劉美娟,楊永青
(山西師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,山西臨汾041000)
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半乳糖凝集素-3的結(jié)構(gòu)特征及對糖脂代謝調(diào)控研究進(jìn)展
劉美娟,楊永青*
(山西師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,山西臨汾041000)
半乳糖凝集素-3(Galectin-3)是半乳糖凝集素家族(Galectins)的核心成員之一,具有多種生物學(xué)功能,如調(diào)節(jié)炎性因子表達(dá)、細(xì)胞增殖、分化、凋亡、黏附及mRNA剪接等。研究表明,Galectin-3對葡萄糖代謝和脂肪代謝具有重要的調(diào)節(jié)作用。但關(guān)于Galectin-3的作用方式和分子機(jī)制卻有不同的研究報道。論文綜述了Galectin-3的結(jié)構(gòu)特征及其調(diào)控糖脂代謝的作用和分子機(jī)制,以期為肥胖、糖尿病等代謝性疾病的防治提供參考。
半乳糖凝集素-3;肥胖;糖尿?。恢敬x;糖代謝;炎性
肥胖是脂肪細(xì)胞過度分化,從而使甘油三酯在機(jī)體脂肪組織中大量積聚的結(jié)果。過度肥胖常誘發(fā)糖尿病、脂肪肝、動脈粥樣硬化等代謝相關(guān)疾病。半乳糖凝集素-3(Galectin-3)作為一種β-半乳糖苷結(jié)合蛋白,參與調(diào)節(jié)機(jī)體的免疫反應(yīng)、細(xì)胞黏附、細(xì)胞增殖、分化、凋亡、血管生成、mRNA剪接等多種生物學(xué)過程[1]。以往的研究主要集中于Galectin-3在腫瘤、心衰、肝纖維化等疾病發(fā)生發(fā)展過程中的作用[2-3]。近年來的研究表明,Galectin-3可調(diào)控糖脂代謝和脂肪細(xì)胞分化,在肥胖癥、糖尿病等代謝性疾病的發(fā)生發(fā)展過程中也起重要作用[1]。然而,目前關(guān)于Galectin-3對糖脂代謝的調(diào)節(jié)作用卻有著不同的研究報道。本文重點探討Galectin-3的結(jié)構(gòu)特征及其在糖脂代謝中的調(diào)控作用和分子機(jī)制,為進(jìn)一步深入研究Galectin-3的相關(guān)作用提供參考,也為肥胖及其相關(guān)代謝性疾病的研究提供新型靶標(biāo)。
Galectin-3是Galectins 家族的重要成員。Galectins家族屬于凝集素(Lectins)家族中的動物凝集素家族,是一類糖結(jié)合蛋白,其家族成員至少包含一個對β-半乳糖苷有親和力的特異序列元件,即由大約130個氨基酸構(gòu)成的糖識別結(jié)構(gòu)域(carbohydrate recognition domain, CRD)[4]。復(fù)合糖(如糖蛋白、糖脂等)是構(gòu)成生物體的重要成分,在細(xì)胞生長、代謝、免疫、細(xì)胞間識別、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)等方面發(fā)揮重要作用。Galectins通過CRD識別并結(jié)合細(xì)胞表面或細(xì)胞外基質(zhì)中復(fù)合糖上的β-半乳糖苷殘基,調(diào)節(jié)細(xì)胞的生存、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)等多項生物學(xué)功能[5]。從低等無脊椎動物(如海綿動物、線蟲等)到高等脊椎動物(如哺乳類動物、人類等)的許多物種中,均已發(fā)現(xiàn)有Galecins成員,表明Galectins成員在動物系統(tǒng)進(jìn)化過程中具有高度的保守性和重要的生理功能[4]。
