2型糖尿病(T2D)已成为全球重大健康挑战，患者数量超过5亿。这种代谢性疾病的核心特征是胰岛素抵抗(IR)，而骨骼肌作为胰岛素刺激下葡萄糖摄取的主要部位，其分子机制异常在T2D发病中起关键作用。然而，T2D具有高度异质性，传统研究方法难以全面揭示其复杂的分子特征。更令人困扰的是，临床上部分T2D患者表现出接近正常的胰岛素敏感性，而某些糖耐量正常者却存在明显胰岛素抵抗，这种异质性使得精准诊断和治疗面临巨大挑战。

为破解这一难题，来自哥本哈根大学和卡罗林斯卡医学院的研究团队开展了一项开创性研究。他们采用最先进的蛋白质组学技术，对120余例临床样本进行深度分析，绘制了迄今为止最全面的骨骼肌蛋白质组和磷酸化修饰图谱。研究发现空腹状态下骨骼肌的分子特征能准确预测全身胰岛素敏感性，鉴定出AMPKγ3 S65等关键磷酸化位点，并揭示了胰岛素信号通路中不同节点的选择性保留或失调现象。这些发现为理解T2D的分子异质性提供了全新视角，相关成果发表在《Cell》杂志。

研究团队首先建立了高通量、半自动化的样本制备流程，结合短梯度液相色谱与timsTOF Pro2质谱系统，采用DIA-PASEF（数据非依赖性采集平行累积连续碎裂）模式进行检测。临床样本来自两个独立队列：发现队列包括77例受试者（43例糖耐量正常和34例T2D患者），验证队列包含46例受试者。所有参与者均接受高胰岛素-正葡萄糖钳夹试验评估胰岛素敏感性，并在空腹和胰岛素刺激状态下采集骨骼肌活检样本。

"骨骼肌蛋白质组和磷酸化组是全身胰岛素敏感性的关键决定因素"部分显示，研究共定量了约3000种蛋白质和29000多个磷酸化位点。主成分分析表明，分子变异与临床诊断分类无关，而与胰岛素敏感性(M值)呈连续关联。随机森林模型证实，蛋白质组和磷酸化组对胰岛素敏感性状态的预测能力(AUC=0.93-0.96)优于传统临床分组。

"胰岛素敏感性骨骼肌的蛋白质组特征"部分揭示了136个与胰岛素敏感性相关的蛋白质。其中，线粒体蛋白含量与胰岛素敏感性显著相关，但与糖尿病诊断无关，提示线粒体功能改变是胰岛素抵抗的特征而非糖尿病本身固有。特别值得注意的是，乳酸脱氢酶亚型LDHA/LDHB比例与胰岛素敏感性呈强相关性，反映了代谢重编程在胰岛素抵抗中的重要作用。

"空腹磷酸化组景观是胰岛素敏感性的关键决定因素"部分鉴定出118个与胰岛素敏感性相关的磷酸化位点。最显著的发现是AMPKγ3 S65位点的磷酸化水平与胰岛素抵抗程度高度相关。进一步实验证实MAPKAPK2是该位点的上游激酶，且AMPKγ3敲低可增强骨骼肌细胞胰岛素刺激的糖原合成。这一人类特有的磷酸化位点可能作为调节胰岛素敏感性的"分子开关"。

"胰岛素抵抗状态下保留和失调的胰岛素信号"部分分析了243个胰岛素调控的磷酸化位点。研究发现mTORC1（哺乳动物雷帕霉素靶蛋白复合体1）底物的磷酸化与胰岛素敏感性高度相关，而经典AKT（蛋白激酶B）信号通路的关键位点如TBC1D4 T642在胰岛素抵抗个体中仍保持正常反应，揭示了胰岛素信号通路的选择性失调现象。

"性别特异的分子特征揭示代谢的共同和独特特征"部分比较了男女间的差异，发现110种蛋白质和343个磷酸化位点存在性别差异。女性骨骼肌表现出更强的脂质代谢倾向，而男性偏向葡萄糖代谢。但值得注意的是，胰岛素作用和抵抗的分子特征在性别间高度保守。

这项研究通过系统生物学方法揭示了骨骼肌在胰岛素抵抗和2型糖尿病中的核心作用。研究发现空腹状态下的分子特征能预测胰岛素敏感性，挑战了传统上仅关注胰岛素刺激后反应的范式。鉴定出的AMPKγ3 S65等位点为开发骨骼肌特异性胰岛素增敏剂提供了潜在靶点。研究还表明，线粒体蛋白含量与胰岛素敏感性而非糖尿病诊断相关，这为临床评估提供了新视角。特别重要的是，研究揭示了胰岛素信号通路的选择性保留现象，说明增强整体胰岛素信号可能并非最佳治疗策略，而应针对特定分支进行精准干预。

这些发现对推动精准糖尿病医学具有重要意义。研究强调需要超越传统的疾病分类，将分子特征与临床表现相结合，为开发个体化治疗策略奠定基础。未来研究可进一步探索AMPKγ3 S65磷酸化的调控机制及其在代谢紊乱中的因果作用，并将这些分子特征转化为临床应用，如预测治疗反应或疾病进展风险。