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作为一种常见的慢性疾病，糖尿病的发病是由于先天或后天的胰岛素缺乏和/或胰岛素抵抗所导致。研究发现，钒化合物均可降低1型或2型糖尿病的血糖并改善胰岛素抵抗。目前认为钒化合物的“类胰岛素作用”与胰岛素信号通路密切相关，但是其具体作用机制尚不明确。
首先，我们使用胰岛素信号通路基因芯片研究了STZ糖尿病大鼠、偏钒酸钠(NaVO3)和胰岛素治疗的糖尿病大鼠肌肉组织中胰岛素信号通路相关基因的表达谱。在96个相关基因的表达谱中，与正常对照组相比，糖尿病组大鼠中19个基因(20％)的表达发生明显改变。经过偏钒酸钠及胰岛素治疗后，这19个基因中大部分表达水平分别恢复正常(14，74％；16，84％)。与糖尿病组相比，偏钒酸钠及胰岛素治疗分别改变了20和12个基因的表达水平。结果提示，钒化合物有着胰岛素依赖与非依赖的双重作用机制。尽管偏钒酸钠与胰岛素均能显著降低糖尿病大鼠的血糖水平，但偏钒酸钠治疗组与胰岛素治疗组的胰岛素信号通路相关基因表达谱存在显著性差异。为此，从中筛选出与钒降糖作用相关的3个差异表达基因(Ptpn11、Ppplca和ERK2)。
在动物实验的基础上，进一步研究了钒化合物在大鼠骨骼肌L6细胞的胰岛素信号通路中的作用。通过信号通路专一性抑制剂(AG1024、PD98059和LY294002)分别或联合阻断胰岛素受体、MAPK及PI3K信号通路的激活，结果表明钒化合物对L6细胞葡萄糖摄取的作用与胰岛素明显不同。胰岛素促进L6细胞葡萄糖摄取量的升高是通过胰岛素受体的激活而启动的，非依赖PI3K通路。而钒化合物则通过胰岛素受体磷酸化、PI3K和MAPK通路激活促进L6细胞葡萄糖摄取量。该结果提示钒化合物对胰岛素信号通路可能有着非胰岛素依赖的作用方式。此外，钒化合物与胰岛素对Ptpn11、Ppplca和ERK2表达调控的作用存在显著的差异。
通过动物、细胞和分子水平，初步探讨了钒化合物对胰岛素信号通路调控的“类胰岛素作用”分子作用机制。该结果为钒化合物的抗糖尿病作用机制深入研究提供了理论基础和技术支持。