在哺乳動物的Galectin基因中,CRDs由3個順序連接的外顯子編碼,第2個外顯子編碼與糖類相互作用的幾乎所有保守性氨基酸殘基[6]。Galectins家族成員缺乏信號肽序列,主要分布在細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核中,也可依賴非經(jīng)典分泌途徑即非內(nèi)質(zhì)網(wǎng)-高爾基體途徑,由小泡直接將可溶性蛋白分泌到細(xì)胞外[5]。按照被發(fā)現(xiàn)的順序,Galectins家族成員依次命名為Galectin-1~Galectin-15。在人類基因組中,僅表達(dá)Galectin-1~Galectin-4、Galectin-7~Galectin-12以及Galectin-14[7]。根據(jù)肽鏈上CRD的結(jié)構(gòu)特點,可將Galectins家族成員分為3種亞型:第1種是單-CRD(mono-CRD)亞型,又稱為原型,其肽鏈上只含有1個CRD結(jié)構(gòu)域,可通過非共價鍵形成或不形成二聚體,如Galectin-1,Galectin-2,Galectin-5,Galectin-7,Galectin-10,Galectin-11,Galectin-13,Galectin-14,Galectin-15等;第2種是雙-CRD(di-CRD)亞型,又稱為串聯(lián)重復(fù)型,在其同一條肽鏈上包含2個CRD結(jié)構(gòu)域,由約70個氨基酸組成的序列連接在一起,如Galectin-4,Galectin-6,Galectin-8,Galectin-9,Galectin-12等;第3種是嵌合-CRD(chimeric-CRD)亞型,又稱為嵌合型,其肽鏈上的CRD結(jié)構(gòu)域與另一個特定序列的結(jié)構(gòu)域融合在一起。Galectin-3是該亞型中唯一的成員[8]。
Galectin-3是一種29 ku~35 ku的蛋白分子,其肽鏈上包含2個結(jié)構(gòu)域,一個是C-末端結(jié)構(gòu)域,即家族成員間高度保守的CRD結(jié)構(gòu)域;另一個是N-末端結(jié)構(gòu)域,由一個富含脯氨酸-甘氨酸-丙氨酸-酪氨酸的重復(fù)序列后接一個獨特的短末端序列組成,約含130個氨基酸[9]。Galectin-3基因總長約17 kb,主要在各種上皮細(xì)胞、炎性細(xì)胞(如巨噬細(xì)胞、樹狀突細(xì)胞、庫弗細(xì)胞、單核細(xì)胞等)、軟骨及骨細(xì)胞、脂肪細(xì)胞中表達(dá)[9]。老齡化和系統(tǒng)炎性(如肥胖、糖尿病、癌癥等狀態(tài)下)可誘導(dǎo)Galectin-3在脂肪、肝臟、腎臟特定組織表達(dá)[10]。Galectin-3既可定位于細(xì)胞內(nèi),又可作為可溶性蛋白分泌到細(xì)胞外間隙。細(xì)胞外的Galectin-3主要通過其CRD結(jié)構(gòu)域與細(xì)胞表面或細(xì)胞外基質(zhì)中的β-半乳糖苷結(jié)合,發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)、細(xì)胞黏附、作為AGE/ALE受體等功能[11-12];而細(xì)胞內(nèi)的Galectin-3主要通過其N-末端結(jié)構(gòu)域與其他蛋白分子肽-肽結(jié)合,調(diào)節(jié)mRNA前體剪接、細(xì)胞增殖、分化、凋亡等生理過程[9]。因此,Galectin-3可通過其特定的結(jié)構(gòu)與多種分子相結(jié)合,發(fā)揮不同的生物學(xué)功能。
現(xiàn)在對于Galectin-3的研究越來越集中在葡萄糖和脂肪代謝中。在葡萄糖代謝中胰島素敏感性降低即表現(xiàn)為胰島素抵抗。Yang G等利用胰島素鉗夾技術(shù)對糖耐量正常(NGT)、正常血糖高胰島素血癥(HINS)、糖耐量異常(IGT)、2型糖尿病患者(T2DM)80位受試者進(jìn)行胰島素抵抗測試,發(fā)現(xiàn)胰島素抵抗存在于HINS、IGT、T2DM受試者內(nèi)[13]。而且Ohkura T等通過葡萄糖鉗夾技術(shù)發(fā)現(xiàn)在2型糖尿病患者體內(nèi)低水平的血清Galectin-3與胰島素抵抗有關(guān)[14]。