德克薩斯A&M大學營養與食品科學系的研究人員最近進行的一項研究表明，一種新的調節機制如何作為糖尿病發展的重要生物標誌物，以及預防糖尿病的潛在治療靶點。
這項研究發表在《美國糖尿病協會糖尿病雜誌》(diabetes journal of The American diabetes Association) 11月號的網絡版上。
“胰高血糖素和胰島素是靶組織(如肝臟)中最重要的胰腺激素，它們能控制適當的葡萄糖水平，以應對食物攝入，”德克薩斯A&M大學(Texas A&M University)營養與食品科學系的德克薩斯A&M AgriLife研究科學家郭紹東博士解釋說。
郭是該研究的主要研究者和通訊作者，該研究還涉及到該部門的其他幾名研究人員。中國重慶第三軍醫大學內分泌學系也參與了本研究;馬里蘭州巴爾的摩市約翰霍普金斯大學醫學系內分泌科;和化學系，克利夫蘭州立大學，克利夫蘭，俄亥俄州。
郭教授說，空腹時，胰a細胞分泌胰高血糖素來提高血糖，保護身體不受低血糖的影響。胰高血糖素也與糖尿病高血糖症的發生有關，主要是通過提高肝臟葡萄糖的產生(HGP)來實現的。
轉錄因子Foxo1是一種在調控基因表達中發揮重要作用的蛋白質，它通過增加編碼負責葡萄糖生產的限速酶的基因的表達來促進HGP，他說。
郭教授解釋說:“胰高血糖素通過與g蛋白偶聯受體(GCGR)結合發揮作用。”“當受體與胰高血糖素結合時，它會刺激細胞膜，而細胞膜又會激活蛋白激酶A (PKA)，發出代謝酶或基因表達的信號，從而提高血糖。”
郭教授說，患有糖尿病的動物和人類血液中存在過量的胰高血糖素，會刺激過量的HGP，導致糖尿病高血糖。
他說:“肝糖代謝紊亂是2型糖尿病發生的主要潛在機制。”“胰激素胰高血糖素增加血紅蛋白，胰島素降低血紅蛋白。”它們共同控制血糖穩態。
郭教授說，葡萄糖的產生是通過參與肝細胞核基因轉錄調控的胰島素來抑制的，而Foxo1是調節細胞生長、分化和代謝的胰島素信號級聯的重要組成部分。
他說:“這項研究的目的是瞭解Foxo1在胰高血糖素如何調控HGP中扮演的角色。”“我們通過磷酸化研究了Foxo1調控的分子和生理機制，目的是更好地瞭解血糖穩態的基本原理和糖尿病的發病機制。”
磷酸化是一個磷酸基的附著，它對蛋白質的功能非常重要，因為這種改變會激活或停用人體近一半的酶，從而調節它們的功能。
為了確定這種Foxo1磷酸化在動物模型中如何發揮作用，研究人員使用CRISPR/CAS9技術在Foxo1‘敲入’小鼠的產生中進行研究。
他說:“當胰島素降低、胰高血糖素在血液循環中增加時，空腹小鼠肝臟中的Foxo1就會穩定下來。”“刺激GCGR會導致腺苷酸環化酶的激活，這是一種在所有細胞中起關鍵調節作用的酶，會導致細胞內PKA水平升高。”
郭教授說，研究表明，小鼠肝臟Foxo1的缺失顯著降低了肝臟葡萄糖的產生和血糖。
他說:“這個結果，以及我們從之前與該部門合作進行的一些研究中瞭解到的，表明我們已經發現了一種新的分子、細胞和生理機制，Foxo1通過磷酸化介導胰高血糖素信號，從而控制肝臟葡萄糖異生和血糖。”
郭教授說，這項研究進一步證明Foxo1是多種信號級聯的中介，它將不同的激素和細胞內蛋白激酶整合到控制胰島素敏感性、HGP和血糖的程序中。
郭教授說:“1型和2型糖尿病患者體內都存在高水平的胰高血糖素，而Foxo1在導致肝臟葡萄糖異生過剩並導致糖尿病高血糖的根本機制中起著關鍵作用。”“這表明，glucagon介導的HGP可能是控制和預防糖尿病的一種重要的潛在治療干預手段。”
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