結構生物化學/糖尿病

簡介

糖尿病是一種慢性（終身）疾病，其特徵是人體血液中糖（葡萄糖）含量過高。它是世界上第九大死亡原因，每年導致超過120萬人死亡。糖尿病被分為許多型別：1型、2型、妊娠期糖尿病、糖尿病前期以及其他一些型別。然而，主要的兩種型別是1型和2型，其中2型更為常見。不同的糖尿病型別有不同的症狀，但一般來說，糖尿病患者會表現出相似的症狀，例如以下這些：

1型糖尿病症狀包括
- 頻繁排尿
- 口渴異常
- 極度飢餓
- 體重異常減輕
- 極度疲勞和易怒
2型糖尿病症狀包括
- 任何1型糖尿病症狀
- 頻繁感染
- 視力模糊
- 傷口/挫傷癒合緩慢
- 手/腳刺痛/麻木
- 反覆出現的皮膚、牙齦或膀胱感染

糖尿病會導致許多併發症。患者可能會出現視力問題，可能導致失明，手腳麻木，特別是腿部，高血壓（高血壓），心理健康問題，聽力下降，以及其他與性別相關的併發症。雖然目前沒有治癒1型糖尿病的方法，但保持理想體重，保持活躍的生活方式和健康飲食可以預防和控制2型糖尿病。

1型糖尿病

在1型糖尿病中，胰腺無法產生或幾乎不產生胰島素。胰島素是一種由位於胰腺中的β細胞產生的激素。它充當將糖（葡萄糖）運輸到全身細胞的轉運蛋白。葡萄糖透過血液中的一種酶——血紅蛋白，被儲存起來，並在之後被身體的器官用來產生能量。無法產生胰島素會導致身體缺乏正常運作所需的適當胰島素量。如果沒有足夠的胰島素，糖就會在血液中積累，從而升高血糖水平——這種情況被稱為高血壓。

目前還沒有治癒1型糖尿病的確切方法，其確切病因尚不清楚。研究人員認為這是一種自身免疫性疾病，在這種疾病中，免疫系統錯誤地攻擊了健康的組織。在這種情況下，胰腺會被攻擊，導致其無法產生胰島素。1型糖尿病具有遺傳相關性，這意味著這種疾病可以在家庭中遺傳。此外，青少年群體是最常被診斷為患有這種疾病的群體。

2型糖尿病

在2型糖尿病中，脂肪、肝臟和肌肉細胞對胰島素產生抵抗。這些細胞不能正確地響應胰島素，無法獲取正在被運輸的糖（葡萄糖）。由於葡萄糖對細胞功能至關重要，胰腺會維持平衡。這意味著，如果細胞不攝入葡萄糖，胰腺會自動產生更多的胰島素，以確保細胞有足夠的胰島素。血液中剩餘的糖會積累，導致高血糖。

保持健康飲食對於預防2型糖尿病至關重要。活動量不足、飲食不當和體重過重會增加患2型糖尿病的風險，因為脂肪水平升高會減緩對胰島素的適當利用能力。

治療

雖然目前還沒有治癒糖尿病的方法，但可以透過一些預防措施來控制病情。

1型和2型糖尿病管理

患有1型和2型糖尿病的人，想要保持健康的生活方式，需要定期鍛鍊，保持健康的體重，吃健康的食物，最重要的是監測血糖水平。

糖尿病患者應該儘量將血糖控制在以下範圍內：白天血糖水平：80至120 mg/dL（4.4至6.7 mmol/L）夜間血糖水平：100至140 mg/dL（5.6至7.8 mmol/L）