所以在2型糖尿病患者體內(nèi)胰島素敏感性降低,并且可以通過Galectin-3來調(diào)控。糖化血紅蛋白是人體血液中紅細(xì)胞內(nèi)血紅蛋白與血糖結(jié)合的產(chǎn)物,與血糖值變化一致,血糖值越高,糖化血紅蛋白值越高,由于血糖值是波動的、不穩(wěn)定的,所以一般通過測量糖化血紅蛋白來代替[15]。利用酶聯(lián)免疫吸附法發(fā)現(xiàn)男性超重型和2型糖尿病患者體內(nèi)Galectin-3表達(dá)水平都高于正常男性,同時表明Galectin-3在3種實驗者體內(nèi)與身體質(zhì)量指數(shù)(body mass index,BMI)的相關(guān)系數(shù)為正(r=0.357;P<0.01),Galectin-3在二型糖尿病患者體內(nèi)與糖化血紅蛋白(HbA1c)的相關(guān)系數(shù)為負(fù)(r=-0.323;P<0.01),在男性和女性的二型糖尿病患者中Galectin-3的中位數(shù)濃度都是5.2(正常范圍2.1~15.3)[16]。所以G-alectin-3在肥胖者和2型糖尿病患者體內(nèi)表達(dá)水平高且無性別差異,并且與二型糖尿病患者糖化血紅蛋白呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,因而Galectin-3在高血糖癥中扮演積極的角色。通過測量高脂和低脂飲食喂養(yǎng)的Galectin-3敲除鼠以及未敲除鼠,發(fā)現(xiàn)在高脂飲食喂養(yǎng)的Galectin-3敲除鼠的空腹血糖含量、胰島素水平和HbA1c的含量都是最高的[17],說明Galectin-3敲除鼠在高脂飲食喂養(yǎng)的條件下可以引起糖尿病。所以Galectin-3在2型糖尿病中可以起一個保護(hù)型的角色。Galectin-3在糖尿病及其并發(fā)癥中很重要是由于它能結(jié)合晚期糖基化終產(chǎn)物(advanced glycation end-products, AGEs)并且在靶器官中積累,通過引發(fā)炎癥來發(fā)揮作用。AGEs是非酶糖基化反應(yīng)的終末產(chǎn)物,即蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和核酸等大分子在沒有酶參與的條件下,自發(fā)的與葡萄糖或其他還原單糖反應(yīng)所生成的穩(wěn)定的共價物,AGEs可以和各種組織細(xì)胞相結(jié)合并破壞這些細(xì)胞[18]。AGEs與糖尿病并發(fā)癥的發(fā)病機(jī)理有關(guān),而且可使胰島β細(xì)胞凋亡和功能紊亂,Galectin-3在大鼠中保護(hù)β細(xì)胞免于IL-1β的細(xì)胞毒性效應(yīng),并且在肥胖誘導(dǎo)的糖尿病小鼠的胰島內(nèi)皮細(xì)胞中表達(dá)增加[19]。Galectin-3與AGEs的結(jié)合是由它的結(jié)構(gòu)特點決定的,Galectin-3通過它的糖識別結(jié)合域(CRD)與細(xì)胞表面的β-半乳糖苷殘基和矩陣糖蛋白結(jié)合,通過氨基端結(jié)構(gòu)域與細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)相結(jié)合。AGEs通過干擾葡萄糖代謝可以引發(fā)糖尿病、動脈粥樣硬化等疾病,而Galectin-3通過結(jié)合并清除AGEs在糖尿病等代謝疾病中起保護(hù)的作用。
脂肪代謝與肥胖和糖尿病等疾病密切相關(guān)。脂肪代謝可以分為合成代謝和分解代謝,合成代謝即甘油和游離的脂肪酸形成甘油三酯來儲存機(jī)體所需的能量,分解代謝指將脂肪分解成甘油和游離的脂肪酸釋放到血液中供其他組織氧化供能。
4.1 Galectin-3促進(jìn)脂肪的合成代謝
