信号分子溶血磷脂酸及其对胰岛素分泌的调节作用

摘要：溶血磷脂酸（LPA）是具有广泛生物学效应的脂类信号分子，主要由细胞内的磷脂酶A2和细胞外的一种分泌性溶血磷脂酶D，Autotaxin分别水解磷脂酸和溶血磷脂酰胆碱生成。LPA通过特异的受体（LPARI～LPAR6）发挥作用，并参与胰岛素分泌的调节。笔者综述了LPA信号分子及其对胰岛素分泌的调节作用的研究进展。

关键词：溶血磷脂酸；信号分子；胰岛素

中图分类号：R34

文献标志码：A

文章编号：1008-2409（2015）03-0142-04

糖尿病是全球性公共卫生问题。2013年全球糖尿病受累人群达3. 82亿，预计到2035年这一数字将增至5.92亿。由于目前尚不能完全了解调节胰岛素分泌的生理机制，因而胰岛β细胞胰岛素分泌缺陷的分子病理性质仍不清楚。早年的研究提示，脂类信号分子溶血磷脂酸（lysophosphatidic acid，LPA）参与胰岛素分泌的调节。近年来，越来越多的研究指出，LPA在胰岛素分泌的调节中发挥重要作用。笔者就LPA信号分子及其对胰岛素分泌的调节作用研究进展进行综述。

1 LPA的分子结构、生成与代谢

LPA是一种结构最简单的水溶性甘油磷脂，其化学结构名称为l一酰基-2-羟基一3一磷酸甘油（l-acyl-2-hydroxy-3-phosphate glycerin）。以往认为LPA是脂质合成前体，后来逐渐发现LPA是具有广泛生物学效应的信号分子，与其他溶血磷脂不同的是LPA由于有较小的头端（head group），因而在生理条件不溶解细胞。一般而言，脂肪酸链越短，LPA活性就越小或无活性，长脂肪酸链（C16～C20）的LPA具有最大的生物活性。LPA可通过细胞内酶和细胞外酶的催化生成，但主要的生成途径有两条：一是由一种分泌性溶血磷脂酶D，Autotaxin （ATX）水解溶血磷脂酰胆碱（lysophosphatidylcholine，LPC）生成，另一种是细胞内的磷脂酶A2（phospholipase A2，PLA2）水解磷脂酸（phosphatidic acid，PA）生成。LPA以内分泌、旁分泌和自分泌方式发挥作用，并可脂酰化重新生成PA或被溶血磷脂酶水解。

2 LPA受体

LPA通过其特异的G蛋白偶联受体（G protein-coupled receptor，GPCR）发挥作用。其信号反应包括活化蛋白激酶以及磷脂酶C和D、CaH离子动员、抑制腺苷环化酶、促使花生四烯酸释放和刺激DNA合成等。在血小板聚合、平滑肌收缩、细胞增殖、肌动蛋白细胞骨架的重构以及神经系统少突胶质细胞的成熟等细胞过程中发挥关键调节作用。

第1个LPA受体（lysophosphatidic acid recep-tor， LPAR） LPARI/Edg2由Hecht等于1996年从小鼠TSM细胞系中分离和鉴定，LPARI是1个7次跨膜蛋白，由365个氨基酸组成，分子量约为41 kDa。次年，人源LPARI由An等从人肺cDNA文库获得，并发现一种新的LPAR（ LPAR2/Edg4），这种人源LPAR2由382个氨基酸组成，分子量约为42 kDa，它与人LPARI氨基酸的同源性为72%。现经确定存在6种LPAR（LPARI～LPAR6），其中LPARI～LPAR3基因编码具有高度同源性，同属于内皮分化基因（endothelial differentiation gene，Edg）家族，而LPAR4、LPAR5和LPAR6同源性较高。在系统进化树上，LPARI～LPAR3和LPAR4～LPAR6分属于两个不同的分支。此外，G蛋白偶联受体87（G protein-coupled receptor 87，GPR87）和鞘氨醇-l-磷酸受体2（sphingosine-l-phosphate re-ceptor 2，SIPR2）也具有LPAR活性。

LPAR广泛分布于哺乳动物各组织器官，其介导的信号转导涉及多种细胞过程的调节。有报道指出，LPC通过一种新发现的GPCR促进胰岛素的分泌。该GPCR现命名为GPCR119，在胰岛|3细胞高度表达。在葡萄糖依赖的胰岛素分泌过程中GPCR119的信号转导发挥重要作用。这些研究结果提示，溶血磷脂这类脂类信号分子通过GPCR参与胰岛素分泌的调节。