1型糖尿病患者需要胰島素才能生存，因此，他們通常會使用細針和注射器、胰島素筆或胰島素泵給自己注射胰島素。

測試

為了確定一個人是否被診斷為糖尿病，需要進行一些測試。

- 空腹血糖（1型、2型） - 血糖測試必須兩次高於126 mg/dL

- 隨機（非空腹）血糖（1型） - 血糖測試高於200 mg/dL - 必須用空腹測試確認

- 口服葡萄糖耐量試驗（1型、2型） - 2小時後血糖水平高於200 mg/dL

- 糖化血紅蛋白（1型、2型） - 正常：<5.7% - 糖尿病前期：5.7%-6.4% - 糖尿病：>6.5%

- 酮體（1型） - 透過尿液或血液樣本進行檢測（如果血糖水平>240 mg/dL，患病時（如肺炎、中風等），噁心、嘔吐時，懷孕時）

統計資料

在美國，2580萬人中，8.3%的兒童和成人被診斷為糖尿病。它是美國非外傷性下肢截肢、腎衰竭和失明的主要原因，並對心臟病和中風有很大貢獻。

臨床研究

目前，數千家實驗室正在集中研究糖尿病：1型、2型、糖尿病與心臟病、腎臟疾病、肥胖症的關係，以及更多其他方面。

卡羅琳娜·I·沃羅尼茨卡及其同事在耶希瓦大學愛因斯坦醫學院進行了一項具體研究。他們的研究主題主要集中在糖尿病與腎衰竭之間的關係，即糖尿病腎病 (DKD)，它是美國腎衰竭的主要原因。該研究的主題名為“人類糖尿病腎臟的轉錄組分析”，發表在 2011 年 9 月。其目標是提供人類糖尿病腎臟活檢樣本在治療後基因表達變化的集合。基因表達被定義為從基因到信使 RNA，然後到蛋白質的資訊傳遞過程。轉錄組分析常用於深入瞭解疾病發病機制、分子分類和生物標誌物的識別，表明某種現象的存在，用於未來的研究和治療。這項研究能夠編目基因表達調控，識別可能在 DKD 中發揮作用或作為生物標誌物的基因和通路。

實驗中使用了 44 個解剖的人類腎臟樣本，根據種族和腎小球濾過率 (25-35 毫升/分鐘) 分成幾組。腎小球是腎小管末端周圍的一簇毛細血管。他們的方法包括一系列統計方程來識別在對照組和患病樣本中發現的表達轉錄本。此外，演算法透過定義受調節的通路來幫助研究。

人類腎臟是從捐贈者和腎臟活檢剩餘部分獲得的。樣本被手動微解剖，只有沒有降解的樣本才透過 RNA 擴增進一步使用。在任何治療之前，原始樣本使用 RMA16 演算法進行歸一化。其目的是獲得一組穩定的資料，並減少其模式中的任何不一致。這就是 Benjamin-Hochberg 檢驗在 p 值 < 0.05 時使用的原因。之後，oPOSSUM 軟體確定在共表達基因目錄中過表達的轉錄因子結合位點 (TFBSs)，然後將其與對照組進行比較。符合統計條件的差異表達轉錄本進行分析，使用比率確定最主要的典型通路——Fisher 精確檢驗在 p 值 < 0.05 時使用。免疫染色是視覺化和程式最終步驟的主要組成部分。此程式需要使用特定抗體來檢測樣本中的特定蛋白質。使用的主要抗體有：C3、CLIC5 和足蛋白。Vectastain ABC Elite 試劑盒用於二級抗體與蛋白質結合，然後應用 3,3"二氨基聯苯胺進行視覺化。免疫染色通常在 0-4 的範圍內評分，與該特定蛋白質的活性量相關。

實驗結果表明，在 DKD 腎小球中識別出 1,700 個差異表達探針組，在糖尿病腎小管 (曲細精管) 中識別出 1,831 個探針組；探針組是一個包含兩個以上探針的集合，旨在測量單個分子物種。在兩個區室中共同表達的探針組有 330 個。通路分析強調了參與 DKD 腎小球訊號傳導的許多基因的調控。一些分子包括 Cdc42、整合素、整合素連線激酶等。在腎小管間質區室中顯示了炎症相關通路的強增強。最後，典型訊號通路在 DKD 腎小球和腎小管中均受到調節，與腎小球硬化加重相關。

隨著對糖尿病相關疾病的不斷研究，獲得的結果有助於人們全面瞭解生化過程和問題。卡羅琳娜·I·沃羅尼茨卡及其同事是全球眾多研究團隊中的一員，他們致力於拯救或改善人們的福祉。這項研究是眾多針對糖尿病相關腎臟疾病併發症的研究之一。然而，還有許多與糖尿病相關的研究，例如肥胖和心臟病/衰竭。