Galectin-3不僅可以由脂肪細(xì)胞產(chǎn)生,而且可以促進(jìn)脂肪的合成代謝。Kiwaki K等通過RT-PCR和免疫印跡實驗(Western blot, WB)發(fā)現(xiàn),Galectin-3在小鼠和人類的脂肪細(xì)胞中蛋白質(zhì)表達(dá)水平增加,而且在人類脂肪細(xì)胞中mRNA表達(dá)水平也明顯增加并且Galectin-3還可以刺激人前體脂肪細(xì)胞增殖[20]。表明Galectin-3在前體脂肪細(xì)胞中表達(dá)并且可以刺激前體脂肪細(xì)胞分化。研究表明,在3T3-L1細(xì)胞中用10-8M的Galecti-3處理,可以增加其纖維化和炎性[21],說明外源Galectin-3可以刺激成纖維細(xì)胞增殖,進(jìn)而促進(jìn)脂肪的合成代謝。為了進(jìn)一步說明Galectin-3可以促進(jìn)脂肪的合成代謝,將17個月,正常飲食和高脂飲食條件下的小鼠,各分為Galectin-3敲除型和未敲除型兩類,發(fā)現(xiàn)Galectin-3敲除型小鼠體重、附睪的白色脂肪組織(eWAT)以及eWAT與體重的比值明顯比Galectin-3未敲除型小[22]。進(jìn)一步測定了不同飲食條件下,兩種類型小鼠eWAT和肝臟中與脂肪細(xì)胞合成相關(guān)基因,過氧化物酶體增殖激活受體(peroxisome proliferators-activat, PPAR)-γ、脂肪酸結(jié)合蛋白(fatty acid binding protein,F(xiàn)ABP)-4和脂肪酸合成酶(fatty acid synthetase, FAS)的表達(dá),發(fā)現(xiàn)在Galectin-3敲除型小鼠的eWAT中PPARγ和FABP4的mRNA表達(dá)水平明顯降低,而且在肝臟中PPARγ和FAS的mRNA表達(dá)水平也明顯減少。說明敲除Galectin-3可以下調(diào)脂肪細(xì)胞合成的相關(guān)基因。在Galectin-3敲除型小鼠的eWAT中發(fā)現(xiàn)脂肪甘油三酯脂酶(adipose triglyceride lipase,ATGL)的表達(dá)水平增加[22]。表明Galectin-3敲除小鼠中脂肪的減少可能是由于ATGL的增加引起的。由此說明Galectin-3可以促進(jìn)脂肪的合成代謝并且在高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖中扮演重要的角色。
肥胖和2型糖尿病都是一種慢性低度系統(tǒng)炎癥。脂多糖即內(nèi)毒素是革蘭陰性細(xì)菌細(xì)胞壁的一種成分,是脂質(zhì)和多糖的復(fù)合物。脂多糖作用于體內(nèi)的巨噬細(xì)胞,使之產(chǎn)生血清C反應(yīng)蛋白(C-reactive protein, CRP)、白細(xì)胞介素(interleukin,IL)-1、白細(xì)胞介素(interleukin,IL)-6和腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor,TNF)-α等炎性因子[23]。這些因子都是炎癥標(biāo)志物,可以激活ERK1/2、NF-κB等炎性信號通路從而導(dǎo)致胰島素抵抗[24],進(jìn)而促進(jìn)脂肪的分解代謝。所以當(dāng)炎性因子分泌降低可以調(diào)節(jié)脂肪的合成代謝。研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)敲除小鼠Galectin-3基因與小鼠野生型相比脂多糖誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞產(chǎn)生的炎性信號和炎性因子明顯的增加,在野生型巨噬細(xì)胞中用中和抗體(Ab)或Galectin-3配體β-半乳糖苷來阻斷Galectin-3的結(jié)合位點可以增加脂多糖誘導(dǎo)的炎性細(xì)胞因子的表達(dá)[25]。所以Galectn-3是由巨噬細(xì)胞產(chǎn)生,結(jié)合于脂多糖并對脂多糖誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞產(chǎn)生的炎性細(xì)胞因子起負(fù)調(diào)控作用。表明Galectin-3可通過調(diào)節(jié)炎性因子的表達(dá),來促進(jìn)脂肪的合成代謝。