3 胰岛p细胞的刺激一分泌偶联与PLA2的作用

胰岛J3细胞的胰岛素分泌主要受组织间液葡萄糖浓度的调节。葡萄糖刺激胰岛素分泌（glucose—stimulated insulin secretion，GSIS）的主要信号级联放大由介导葡萄糖进入|3细胞的葡萄糖载体蛋白（如Glut-2）启动，接着β细胞内葡萄糖的代谢引起ATP/ADP比值的增加，ATP水平的增加最终导致位于细胞膜上的ATP敏感钾通道关闭，结果是细胞膜去极化和促进细胞外的钙离子通过细胞膜电压门控钙通道（membrane-associated voltage-gated calcium channel）流人细胞。汇集到细胞间隔的细胞外钙离子净流人的增加以及细胞内钙离子从其贮存钙池的移动被证实是胰岛素分泌颗粒转移到细胞膜与之融合，并释放胰岛素进入血液循环的关键。虽然GSIS的一些关键步骤已得到大致了解，但胰岛β细胞GSIS刺激一分泌偶联的分子与细胞机制仍需阐明。

Laychock于1982年首次推测PLA2介导的细胞膜磷脂水解产生的脂类信号分子可能参与GSIS的调节。之后的一些研究结果提示脂类信号分子参与调节胰岛素分泌。首先，花生四烯酸在胰岛甘油磷脂的脂肪酸中约占30%。其次，葡萄糖刺激胰岛花生四烯酸释放，阻止花生四烯酸释放可抑制胰岛素分泌。Gross等发现一种受ATP刺激的钙依赖PLA2，该酶对甘油骨架上的花生四烯酸高度亲和。Ma等从胰岛细胞中克隆了84 kDa的PLA2，用其自杀性底物溴烯醇内酯（bromoenol lactone）抑制该酶活性可抑制胰岛素分泌，该酶过表达或者用。iR-NA沉默其基因可分别增强和减弱GSIS。这些研究指向PLA2在GSIS中可能发挥重要作用。PLA2通过在细胞内水解PA产生LPA参与GSIS的调节。

4 sn-2- LPA及sn-l- LPA对胰岛素分泌调节

sn-2-LPA由细胞内的亲磷脂酸磷脂酶Al（phosphatidic acid-preferring phospholipase Al，PA-PLAI）水解PA的sn-l脂酰基生成。最近的研究报道，对小鼠分泌胰岛素细胞株MIN6进行不同浓度和不同时间的GSIS实验的结果显示，MIN6细胞PA-PLAI基因的表达与胰岛素分泌呈显著性正相关。用RNA干扰（RNAi）技术沉默MIN6细胞PA-PLA1基因结果显示，MIN6细胞PA-PLAI mR-NA和蛋白表达水平降低，同时胰岛素分泌下降。这些研究结果提示，sn-2-LPA促进胰岛素分泌。

最近研究指出，细胞外LPA生成酶ATX产生的sn-l-LPA可抑制高脂饲养肥胖小鼠的胰岛素分泌，削弱机体葡萄糖平衡（ glucose homeostasis）。ATX/LPA的信号转导（ATX/LPA signaling）参与糖代谢的调节。胰岛素抵抗患者或胰岛素抵抗实验小鼠其ATX表达水平增加。在脂肪细胞中敲除ATX基因的FATX-KO小鼠，可改善小鼠糖耐量。这些研究结果表明，ATX及其产生的sn-l-LPA参与胰岛素分泌调节和机体葡萄糖平衡。

LPA的信号转导表现多样性。LPA信号不仅由于sn-l-LPA和sn-2-LPA的结构不同而调节作用不同，而且经不同的LPAR介导可产生相反的调节效果，提示LPA的调节作用具有复杂性。

LPA是具有广泛生物学效应的脂类信号分子，主要由细胞内的磷脂酶A2水解PA生成和由细胞外的Autotaxin水解LPC生成。LPA以内分泌、旁分泌和自分泌方式发挥作用，并通过特异的LPARI～LPAR6介导。LPA参与胰岛素分泌的调节，其中细胞内PA-PLAI产生的sn-2- LPA促进小鼠分泌胰岛素细胞MIN6的胰岛素分泌，而细胞外ATX产生的sn-l-LPA可抑制高脂饲养肥胖小鼠的胰岛素分泌。