葡萄糖是肌肉收缩的一种重要能源。正常的葡萄糖代谢是维持健康的关键,而葡萄糖代谢异常可能导致严重的健康问题,如糖尿病。葡萄糖转运体4（Glucose transporter 4,GLUT4）是肌肉和脂肪细胞中葡萄糖的主要转运体,具有控制细胞葡萄糖代谢和全身能量平衡的功能,与二型糖尿病密切相关。目前,糖尿病的有效治疗方法包括注射胰岛素和各种口服抗糖尿病药物,但它们往往具有药物抵抗和副作用,因此基于GLUT4靶点寻找安全有效的降糖药物的研究对于二型糖尿病的治疗具有重要意义。本研究的第一部分中,主要以甲基莲心碱和苦豆子乙酸乙酯部为主,详细研究了它们在L6细胞中促进GLUT4表达和转运的信号机制。以前的文献中曾报道,甲基莲心碱能降低糖尿病小鼠高糖诱导的心肌成纤维细胞胶原生成、抗心律失常、抗低血压、改善胰岛素抵抗和脂代谢紊乱等作用,然而其降糖机制尚不清楚,本课题通过葡萄糖检测试剂盒发现甲基莲心碱在正常和胰岛素抵抗的L6细胞中均能促进葡萄糖摄取,然后在稳定表达荧光蛋白GLUT4-mOrange的L6细胞中,利用激光共聚焦显微镜confocal同时检测甲基莲心碱作用下胞内GLUT4的表达水平以及Ca²⁺浓度的变化,同时也检测了GLUT4与细胞膜的融合。并且在RNA和蛋白水平也检测了甲基莲心碱对GLUT4表达的影响。结果表明,甲基莲心碱能促进GLUT4的表达以及与细胞膜的融合。甲基莲心碱所诱导的GLUT4的表达能被G?6983和G?6976（PKC的抑制剂）、Compound C（AMPK的抑制剂）、PTX（G_α蛋白抑制剂）、Gallein(G_β/γ蛋白抑制剂)、U73122（PLC的抑制剂）所抑制。而Wortmannin（PI3K的抑制剂）、2-APB（IP₃R的抑制剂）以及BAPTA-AM(细胞内Ca²⁺螯合剂)不能影响甲基莲心碱所引起的GLUT4的表达,但是在去除细胞内Ca²⁺和细胞外Ca²⁺的条件下,甲基莲心碱所促进的葡萄糖摄取以及其诱导的GLUT4与细胞膜的融合被显著抑制,以上结果表明,甲基莲心碱通过G蛋白-PLC-PKC信号通路和AMPK信号通路来促进L6细胞内的GLUT4的表达,从而促进L6细胞内GLUT4与细胞膜的融合以及L6细胞的葡萄糖摄取,甲基莲心碱还通过G蛋白-PLC-IP3-IP3R信号通路来促进细胞内Ca²⁺的升高,并且GLUT4与细胞膜的融合以及L6细胞的葡萄糖摄取具有Ca²⁺依赖性。其次,本课题还研究了苦豆子乙酸乙酯部与GLUT4转运的相互关系及具体机制。通过confocal观察了L6细胞中GLUT4的表达和转运情况,发现苦豆子乙酸乙酯部能显著促进GLUT4的表达以及与细胞膜的融合,在葡萄糖摄取方面,它也表现出良好的促进作用,进一步的研究发现苦豆子乙酸乙酯部主要是通过PKC信号通路来诱导细胞内GLUT4的表达,并且在RNA以及蛋白水平做了同样的验证。本课题第一部分中,以己糖转运体家族成员GLUT4为靶点,依据其在L6细胞中的降糖作用,筛选了一些降糖药物,深入研究了甲基莲心碱和苦豆子乙酸乙酯部的降糖活性以及其相关的信号机制,为二型糖尿病的治疗提供理论依据。己糖转运体家族成员在机体的糖转运信号通路中起着不可或缺的作用,调节机体的代谢平衡。在对哮喘模型小鼠的病变肺部和气管的基因测序结果显示,GLUT4基因的表达与正常组织相比无明显变化,然而GLUT6基因的表达却高度上调。文献中曾报道,GLUT6基因的表达在几种癌症中上调,但在正常组织中没有广泛表达。并且,在子宫内膜癌细胞中,抑制GLUT6基因的表达会减少细胞的葡萄糖摄取、糖酵解甚至影响细胞存活。我们猜测GLUT6也许在肺部病变细胞组织的正常生理活动中发挥着重要作用。因此,在第二部分中,我们重点研究GLUT6这个基因,并选取了肺部疾病相关的A549肺癌细胞,利用了CRISPR/Cas9技术成功建立了稳定敲减GLUT6细胞株并且对其功能进行了一些基本研究,结果发现,A549细胞中GLUT6基因的下调通过影响细胞的G2期阻滞来影响细胞的生长和增值,为推动GLUT6的后续研究奠定了基础,暗示其可能在肺癌中具有其他尚待发现的作用,甚至可能在癌症治疗中成为一个新的靶点。综上所述,本课题通过GLUT4靶点筛选到甲基莲心碱和苦豆子乙酸乙酯部这两种天然药物,并研究了其降糖及相关的信号机制,这不仅提示它们可以开发为一种新型降血糖的药物,而且为我们进一步寻找二型糖尿病的治疗药物提供了研究方向。此外,我们利用CRISPR/Cas9技术成功建立了稳定敲减GLUT6基因细胞株并且对其进行了初步的表型分析,发现GLUT6的下调对A549肺癌细胞的生长具有很大的影响,这对GLUT6的后续研究提供理论依据。