4.2 Galectin-3抑制脂肪的合成代謝
Galectin-3對脂肪代謝的調(diào)節(jié)存在爭議。研究表明Galectin-3可以促進(jìn)脂肪的分解代謝。Nada等人將小鼠分為高脂飲食喂養(yǎng)的Galectin-3敲除鼠和未敲除鼠以及低脂飲食喂養(yǎng)的Galectin-3敲除鼠和未敲除鼠四組,測量這4組小鼠在11周、18周的體重和內(nèi)臟脂肪組織的含量,發(fā)現(xiàn)高脂飲食喂養(yǎng)的Galectin-3敲除鼠明顯比其余3組的高[17]。說明敲除Galectin-3可以加快高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖,所以Galectin-3在脂肪代謝中起關(guān)鍵的作用。Rhodes DH等發(fā)現(xiàn)在高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖小鼠中,Galectin-3表達(dá)水平在內(nèi)臟脂肪組織和皮下脂肪組織都升高[26]。Galectin-3的表達(dá)水平在肥胖小鼠的肝臟、皮下和內(nèi)臟脂肪組織中增加[27]。并且檢測了IL-6、游離脂肪酸(free fatty acid,F(xiàn)FA)對Galectin-3的影響,發(fā)現(xiàn)IL-6、FFA可以誘導(dǎo)脂肪細(xì)胞Galectin-3的表達(dá)[27]。說明,Galectin-3或許是被IL-6、FFA等刺激來調(diào)節(jié)脂肪的分解代謝的。
將小鼠分為瘦肉野生型(lean WT)和Galectin-3敲除型(lean Gal-3 ko)、肥胖野生型(Dio WT)和Galectin-3敲除型(Dio Gal-3 ko)4個組來分析小鼠的體重、食物攝取量、脂肪組織含量、內(nèi)臟脂肪組織中脂連蛋白的mRNA表達(dá)水平、肝的重量、肝脂肪變性程度、肝臟中甘油三酯的水平以及PPARγ、FAS和PPARα的mRNA表達(dá)水平,發(fā)現(xiàn)Galectin-3敲除小鼠特別是肥胖型的Galectin-3敲除小鼠體重增加、脂肪組織含量增加、甘油三酯水平增加、PPARγ、FAS和PPARα的mRNA表達(dá)水平增加[28]。將C57Bl/6型小鼠分成Galectin-3敲除鼠和野生鼠,在高脂飲食(60%熱量)喂養(yǎng)6周后,發(fā)現(xiàn)Galectin-3敲除鼠與飲食相當(dāng)?shù)囊吧笙啾龋w重、內(nèi)臟脂肪組織增加,并且表現(xiàn)為高血糖癥、高胰島素血癥、胰島素抵抗[29]。在正常飲食條件下Galectin-3敲除鼠與野生型相比內(nèi)臟脂肪組織的炎性增加[29]。高脂飲食Galectin-3敲除小鼠的內(nèi)臟脂肪中還含有許多樹突細(xì)胞、致炎因子和F4/80high巨噬細(xì)胞,而且在內(nèi)臟脂肪組織中CXCR3+和CD8+T細(xì)胞增加[29]。這些研究均表明,在高脂飲食喂養(yǎng)的Galectin-3敲除小鼠體重、內(nèi)臟脂肪組織、PPARγ等一些與肥胖相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子都增加,進(jìn)而證明Galectin-3可以抑制脂肪的合成代謝。
