骨格筋におけるGLUT4グルコーストランスポーターの発現とグルコース輸送を調節するメカニズム

骨格筋は吸収状態の主要なグルコース活動組織であり、成人期に筋肉で発現する主要なグルコース輸送体はGLUT4です。GLUT4の発現は筋肉で非常に調節されており、これはこの組織によるインスリン刺激グルコース取り込みの調節において重要と思われます。したがって、トランスジェニック動物の筋肉GLUT4過剰発現は、肥満または糖尿病に関連するインスリン抵抗性を改善します。最近の情報は、GLUT4遺伝子転写が、MEF2、筋原性タンパク質、甲状腺ホルモン受容体、クルッペル様因子KLF15、NF1、OLF-1/初期B細胞因子、GEF/HDBP1を含む骨格筋の多くの因子によって調節されていることを示しています。さらに、in vivoでの研究は、通常の条件下では、筋肉特異的GLUT4エンハンサーの活性が、MRF転写因子、MEF2、およびTRALPHA1の高レベルで達成できる最大潜在的活性と比較して、成人の骨格筋で低いことを示しています。この発見は、これらの転写因子の発現または活性のレベルの増加により、このエンハンサーの活性化を介してGLUT4転写が大幅に上方制御される可能性があることを示しています。GLUT4の発現の分子基盤を理解することは、インスリン耐性状態の治療の適切な治療設計に役立ちます。インスリンまたは運動に応じてグルコース輸送の刺激を媒介する細胞内シグナルの性質もレビューされています。

Skeletal muscle is a major glucose-utilizing tissue in the absorptive state and the major glucose transporter expressed in muscle in adulthood is GLUT4. GLUT4 expression is exquisitely regulated in muscle and this seems important in the regulation of insulin-stimulated glucose uptake by this tissues. Thus, muscle GLUT4 overexpression in transgenic animals ameliorates insulin resistance associated with obesity or diabetes. Recent information indicates that glut4 gene transcription is regulated by a number of factors in skeletal muscle that include MEF2, MyoD myogenic proteins, thyroid hormone receptors, Kruppel-like factor KLF15, NF1, Olf-1/Early B cell factor and GEF/HDBP1. In addition, studies in vivo indicate that under normal conditions the activity of the muscle-specific GLUT4 enhancer is low in adult skeletal muscle compared with the maximal potential activity that it can attain at high levels of the MRF transcription factors, MEF2, and TRalpha1. This finding indicates that glut4 transcription may be greatly up-regulated via activation of this enhancer through an increase in the levels of expression or activity of these transcription factors. Understanding the molecular basis of the expression of glut4 will be useful for the appropriate therapeutic design of treatments for insulin-resistant states. The nature of the intracellular signals that mediate the stimulation of glucose transport in response to insulin or exercise is also reviewed.