廣崎裕明及其同事進行了一個關於肥胖和糖尿病的專案，“過表達瘦素並具有致命性黃色阿古蒂突變的轉基因小鼠的葡萄糖代謝和胰島素敏感性”。這篇文章於 1999 年 8 月發表在日本京都大學醫學院醫學與臨床科學系。該研究專案的目的是確定瘦素對治療肥胖相關糖尿病的有效性。瘦素是一種脂肪細胞衍生的血源性飽腹因子，透過減少食物攝入量和增加能量消耗來提高葡萄糖代謝。實驗過程中對兩種不同型別的小鼠進行了交配和檢查，分別在第 6 周和第 12 周。第一種是過表達瘦素的轉基因瘦小鼠，具有等位基因 Tg/+，第二種是致死性黃色 KKAy 小鼠，通常用作肥胖-糖尿病綜合徵模型，具有等位基因 Ay/+。檢查了 F1 動物的代謝表型，記錄了從體重到胰島素敏感性和瘦素濃度的一切指標。這項研究能夠證明瘦素與長期熱量限制在治療肥胖相關糖尿病方面的潛在有效性。它表明，高瘦素血癥可以延遲受損葡萄糖代謝的發生，並在交叉 F1 雜交小鼠 Tg/+ 和 Ay/+ 中熱量食物限制期間加速從糖尿病中恢復。高瘦素血癥被定義為血清瘦素水平升高。

儘管發現瘦素在治療糖尿病方面可能有效，但需要熱量食物限制這一事實表明瘦素可以獨立於體重刺激葡萄糖代謝。其他研究表明，瘦素刺激正常體重非糖尿病小鼠的葡萄糖代謝，並改善體重過重且瘦素缺乏的糖尿病小鼠的受損葡萄糖代謝。廣崎裕明及其同事創造了過表達瘦素 (等位基因 Tg/+) 的轉基因小鼠模型，這些模型表現出胰島素敏感性和葡萄糖耐受性增加。肝臟特異性啟動子控制瘦素的過表達，胰島素敏感性透過骨骼肌和肝臟中訊號的啟用而產生。在這項研究中，廣崎裕明及其同事將轉基因小鼠和致死性黃色肥胖小鼠進行基因交配。產生的 4 種基因型為：Tg/+: Ay/+、Tg/+、Ay/+ 和野生型 +/+。在第 6 周時，所有小鼠的體重都處於正常水平，在第 12 周時，具有 Ay/+ 等位基因的小鼠明顯出現了肥胖。在第 9 周時，將 +/+、Ay/+ 和 Tg/+: Ay/+ 放置在為期 3 周的食物限制飲食中，並在第 12 周進行分析。

研究設計和方法包括：測量體重和累積食物攝入量、血漿瘦素、葡萄糖和胰島素濃度、葡萄糖和胰島素耐量試驗、熱量食物限制實驗，以及後來的統計分析。自小鼠 4 周齡起每天測量體重，並在 2 周內每天測量食物攝入量。在上午 9:00 從小鼠的眶後竇取血。使用小鼠瘦素的放射免疫分析 (RIA) 測定血漿瘦素濃度。使用反射式血糖儀的葡萄糖氧化酶法測定胰島素和血漿葡萄糖濃度。葡萄糖耐量試驗 (GTT) 在禁食 8 小時後進行，並注射 1.0 毫克/克葡萄糖。胰島素耐量試驗 (ITT) 在禁食 2 小時後進行，並注射 0.5 毫微摩爾/克胰島素。然後在注射後定期時間（注射後 15、30、60 和 90 分鐘）從小鼠的尾靜脈抽血，並在注射前抽血以測量可比結果。食物限制實驗基於第 12 周的累積食物攝入量。然後為小鼠提供其消耗量的 60% 的食物。測量了相同的測試：血漿瘦素、葡萄糖和胰島素濃度也確定；也進行了 GTT 和 ITT。最後，分析所有這些資料，並以 ±SE 表示。