Galectin-3對脂肪代謝的調(diào)節(jié)與脂肪代謝相關(guān)的信號通路有關(guān)。研究表明Galectin-3通過其糖識別特性可以激活ERK1/2信號通路,使其磷酸化[30]。ERK1/2信號通路可以使PPARγ、C/EBPα等與脂肪合成相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)水平降低,進(jìn)而抑制脂肪合成代謝和脂肪細(xì)胞分化。而且,研究表明肥胖型的Galectin-3敲除鼠中AGEs與AGEs的受體(RAGE)的表達(dá)水平增加[17]。AGE通過結(jié)合RAGE可以激活NF-κB信號通路[31],增加IL-1β、TNF-α等炎性因子的產(chǎn)生,進(jìn)而促進(jìn)脂肪的分解代謝,抑制脂肪生成。Wnt/β-catenin信號通路在脂肪代謝中越來越受到關(guān)注。由于激活Wnt/β-catenin信號可以有效地抑制脂肪的生成,尤其是Wnt10通過抑制PPARγ和CEBPα的表達(dá)來抑制前體脂肪細(xì)胞向成熟脂肪細(xì)胞的分化[32]。Naimur Rahman N等發(fā)現(xiàn)Del(delphinidin,花翠素)可以有效的抑制細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)積累,是通過調(diào)控Wnt/β-catenin信號通路實現(xiàn)的[33]。在Wnt/β-catenin信號通路中,由于β-catenin是該信號通路的轉(zhuǎn)錄激活因子,并且在正常成熟細(xì)胞質(zhì)內(nèi)β-catenin可以與GSK-3β(糖原合成酶激酶-3β)相聯(lián)合,所以正常細(xì)胞質(zhì)中游離的β-catenin水平相當(dāng)?shù)汀.?dāng)細(xì)胞質(zhì)內(nèi)游離的β-catenin不被磷酸化時會轉(zhuǎn)位進(jìn)入細(xì)胞核發(fā)生積聚,然后β-catenin與TCF4(transcription factor 4)結(jié)合形成復(fù)合物激活Wnt信號下游靶基因轉(zhuǎn)錄,從而控制相應(yīng)細(xì)胞的增殖和分化。研究表明下調(diào)Galectin-3表達(dá)可以導(dǎo)致β-catenin水平降低并且伴隨著TCF4轉(zhuǎn)錄活性的降低,還可以導(dǎo)致GSK-3β脫磷酸作用,所以Galectin-3是通過調(diào)節(jié)GSK-3β活性對Wnt/β-catenin信號通路起作用[34]。Wnt/β-catenin信號通路中Wnt抑制GSK-3β活性導(dǎo)致β-catenin磷酸化降低,進(jìn)而抑制脂肪細(xì)胞分化。Galectin-3也可以通過抑制GSK-3β活性抑制脂肪合成代謝和脂肪細(xì)胞分化。
肥胖、2型糖尿病等代謝疾病對人類的危害越來越嚴(yán)重,所以對其機(jī)理的研究也越來越重要。Galectin-3可以調(diào)節(jié)葡萄糖代謝和脂肪代謝并且對這些代謝疾病起保護(hù)的作用。雖然Galectin-3對于脂肪代謝的調(diào)節(jié)仍存在爭議,但是鑒于Galectin-3在葡萄糖代謝和脂肪代謝中的重要影響,對其繼續(xù)深入的研究將可為預(yù)防和治療這些代謝疾病及其并發(fā)癥提供新的途徑。
[1] Pugliese G, Iacobini C, Pesce C M, et al. Galectin-3: an emerging all-out player in metabolic disorders and their complications[J]. Glycobiology, 2015, 25(2): 136-150.
[2] Ruvolo P P, Galectin 3 as a guardian of the tumor microenvironment[J]. Biochim Biophys Acta, 2016, 1863(3): 427-437.
[3] Meijers W C, López-Andrés N, de Boer RA. Galectin-3, cardiac function and fibrosis[J]. Am J Pathol, 2016, 186(8): 2232-2234.
[4] Houzelstein D, Gon?alves I R, Fadden A J. et al. Phylogenetic analysis of the vertebrate galectin family[J]. Mol Biol Evol, 2004, 21 (7): 1177-1187.
