰岛素抵抗、糖尿病、代谢综合征中的作用。本课题旨在探索IGFBP7在胰岛素抵抗发生过程中具体的生物学效应及分子机制。众所周知,脂肪细胞分化和增殖的失常可导致胰岛素抵抗。因此,我们以3T3-L1脂肪细胞建立胰岛素抵抗模型,来观察IGFBP7和胰岛素抵抗的关系。首先诱导3T3-L1前体脂肪细胞分化,并利用油红O染色法鉴定分化成熟的3T3-L1脂肪细胞,接着将3T3-L1脂肪细胞与含1μg/ml IGFBP7蛋白的10%FCS的DMEM培养液共孵育24h。随后检测了3T3-L1脂肪细胞脂联素、GLUT4的表达及葡萄糖转运的情况。RT-PCR结果显示:3T3-L1前体脂肪细胞不表达脂联素,而3T3-L1脂肪细胞则高表达脂联素,胰岛素能促进脂联素的表达,而IGFBP7抑制3T3-L1脂肪细胞胰岛素刺激的脂联素的表达。免疫荧光结果显示胰岛素能促进GLUT4的表达,但IGFBP7抑制3T3-L1脂肪细胞胰岛素刺激的GLUT4的表达。我们利用生化分析仪测定培养液中葡萄糖的消耗量,发现IGFBP7抑制了3T3-L1脂肪细胞胰岛素依赖的葡萄糖转运。综上,我们证实了IGFBP7可以诱导3T3-L1脂肪细胞发生胰岛素抵抗。对于IGFBP7作用的分子机制研究,我们利用基因芯片技术,筛选到IGFBP7作用的相关通路:MAPK通路(mitogen-activated protein kinase)和胰岛素/IGF-Ⅰ通路。Westernblot结果显示IGFBP7(100ng/ml)能够显著降低胰岛素依赖的蛋白激酶AktSer473的磷酸化,而对胰岛素依赖的蛋白激酶AktThr308的磷酸化没有影响。同时胰岛素和IGFBP7不影响ERK1/2、JNK和p38的磷酸化。因此,我们推测IGFBP7可能通过PI3K-Akt通路参与胰岛素抵抗。通过以上实验结果,我们得出以下结论:1.IGFBP7可以促进3T3-L1前体脂肪细胞的增殖,证明其可能与肥胖相关。2.IGFBP7抑制胰岛素依赖的糖转运,降低胰岛素依赖的脂联素及GLUT4的表达,证明IGFBP7可以诱导3T3-L1脂肪细胞发生胰岛素抵抗。3.IGFBP7能够显著降低胰岛素依赖的蛋白激酶AktSer473的磷酸化,而不影响胰岛素依赖的蛋白激酶AktThr308的磷酸化,证明IGFBP7可能通过PI3K-Akt通路诱导3T3-L1脂肪细胞发生胰岛素抵抗。