結果表明，4 種基因型的體重存在較大差異。在第 4 周時，所有小鼠的體重均無顯著差異。在 6 周齡時，Tg/+ 小鼠比對照 +/+ 小鼠增重少約 20-30%，表明與 +/+、Tg/+: Ay/+ 和 Ay/+ 小鼠相比，正在出現脂肪沉積的跡象。此時，對照組、Tg/+: Ay/+ 和 Ay/+ 小鼠的體重沒有明顯差異。然而，在 12 周齡時，具有 Ay/+ 等位基因的小鼠出現了肥胖。至於血漿瘦素濃度，6 周齡的 Tg/+ 小鼠大約是對照 +/+ 小鼠的 12 倍，在第 12 周時，是其 9 倍。Ay/+ 和 +/+ 小鼠的濃度大致相同。Tg/+: Ay/+ 小鼠的濃度是對照 +/+ 小鼠的 8 倍，在第 12 周時，它們高於 Ay/+。在第 12 周時，Tg/+ 的體重比對照組少約 23%。與對照組相比，Tg/+ 的食物攝入量在 6 周和 12 周齡後顯著減少。Ay/+ 小鼠的食物攝入量比對照組增加了 50%。Tg/+: Ay/+ 小鼠與 +/+ 小鼠相比，食物攝入量大致相同。Ay/+ 和 Tg/+: Ay/+ 的食物攝入量大致相同。在第 6 周時，所有 4 種基因型的血漿葡萄糖濃度大致相同。在第 12 周時，Tg/+ 和 +/+ 小鼠的葡萄糖水平相同。然而，Ay/+ 和 Tg/+: Ay/+ 的葡萄糖水平比對照組顯著升高，但相互比較，它們是相同的。至於血漿胰島素濃度水平，Tg/+ 小鼠在第 6 周時與對照組相比大大降低。Tg/+: Ay/+ 小鼠的血漿胰島素濃度高於對照組。此時，Ay/+ 小鼠表現出明顯的胰島素抵抗，與其他基因型相比。GTT 和 ITT 表明，與對照組相比，Tg/+ 的血漿葡萄糖升高顯著。注射後 30 分鐘，Ay/+ 小鼠的血糖濃度比對照組顯著增加。

在食物限制後檢查了基因型的葡萄糖代謝。這些小鼠被給予其總食物攝入量的 60%，在 2 周後，與之前相比，Tg/+ 的體重減少了 17%，+/+ 減少了 12%，Ay/+ 和 Tg/+: Ay/+ 的體重也減少了。Tg/+ 小鼠的血漿瘦素濃度高於 +/+ 小鼠，Tg/+: Ay/+ 小鼠的血漿瘦素濃度高於 Ay/+ 小鼠。Tg/+ 與 Tg/+: Ay/+ 之間的瘦素濃度，以及 +/+ 和 Ay/+ 之間的瘦素濃度大致相同。在進行 3 周的食物限制後，+/+、Ay/+ 和 Tg/+: Ay/+ 的血漿葡萄糖濃度相似。然而，Ay/+ 小鼠的血漿胰島素濃度高於 +/+ 和 Tg/+: Ay/+ 小鼠。

結果表明，Tg/+:Ay/+ 小鼠的葡萄糖耐量和胰島素敏感性增加，Tg/+:Ay/+ 小鼠的血漿瘦素濃度高於普通 Ay/+ 小鼠。這些表明，瘦素的過度生產可以延長 Tg/+:Ay/+ 小鼠葡萄糖代謝障礙的發生時間，而內源性瘦素不能在 Ay/+ 小鼠中發揮作用。瘦素可以在第 6 周對正常體重動物發揮其抗糖尿病作用。在第 12 周，Tg/+:Ay/+ 小鼠對瘦素的抗糖尿病作用產生抵抗。在本研究中，由於 3 周的食物限制，Ay/+ 小鼠在長期體重減輕後，其葡萄糖代謝有所改善，而 Tg/+:Ay/+ 小鼠的代謝相比於 Ay/+ 和對照組有所改善，這表明當體重穩定時，高瘦素血癥會提高血糖水平。持續的高瘦素血癥會延遲葡萄糖代謝障礙的發生，並加速 Ay/+ 小鼠在食物限制下的糖尿病恢復。

明尼蘇達大學明尼阿波利斯分校的埃米莉·範德·哈爾和她的團隊研究了“Akt/PKB 底物 PRAS40 介導的胰島素訊號傳導至 mTOR”。在這項研究中，他們能夠確定 PRAS40 是 Akt-mTOR 代謝途徑胰島素敏感性的關鍵調節因子，這可能有助於靶向治療癌症、胰島素抵抗和錯構瘤綜合徵。胰島素啟用蛋白激酶 Akt（也稱為 PKB）和雷帕黴素的哺乳動物靶標（mTOR），從而刺激蛋白質合成和細胞生長。這項研究能夠確定 PRAS40 是一種獨特的 mTOR 結合伴侶，並在抑制 mTOR 訊號傳導的條件下被誘導。Akt 磷酸化 PRAS40，這對胰島素刺激 mTOR 至關重要。這些發現有助於 2 型糖尿病胰島素相關途徑的臨床研究。

