鞘磷脂代谢产物及其相关的代谢酶在糖代谢调控中的作用受到了广泛关注。鞘磷脂的主要代谢产物有神经酰胺(ceramide,Cer)、鞘氨醇(sphingosine,Sph)和1-磷酸鞘氨醇(sphingosine 1-phosphate,S1P)等,这些代谢产物及相关的代谢酶几乎参与了糖代谢的各个方面,如促进葡萄糖的吸收和代谢,导致胰岛素抵抗和促进胰岛素分泌等。Cer/Sph和S1P之间构成了一个重要的代谢平衡体,它们之间的动态平衡与细胞的生存、死亡和生命活动密切相关。据此有人提出了“鞘磷脂变阻器(sphingolipid rheostat)”的概念。一般而言,S1P含量升高,细胞会向有利于生命活动的方向发展,反之,细胞则趋向于死亡。研究表明,多种因素(游离脂肪酸FFAs、TNFα、糖皮质激素等)导致的胰岛素抵抗作用,均与Cer含量升高密切相关。鞘氨醇激酶(sphingosine kinase,SPK)催化Sph产生S1P,是调控Cer/Sph与S1P代谢平衡的关键酶。推测其在糖代谢调节中可能起重要作用,本课题对此进行了较为系统的研究。首先,我们扩增并纯化了携带野生型SPK1基因的复制缺陷性重组腺病毒Ad-SPK1。然后,以调控糖代谢的靶细胞(C2C12肌母细胞和7721肝癌细胞)为研究对象,观察Ad-SPK1转染及SPK催化产物S1P对细胞基础葡萄糖吸收和胰岛素刺激的葡萄糖吸收的影响。结果发现,Ad-SPK1转染或直接给予S1P不仅均能增强细胞对葡萄糖的吸收,而且均对胰岛素刺激的细胞糖吸收有明显促进作用。此外,也研究了靶向SPK1基因的siRNA干涉及SPK1抑制剂DMS对上述两种细胞的基础葡萄糖吸收和胰岛素刺激下的葡萄糖吸收的影响。结果表明,阻断SPK1的表达或活性,均使得细胞摄取葡萄糖的能力减弱,并且也使细胞在胰岛素刺激下的葡萄糖吸收有显著地降低,可以抑制细胞的基础和胰岛素诱导的葡萄糖吸收。进一步研究发现,胰岛素刺激能明显增强细胞的SPK1激酶活性。这些研究结果首次揭示,SPK1可能是调节糖代谢的关键分子之一。其次,在体外细胞实验的基础上,我们利用链脲佐菌素诱导的1型糖尿病大鼠模型,以及自发性2型糖尿病KK-Ay小鼠动物模型,通过腺病毒介导的SPK1基因转染,在整体动物水平评价SPK1对糖尿病动物血糖的调节作用,以及对高糖导致的动物各脏器损伤的保护作用;并且,分析与血糖调节相关的组织器官(肝脏、肌肉和脂肪)中,和糖代谢密切相关的信号分子的活化与抑制情况,初步探讨SPK调节糖代谢的分子机理。结果显示,尾静脉注射Ad-SPK1能明显降低1型和2型糖尿病动物的血糖和血脂水平;对糖尿病并发的主要脏器的结构与功能损伤具有显著的保护作用;能够活化外周组织器官中与糖代谢密切相关的信号级联Akt/GSK-3β,说明SPK1通过活化Akt/GSK-3β的级联参与糖代谢调控。提示,SPK1是参与糖代谢调控的一个关键分子,有望成为糖尿病防治的新靶点。此外,我们也考察了降糖药格列美脲对C2C12细胞和7721细胞SPK酶活性的影响,及其对2型糖尿病KK小鼠肝脏、脂肪、肌肉组织中SPK活性的影响。结果表明,格列美脲能够刺激C2C12细胞和7721细胞SPK酶活性的增强;格列美脲对小鼠肝脏、脂肪、肌肉组织中SPK活性具有增强作用。提示,格列美脲可能通过SPK/S1P途径发挥其抗糖尿病作用。SPK可以作为开发糖尿病治疗药物,筛选降糖药物的新靶点。综合以上研究结果,结合脂质激酶在糖代谢中的重要地位,如磷酯酰肌醇-3-激酶(PI-3K)激酶是调控糖代谢的一个关键分子。我们认为:①S PK1可能是除PI-3K外的另一个与糖代谢密切相关的脂质激酶;②“鞘磷脂变阻器”(Cer/Sp与S1P的代谢平衡)可能是糖代谢的调控中心。③我们的研究结果也为糖尿病及其并发症的防治和药物开发、筛选提供了新的靶点。