Cell Metabo: 另辟蹊径！武汉大学李红良等团队合作发现 2 型糖尿病治疗新靶点
2018 年 the Lancet 研究统计显示，空腹高血糖是中国人群寿命的第三大危险因素 (1)。人体 90% 的内源性葡萄糖来自肝葡萄糖生成（hepatic glucose production, HGP），是维持体内糖稳态的重要组成部分 (2)。
空腹 HGP 增加是 T2D （2 型糖尿病）的标志，HGP 率高于正常生理水平，表现为肝胰岛素抵抗，葡萄糖代谢能力下降，是患者空腹高血糖的一个重要原因。现有的降糖药物对 T2D 患者有疗效，但仍有局限性。令人头疼的 HGP 失衡，显著加速了 T2D 的发病和发展，控制 HGP 对维持全身葡萄糖稳态至关重要！2021 年 5 月 5 日，武汉大学姬燕晓、折志刚、胡宇峰、李红良等团队合作在 Cell Metabolism 杂志上在线发表了题为 A kinome screen reveals that Nemo-like kinase is a key suppressor of hepatic gluconeogenesis 的研究成果 (3)。发现 Nemo 样激酶（NLK）作为一种新型肝糖异生负调控因子，在糖异生调节网络中起着关键作用，并可能成为 T2D 的潜在治疗靶点。1. Kinome（人激酶组）筛选锁定 NLK 是 HGP 关键抑制因子候选激酶亚群中 NLK 对 Pck1 和 G6pc（糖异生关键酶）启动子活性均表现出明显的抑制作用。在小鼠原代肝细胞中，过表达 NLK 可以显著抑制 Pck1 和 G6pc 基因的 mRNA 和蛋白水平，而过表达 NLK 功能突变体（K167M）则未能发挥抑制功能。实验结果表明，NLK 通过激酶活性抑制肝糖异生。2.NLK 促使肝糖异生调控因子出核，抑制其发挥生糖功能NLK 是主要定位于细胞核的多功能激酶。作者使用预测算法和荧光素酶报告基因实验证明， NLK 表达显著抑制了 FOXO1 或 CRTC2 促进肝糖异生关键酶报告基因的转录。而后通过免疫共沉淀实验，确定了 CRTC2 和 FOXO1 是 NLK 的直接作用靶点。接着，使用免疫荧光技术，观察 CRTC2 和 FOXO1 与 NLK 表达的位置关系，协同磷酸化突变体工具和染色质免疫沉淀技术，发现 NLK 的磷酸化功能可以促进 CRTC2 和 FOXO1 的核输出，导致 CRTC2 的蛋白酶依赖性降解，抑制 FOXO1 的自我转录活性和表达，从而降低糖异生关键酶基因表达。3. NLK 在体内葡萄糖稳态的生理和病理调节中充当重要角色随后，研究团队使用 Ad-GFP、Ad-NLK 或 Ad-K167M 的过表达腺病毒处理 C57BL/6 小鼠。体内实验结果说明，过表达 NLK 足以抑制肝糖异生，并以激酶依赖的方式影响机体葡萄糖调节。而肝细胞特异性 NLK 缺陷小鼠则显示出空腹高血糖表型。这些数据表明 NLK 的表达为正常肝糖异生和体内葡萄糖稳态的生理调节所必需。T2D 患者和动物模型中肝 NLK 表达显著下降。为了确定肝脏 NLK 在 T2D 发病机制中的作用，研究人员构建了过表达 NLK 腺相关病毒（AAV8-NLK），分别处理两种 T2D 动物模型（高脂喂养小鼠和高脂喂养加低剂量链脲霉素 Wistar 大鼠）后，监测糖代谢指标变化。结果显示，肝脏 NLK 持续过表达显著降低 T2D 动物空腹血糖，同时改善了葡萄糖耐量。该项研究利用糖异生靶向的激酶组筛选结合转录组分析，发现 NLK 是 HGP 的有效抑制因子。机制上巧妙的证明，NLK 促进 CRTC2 和 FOXO1（肝糖异生关键调控因子）核输出，导致前者的蛋白酶依赖性降解，抑制后者的自我转录活性和表达，从而降低血糖。此外，NLK 在糖尿病患者和糖尿病啮齿动物模型中表达均显著下调，恢复 NLK 在动物模型中的表达可以改善空腹高血糖。这些发现加深对肝脏糖异生调控维持机体葡萄糖稳态机制的理解，也证明 NLK 在糖异生调节过程中起着关键作用，并可能成为 T2D 的潜在治疗靶点。二甲双胍对于糖尿病患者来说是常用且经典的治疗药物，但关于二甲双胍副作用的报道也屡见不鲜。2020 年底，袁玉峰、魏翔、折志刚、姬燕晓、李红良共同通讯在 Cell Metabolism 在线发表题为 Metformin Is Associated with Higher Incidence of Acidosis, but Not Mortality, in Individuals with COVID-19 and Pre-existing Type 2 Diabetes 的研究成果 (4)，研究结果指向， 二甲双胍的使用与酸中毒的发生率呈显著正相关关系（特别是在严重 COVID-19 的情况下）。中国 2 型糖尿病防治指南（2020 年版）指示 (5)，若无禁忌证，二甲双胍应一直保留在糖尿病的治疗方案中，科学、合理的 T2D 治疗策略应该将二甲双胍与其他降糖药物或胰岛素联合应用。目前研究显示，通过靶向肝糖异生来降低血糖水平已经成为 T2D 极具前景的治疗策略，并且正在临床试验中进行积极的测试，未来可期！本周推荐：
参考文献：
1. Foreman, Kyle J et al. 2018, Lancet. https:// 10.1016/S0140-6736(18)31694-5
2. Petersen MC, Shulman GI. 2018, Physiol Rev. https:// 10.1152/physrev.00063.2017
3. Ji et al. 2021, Cell Metab. https://doi.org/10.1016/j.cmet.2021.04.006
4. Cheng X et al. 2020, Cell Metab. https:// 10.1016/j.cmet.2020.08.013
5. 中华医学会糖尿病学分会。中国 2 型糖尿病防治指南（2020 年版） [J] . 中华糖尿病杂志，2021, 13 (4) : 315-409. DOI: 10.3760/cma.j.cn115791-20210221-00095.
题图来源：站酷海洛 Plus
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