mTOR 是一種激酶相關蛋白，是胰島素的關鍵介質。抑制哺乳動物的 mTOR 被證明可以降低胰島素抵抗並延長壽命。mTORC1 是一種由營養和胰島素調節的複合物，當 mTOR 與雷帕黴素靶蛋白 (raptor) 和 G 蛋白相互作用時形成。該複合物參與細胞骨架調節和 Akt 磷酸化；然而，對胰島素的反應，相互作用和相關蛋白尚未確定。為了做到這一點，哈爾和她的團隊使用了一種質譜方法。用 mTOR 抗體從 T 細胞中製備 mTOR 免疫沉澱物，並將與調節因子結合的蛋白質從沉澱物中洗脫。將蛋白質混合物進行胰蛋白酶消化，並獲得質譜。從衍生肽中獲得的最高 P 分數表明質譜分離了 mTOR 結合蛋白。獲得了三個序列，並有助於發現 Sin1 對 mTOR 相互作用的形成至關重要。還鑑定了 PRAS40 肽序列。然而，為了證實 mTOR 與 PRAS40 結合的假設，使用蛋白質印跡法分析了攜帶 PRAS40 的 T 細胞沉澱物。與對照組相比，發現 PRAS40 僅與 mTOR 結合，而沒有其他結合。研究表明，PRAS40 特異性地結合在 mTOR 的羧基端激酶結構域中。某些條件會抑制 mTOR 訊號傳導，從而提高 PRAS40 與 mTOR 相互作用的親和力和結合能力。這些條件包括從培養基溶液中剝奪亮氨酸或葡萄糖，用糖酵解抑制劑和線粒體代謝抑制劑處理。親和力的增加會導致破壞雷帕黴素靶蛋白 (raptor)-mTOR 相互作用，從而導致 PRAS40-mTOR 相互作用不穩定。在營養缺乏條件下，蛋白質之間這種緊密的結合提出了一個假設，即 PRAS40 在調節 mTOR 中起負面作用。

為了進一步瞭解 PRAS40 在 mTOR 訊號傳導中的作用，在 3T3-L1 和 HepG2 細胞中下調了該調節因子。研究了 Akt 在 Ser 473 處的磷酸化過程和 S6K1（mTOR 底物）在 Thr 389 處的磷酸化過程。PRAS40 沉默導致細胞系中 Akt 磷酸化顯著降低，從而對 Akt 成分產生負面影響。PRAS40 沉默還導致 S6K1 磷酸化水平升高，並表明 PRAS40 敲除的 mTOR 複合物在 S6k1 磷酸化中仍然活躍。研究了該機制，結果表明 PRAS40 沉默的細胞和由此產生的 mTOR 活化狀態可能有助於 Akt 失活——負反饋抑制。那是 PRAS40 分析的第一部分，PRAS40 沉默。在第二部分，PRAS40 被過表達。增加細胞中 PRAS40 的水平導致 S6K1 磷酸化降低。這些結果證明，PRAS40 對 mTOR 調節的抑制可能需要 mTOR 和雷帕黴素靶蛋白 (raptor) 的結合。

在確定 PRAS40 在 mTOR 訊號傳導中的抑制功能後，哈爾和她的團隊研究了 PRAS40 在 mTOR 調節中的作用。小鼠和人細胞中 PRAS40 的敲除削弱了胰島素刺激磷酸化的能力。PRAS40 沉默會降低兩種細胞型別中的磷酸化水平。為了進一步研究 mTOR 對胰島素的反應，用胰島素處理樣本細胞。收集的資料表明，PRAS40 沉默使 mTOR 脫離 Akt 訊號——PRAS40 在調節 Akt 訊號傳導至 mTOR 中起著至關重要的作用。它還表明，Akt 磷酸化 PRAS40 對 mTOR 透過胰島素的啟用至關重要。

哈爾和她的團隊接下來研究的是營養缺乏對 PRAS40-mTOR 相互作用具有主導作用的研究。當條件缺乏亮氨酸時，PRAS40 幾乎不會從 mTOR 中釋放。此外，在亮氨酸缺乏條件下，與 mTOR 和 PRAS40 結合的 14-3-3（在 PRAS40 磷酸化上誘導的相互作用）的量顯著減少——在非營養條件下，這種相互作用被阻止。14-3-3 與 mTOR 和 PRAS40 的相互作用在亮氨酸缺乏條件下也被阻止。總而言之，這些結果證明，PRAS40 是 Akt 訊號傳導至 mTOR 的關鍵介質，也是 mTOR 訊號傳導的負效應因子。PRAS40 是 mTOR 訊號傳導胰島素敏感性的關鍵調節因子，在胰島素抵抗中發揮著重要作用。

