ADA2016：班廷奖是如何炼成的？研究思路全程攻略！
2016 年 ADA 的班廷奖（Banting Medal）颁给了 Barbara B. Kahn 教授，以表彰其在脂肪组织与糖尿病关联机制方面的研究成果。Kahn 教授演讲中透射出的坚毅、敏锐、还有一份感动，让人印象深刻。
Kahn 教授在 14 岁时被诊断为 1 型糖尿病，从那时起她便希望探究有关胰岛素和糖尿病的所有问题。师出 Sam Cushman 教授 和 Jeff Flier 教授，Kahn 教授已站在高高的起点。而以色列女执事医学中心（Beth Israel Deaconess Medical Center）安静的研究环境和完善的研究团队为长期研究提供了生长土壤。
Kahn 教授自 1990 年首次用基因敲入小鼠对葡萄糖转运体-4（GLUT4）进行研究，至阐明 GLUT4 与糖尿病的关联机制，已过 20 余年。通过现有研究发现问题，基于问题提出新的假设，再通过新的研究验证假设，如此不断向前。不禁让人感概，学者之风理当如此。
笔者惶恐，对 Kahn 教授 20 余年来的研究思路进行了梳理，以供学者们参考，不准确的地方还望批评指正。
总设想：肥胖与胰岛素抵抗和 2 型糖尿病是如何关联的？白色脂肪组织是否调控着整个人体的代谢？
支路一：1995 年 Jeff Friedman 发现了由脂肪组织分泌的激素——瘦素，并发现瘦素可以调节人体的饮食摄入及体重。
问题 1. 瘦素是通过何种途径调节人体能量平衡的？是否通过葡萄糖转运体发挥作用？
验证：瘦素是通过激活信号通路起作用，而不是葡萄糖转运体。瘦素可通过直接激活 AMP 激酶（AMPK）调节骨骼肌的脂肪酸氧化（15 分钟起效），使脂肪酸氧化增强；也可通过下丘脑交感神经系统间接激活肌肉组织 AMPK 活性（6 小时起效）。
问题 2. AMPK 是否也参与瘦素对人体饮食摄入和体重的影响过程？
验证：瘦素可通过抑制弓状束和下丘脑室旁核 α2 AMPK 的活跃度，进而调节饮食摄入，影响体重。
结论：有充分的证据表明，脂肪组织来源的分子可通过细胞通路影响整个人体功能。
支路二：1990 年之前的研究发现，葡萄糖转运体-4（GLUT4）在肥胖和糖尿病患者脂肪组织中的表达下降，但在肌肉组织中的表达未受影响。
假设 1：若将脂肪组织 GLUT4 基因敲除，是否会导致胰岛素抵抗？
验证：GLUT4 基因敲除小鼠的整个身体首先出现胰岛素抵抗，随后肌肉和肝脏也出现胰岛素抵抗，糖尿病风险升高。
在人体中的研究结果：GLUT4 在人体脂肪组织中的含量与胰岛素抵抗呈明显正相关，GLUT4 水平的下降可作为 2 型糖尿病的早期预测因子。
假设 2：GLUT4 在脂肪组织中的过度表达是否会提高胰岛素敏感性？
验证：在小鼠模型中发现，GLUT4 在脂肪组织中的过度表达降低空腹血糖水平，提高了小鼠对葡萄糖的耐受性。
假设 1 的深入探究
问题 1：脂肪细胞中的 GLUT4 是通过什么分子机制导致胰岛素抵抗的？
验证：通过基因测序发现了 GLUT4 依赖性基因，编码视黄醇结合蛋白-4（RBP4）。
另外，在人体中的研究发现：RBP4 在胰岛素抵抗人群中的血清浓度升高，甚至在疾病表现之前便已有升高；许多提升胰岛素抵抗的治疗措施可降低血清 RBP4 浓度，如饮食控制减肥、减肥手术、运动、促胰岛素敏感性药物。
问题 2：RBP4 与胰岛素抵抗有什么样的关系？RBP4 是糖尿病的标记物，还是导致胰岛素抵抗的原因？
验证：小鼠模型中发现，降低血清中 RBP4 水平可有效减少胰岛素抵抗，可预防或治疗 2 型糖尿病。人体研究发现，血清中 RBP4 水平与胰岛素敏感性呈反比关系。另外，血清 RBP4 水平还与代谢综合征的多种因素相关，如 HDL 水平、高血压、肥胖、脂肪分布、炎症等。
问题 3：RBP4 引起胰岛素抵抗的机制是什么？是否通过脂肪组织炎症介导？（该假设基于既往研究发现 RBP4 的升高与血清和脂肪内炎症标记物的升高相关）
验证：RBP4 通过介导脂肪内多种细胞因子（IL6、TNF 等），损伤胰岛素信号通路，进而增加糖尿病风险。
问题 4：RBP4 的炎症激发作用是否「足以」引起胰岛素抵抗？
验证：RBP4 激活的脂肪组织内抗原提呈细胞（树突细胞）足以引起正常小鼠的炎性反应，并导致胰岛素抵抗。
问题 5：在 RBP4 升高的环境中，阻断抗原提呈过程是否可以改善脂肪组织的炎性反应和胰岛素抵抗？
验证：使用一种治疗免疫疾病的药物可成功阻断抗原提呈，降低 RBP4 介导的炎性反应，并恢复胰岛素敏感性。
假设 2 的深入探究
问题 1：脂肪组织中 GLUT4 的过度表达，在提高葡萄糖耐受性的同时还发生了什么？
验证：GLUT4 在脂肪组织过度表达的小鼠具有较高的葡萄糖耐受性，同时变成了「胖子」；另外，该类小鼠脂肪组织的脂肪酸合成明显增强。
问题 2：以上结果说明，肥胖并不一定导致胰岛素抵抗和葡萄糖耐受问题。是什么保护了「胖子」？
验证：脂肪组织中升高的葡萄糖转运体，通过糖反应元件结合蛋白（ChREBP）介导葡萄糖进行脂肪酸合成，进而增强了胰岛素敏感性。
问题 3：这种具有代谢保护作用的神奇脂肪酸是什么东东？
验证：通过非定向脂质组学分析（untargeted lipidomic analysis）发现了一个新的脂质家族，是 FAHFAs（fatty acid esters of hydroxy fatty acids）的一个分支。
问题 4：这种新型脂质都有哪些生物学作用？
验证：新型脂质可以改善高脂饮食小鼠的葡萄糖耐受性，增强葡萄糖依赖性胰岛素分泌，诱导肠道内分泌细胞分泌 GLP-1，增强胰岛素激发的葡萄糖转运。另外，使用该新型脂质对小鼠进行长期治疗，可改善胰岛素敏感性。
问题 5：新型脂质是通过特殊受体发挥生物学作用吗？
验证：GPR 120 受体介导了脂肪细胞中，新型脂质对胰岛素激发葡萄糖摄取功能的增强作用。
问题 6：有数据显示 GPR 120 可能同时介导了抗炎性反应，这类新型脂质具有抗炎作用吗？
验证：新型脂质降低了高脂饮食小鼠脂肪组织的炎性反应；新型脂质可降低结肠炎的先天和后天免疫系统，用于治疗溃疡性结肠炎。
问题 7：新型脂质在人体是如何代谢的？
验证：新型脂质通过羧基酯脂肪酶（CEL）水解，CEL 是小鼠胰腺中的主要降解酶。
结语：基础研究向临床应用的转化一直是领域内关注的热点，也是难点。而 Kahn 教授对脂肪组织与 2 型糖尿病作用机制的层层深入研究，为临床药物研发提供了多个作用靶点。
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