【36期】TargetMol明星分子——胰岛素（Insulin (human)）：降血糖多肽激素

2024-08-08 15:05:17, 化合物专家-T仔 TargetMol中国

Insulin

胰岛素（Insulin (human)）（产品编号 T8221 CAS 11061-68-0），是一种由胰腺β细胞分泌的多肽激素，具有降血糖活性，可以促进糖原的合成，调节血液中的葡萄糖水平，是调节人体血糖水平的核心化合物。

▲Insulin化学结构式

作用机制

调节糖代谢

1.促进葡萄糖摄取和利用

胰岛素与靶细胞表面的胰岛素受体结合，激活受体的酪氨酸激酶活性，进而启动一系列细胞内信号传导路径。其中，PI3K/Akt 信号通路尤为重要，它促进了葡萄糖转运蛋白（GLUT4）向细胞膜的转运，使葡萄糖能够更高效地进入细胞，供其利用和储存。

2.促进糖原合成

胰岛素促进肝脏和肌肉细胞中糖原合成酶的活性，使多余的葡萄糖转化为糖原储存起来。这一过程不仅有效降低了血糖水平，还为机体提供了稳定的能量储备。

3.抑制糖异生和糖原分解

胰岛素通过抑制肝脏中的糖异生和糖原分解过程，减少了内源性葡萄糖的生成和释放，从而进一步稳定血糖水平。

▲组织间在调节葡萄糖代谢方面的相互联系^[1]

调节脂代谢：促进脂肪合成和抑制脂肪分解

胰岛素促进脂肪组织中的脂肪合成酶活性，增加脂肪酸和甘油三酯的合成。同时，胰岛素抑制脂肪组织中的激素敏感性脂肪酶活性，减少脂肪分解，防止脂肪酸释放入血。

调节蛋白质代谢：促进蛋白质合成

胰岛素通过促进氨基酸摄取和蛋白质合成酶的活性，增强蛋白质合成，尤其在肌肉组织中。这不仅有助于维持肌肉质量，还支持机体生长和修复。

▲组织特异性胰岛素信号传导系^[2]

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适用研究方向

糖尿病治疗及研究

胰岛素是糖尿病治疗的基石，尤其对于1型糖尿病患者，其自身胰岛素分泌严重不足，外源性胰岛素注射是维持其生命的关键手段，Insulin (human)被广泛用于1型糖尿病动物模型的治疗中^[3]。另外，胰岛素在糖尿病基础研究中也起到了关键作用，有研究通过研究胰岛素的分泌、作用机制以及与受体的相互作用，了解糖尿病的病理生理机制^[4]。

胰岛素抵抗研究

2型糖尿病主要与胰岛素抵抗有关，即胰岛素在靶细胞中的信号传导受阻。有研究发现，胰岛素信号传导路径中的某些节点如胰岛素受体底物（IRS-1）和磷脂酰肌醇-3-激酶（PI3K）/蛋白激酶B（Akt）途径的功能障碍，是导致胰岛素抵抗的主要原因^[5,6]。

▲不同靶组织胰岛素抵抗的综合生理信号^[7]

其他代谢疾病研究

胰岛素影响葡萄糖、脂肪和蛋白质的代谢，它与多种代谢性疾病的发生发展密切相关。除了糖尿病以外，还包括肥胖、非酒精性脂肪肝、心血管疾病、多囊卵巢综合征、阿尔茨海默病、慢性肾脏疾病和肿瘤等等^[7]。通过不断研究和开发新型胰岛素制剂和治疗方法，胰岛素的应用前景将更加广阔，为代谢疾病患者提供更好的治疗方案和生活质量。

▲人类胰岛素抵抗相关代谢疾病^[7]

诱导细胞分化

胰岛素在干细胞研究中也有重要应用。利用胰岛素可促进干细胞向胰岛β细胞分化，以期替代受损的胰岛细胞，恢复糖尿病患者的胰岛素分泌功能。

在实验室研究中，研究人员常利用 IBMX、地塞米松 和 胰岛素 等试剂，将3T3-L1小鼠胚胎成纤维细胞分化为脂肪细胞样细胞，以用于后续研究^[8,9]。

▲胰岛素等诱导3T3-L1细胞分化^[9]

参考文献：

[1] Saltiel AR, Kahn CR. Insulin signalling and the regulation of glucose and lipid metabolism. Nature. 2001 Dec 13;414(6865):799-806.

[2] White MF, Kahn CR. Insulin action at a molecular level - 100 years of progress. Mol Metab. 2021 Oct;52:101304.

[3] Graham ML, Janecek JL, Kittredge JA, et al. The streptozotocin-induced diabetic nude mouse model: differences between animals from different sources. Comp Med. 2011 Aug;61(4):356-60.

[4] Petersen MC, Shulman GI. Mechanisms of Insulin Action and Insulin Resistance. Physiol Rev. 2018 Oct 1;98(4):2133-2223.

[5] Taniguchi CM, Emanuelli B, Kahn CR. Critical nodes in signalling pathways: insights into insulin action. Nat Rev Mol Cell Biol. 2006 Feb;7(2):85-96.

[6] Muoio DM, Newgard CB. Mechanisms of disease:Molecular and metabolic mechanisms of insulin resistance and beta-cell failure in type 2 diabetes. Nat Rev Mol Cell Biol. 2008 Mar;9(3):193-205.

[7] Li M, Chi X, Wang Y, et al. Trends in insulin resistance: insights into mechanisms and therapeutic strategy. Signal Transduct Target Ther. 2022 Jul 6;7(1):216.

[8] Liu Y, Li Y, Liang J, et al. The Mechanism of Leptin on Inhibiting Fibrosis and Promoting Browning of White Fat by Reducing ITGA5 in Mice. Int J Mol Sci. 2021 Nov 16;22(22):12353.

[9] Wang G, Wu B, Xu W, et al. The Inhibitory Effects of Juglanin on Adipogenesis in 3T3-L1 Adipocytes. Drug Des Devel Ther. 2020 Dec 2;14:5349-5357.

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