[5] Barondes S H, Castronovo V, Cooper D N W. et al. Galectins: a family of animal β-galactoside-binding lectins[J] . Cell, 1994, 76 (4): 597-598.
[6] Cooper D N. Galectinomics: finding themes in complexity[J]. Biochim Biophys Acta, 2002, 1572 (3): 209-231.
[7] Liu F T, Patterson R J, Wang J L. Intracellular functions of galectins[J]. Biochim Biophya Acta, 2002, 1572 (3): 263-273.
[8] Leffler H, Carlsson S, Hedlund M, et al. Introduction to galectins[J].Glycoconjugate Journal, 2004, 5 (6): 176-178.
[9] Pugliese G, Iacobini C, Ricci C, et al. Galectin-3 in diabetic patients[J]. Clin Chem Lab Med, 2014, 52(10): 1413-1423.
[10] Pugliese G, Iacobini C, Pesce C M, et al. Galectin-3: an emerging all-out player in metabolic disorders and their complications[J]. Glycobiology, 2015, 25(2): 136-150.
[11] Chaudhari A D, Gude R P, Kalraiya R D et al. Endogenous galectin-3 expression levels modulate immune responses in galectin-3 transgenic mice[J]. Mol Immunol, 2015, 68(2): 300-311.
[12] Yabuta C, Yano F, Fujii A et al. Galectin-3 enhances epithelial cell adhesion and wound healing in rat cornea[J]. Ophthalmic Res, 2014, 51(2): 96-103.
[13] Yang G, Li C L, Gong Y P,et al. Assessment of insulin resistance in subjects with normal glucose tolerance, hyperinsulinemia with normal blood glucose tolerance, impaired glucose tolerance, and newly diagnosed type 2 diabetes (prediabetes insulin resistance research)[J]. J Diabetes Res, 2016, 2016(113): 1-11.
[14] Ohkura T, Fujioka Y, Nakanishi R, et al. Low serum galectin-3 concentrations are associated with insulin resistance in patients with type 2 diabetes mellitus[J]. Diabetol Met Syndr, 2013, 6(1): 761-765.
[15] Das R K, Nessa A, Hossain M A et al. Fasting serum glucose and glycosylated hemoglobin level in obesity[J]. Mymensingh Med J, 2014, 23(2): 221-228.
[16] Weigert J, Neumeier M, Wanninger J, et al. Serum galectin-3 is elevated in obesity and negatively correlates with glycosylated hemoglobin in type 2 diabetes[J]. Clin Endocrinol Metab, 2010, 95 (3): 1404-1411.
[17] Pejnovic N N, Pantic J M, Jovanovic I P, et al. Galectin-3 deficiency accelerates high-fat diet-induced obesity and amplifies inflammation in adipose tissue and pancreatic islets[J]. Diabetes, 2013, 62 (6): 1932-1944.
[18] Pejnovic N N, Pantic J M, Jovanovic I P, et al. Galectin-3 is a regulator of metaflammation in adipose tissue and pancreatic islets[J]. Adipocyte, 2013, 2 (4): 266-271.
[19] Karlsen A E, Stθling Z M, Sparre T, et al. Immune-mediated beta-cell destruction in vitro and in vivo-A pivotal role for galectin-3[J]. Biochem Biophys Res Commun, 2006, 344 (1): 406-415.
[20] Kiwaki K, Novak C M, Hsu D K, et al. Galectin-3 stimulates preadipocyte proliferation and is up-regulated in growing adipose tissuw[J]. Obesity, 2007, 15 (1): 32-39.
[21] Martínezmartínez E, Calvier L, Rossignol p, et al. Galectin-3 inhibition prevents adipose tissue remodelling in obesity[J]. Int J Obesity, 2016, 40: 1034-1038.
[22] Baek J H, Kim S J, Kang H G, et al. Galectin-3 activates PPARγ and supports white adipose tissue formation and high-fat diet-induced obesity[J]. Endocrinology, 2015, 156 (1): 147-156.
[23] Durairaj H, Steury M D, Parameswaran N. Paroxetine differentially modulates LPS-induced TNFα and IL-6 production in mouse macrophages[J]. Int Immunopharmacol, 2015, 25(2): 485-492.