該實驗的一些方法包括使用蛋白質印跡法中的抗體、質粒構建和誘變、識別 mTOR 相互作用蛋白、細胞培養和轉染、共免疫沉澱、化學交聯以及慢病毒製備、病毒感染和穩定細胞系生成。提供了人 PRAS40 cDNA，小鼠 PRAS40 cDNA 樣本經過 PCR 擴增，然後亞克隆到哺乳動物表達載體中。所有這些克隆樣本均透過測序確認。PRAS40 Thr 246 被氨基酸取代：丙氨酸、穀氨酸和天冬氨酸。這透過定點誘變試劑盒完成。mTOR 免疫沉澱物透過使用培養在 10% 胎牛血清中的細胞上的 mTOR 抗體獲得。細胞樣品在緩衝液中裂解，然後與 20ul 蛋白 G 樹脂和 4ug mTOR 抗體一起孵育。將 mTOR 沉澱物用裂解緩衝液洗滌，並透過孵育洗脫結合蛋白。將 mTOR 結合蛋白用消化緩衝液稀釋，然後與胰蛋白酶一起孵育過夜。這些樣品透過質譜法進行分析。只有當 P 分數大於或等於 0.95 時，資料才會被認為是準確的。對於化學交聯實驗，用二硫化物雙 (雙吡啶) 乙二胺處理 T 細胞，然後收穫並在緩衝液中裂解。然後使用 SDS-PAGE 方法分析沉澱物。為了測量細胞大小，用慢病毒感染 T 細胞，然後在存在 zeocin 的情況下進行選擇。第二天，將細胞樣品胰蛋白酶消化並稀釋 10 倍。ViCell 細胞大小分析儀分析了 1.0 mL 稀釋細胞培養樣品的大小。

總的來說，對 PRAS40 在調節 mTOR 胰島素訊號傳導中的研究有可能導致對與 2 型糖尿病、癌症和胰島素抵抗相關的不同疾病的潛在治療靶點。結果表明，Akt/PKB 底物 PRAS40 對 mTOR 的訊號傳導產生負面影響。結合抑制 mTOR 的啟用和胰島素受體底物-1（IRS-1 和 Akt），因此，使 mTOR 對 Akt 訊號的反應解偶聯。PRAS40 與 mTOR 的相互作用在某些環境條件下被誘導，例如營養、亮氨酸和血清剝奪。總的來說，該專案能夠確定 PRAS40 是一種重要的 mTOR 結合伴侶，它會介入 Akt 訊號傳導至 mTOR。

內質網應激刺激和 2 型糖尿病中的β細胞死亡

肥胖與胰島素抵抗有關，然而 2 型糖尿病是一種複雜的疾病，其特徵是由於肌肉和肝臟組織中的胰島素抵抗以及胰腺 β 細胞胰島素分泌受損而導致的血糖水平升高，僅在具有遺傳易感性和胰島素抵抗的個體中隨著 β 細胞功能障礙的開始而發展。隨著研究的進展，有明確的資料表明，β 細胞衰竭和死亡是由於無法解決的內質網應激造成的，導致肌醇需要蛋白 1 的慢性強啟用。內質網應激可以啟動併產生在 2 型糖尿病中觀察到的 β 細胞衰竭和死亡的特徵。

2 型糖尿病中的葡萄糖轉運缺陷

GLUT4 葡萄糖轉運蛋白響應胰島素訊號傳導遷移到細胞表面，從而提高肌肉和脂肪細胞中的葡萄糖水平。這是透過刺激葡萄糖向需要的地方的囊泡轉運來實現的。成人發病糖尿病通常是由於過度進食的個體中胰島素耐受性逐漸升高造成的。這種對胰島素作用的脫敏會干擾代謝，因為含有 GLUT4 的囊泡無法有效地與細胞膜融合，因此葡萄糖進入細胞受到抑制。通過了解這條途徑，研究人員最終可能會找到一種治療方法來治療患有 2 型糖尿病的人。可以假設，這可以透過合成模擬 GLUT4 及其輔助因子的功能的分子來解決轉運問題來實現。或者，可以靶向胰島素途徑。