[24] Zhou J, Xu G, Ma S, et al. Catalpol ameliorates high-fat diet-induced insulin resistance and adipose tissue inflammation by suppressing the JNK and NF-κB pathways[J]. Biochem Biophys Res Commun, 2015, 467(4): 853-858.
[25] Li Y, Komaikoma M, Gilchrist D S, et al. Galectin-3 is a negative regulator of lipopolysaccharide-mediated infammation[J]. J Immunol, 2008, 181 (4): 2781-2789.
[26] Rhodes D H, Pini M, Castellanos K J, et al. Adipose tissue-specific modulation of galectin expression in lean and obese mice: evidence for regulatory function[J]. Obesity, 2013, 21(2): 310-319.
[27] Krautbauer S, Eisinger K, Buechler C, et al. Free fatty acids and IL-6 induce adipocyte galectin-3 which is increased in white and brown adipose tissues of obese mice[J]. Cytokine, 2014, 69 (2): 263-271.
[28] Pang J, Rhodes D H, Pini M, et al. Increased adiposity, dysregulated glucose metabolism and systemic inflammation in galectin-3 KO mice[J]. PLoS One, 2013, 8 (2): 1-12.
[29] Jeftic I, Miletickovacevic K, Jovicic N, et al. Galectin-3 deletion enhances visceral adipose tissue inflammation and dysregulates glucose metabolism in mice on a high fat diet[J]. Serbian J Exp Clin Res, 2016, 17(3): 231-239.
[30] Gao X, Balan V, Tai G, et al. Galectin-3 induces cell migration via a calcium-sensitive MAPK/ ERK1/2 pathway[J]. Oncotarget, 2014, 5(8): 2077-84.
[31] Tobonvelasco J C, Cuevas E, Torresramos M A. Receptor for AGEs (RAGE) as mediator of NF-kB pathway activation in neuroinflammation and oxidative stress[J]. CNS Neurol Disord Drug Targets, 2014, 13(9): 1615-26.
[32] Cawthorn W P, Bree A J, Yao Y, et al. Wnt6,Wnt10a and Wnt10b inhabit adipogenesis and stimulate osteoblastogenesis through a β-catenin-depenent mechanism[J]. Bone, 2012, 50(2): 477-489.
[33] Rahman N, Jeon M, Kim Y S. Delphinidin, a major anthocyanin, inhibits 3T3-L1 pre-adipocyte differentiation through activation of Wnt/b-catenin signaling [J]. Biofactors, 2016, 42(1): 49-59.
[34] Funasaka T, Raz A, Nangiamakker P. Nuclear transport of galectin-3 and its therapeutic implications[J]. Seminars Cancer Biol, 2014, 27(8): 30-38.
Progress on Structure Characteristics and Glucolipid Metabolism Regulation of Galectin-3
LIU Mei-juan , YANG Yong-qing
(CollegeofLifeScience,ShanxiNormalUniversity,Linfen,Shanxi, 041000,China)
Galectin-3 is an important member of β-galactoside lectins family, which has been implicated in diverse biological functions including regulation of inflammatory factor expression, cell growth, differentiation, apoptosis, adhesion, and pre-mRNA splicing. Recent studies showed that galectin-3 played significant regulatory roles during glycometabolism and lipometabolism. However, there were different reports about the functional manner and molecular mechanisms of galectin-3. This article gave a brief overview on the structural characteristics, as well as the regulatory functions and molecular mechanisms of galectin-3 in glycometabolism and lipometabolism, wishing to provide valuable information for prevention and cure of metabolic diseases such as obesity and diabetes.
galectin-3;obesity;diabetes;glycometabolism;lipometabolism;inflammation
2016-10-15
國家自然科學(xué)基金項目(30972091)
劉美娟(1990-),女,山西朔州人,碩士研究生,主要從事脂肪代謝及其調(diào)控研究。 *通訊作者
S852.2
A
1007-5038(2017)05-0098-05