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氧化应激与单纯性肥胖及2型糖尿病的关系

2022-11-07 来源:六九路网
442 Tianjin Med J,M 2010,Vol 38 No 5 综述与讲座 氧化应激与单纯性肥胖及2型糖尿病的关系 赵关键词 氧化性应激肥胖症糖尿病,2型彦孙桂香 胰岛素分泌细胞综述文献(主题) 胰岛素抗药性正常情况下,机体氧化和抗氧化防御体系处于动态平 衡。单纯性肥胖及糖尿病患者长期处于慢性高血糖和高血脂 状态,其细胞内尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶 (NADPH)氧化途径被激活,活性氧簇(reactive oxygen species,ROS)增加,引起细胞正常生物活性下降,能量代谢、 细胞信号转导及其他功能紊乱。氧化应激可以诱发胰岛素抵 抗(IR)和B细胞功能损伤_1_,还可以引起糖尿病的某些并发 症[2-3],笔者将氧化应激与单纯性肥胖及2型糖尿病发病机制 中的关系做一综述。 1氧化应激 机体摄人的氧90%在线粒体内进行氧化磷酸化,线粒体 基质在氧化磷酸化过程中产生了大量的氧自由基,因此,有 1% 2%的氧从线粒体呼吸链逸出形成ROS。ROS在体内主 要以超氧阴离子、过氧化氢及羟自由基等形式存在。机体活 性氧产生过多或(和)机体抗氧化能力下降致活性氧清除不 足,导致ROS在体内增多并引起细胞氧化损伤的病理过程, 称为氧化应激。氧化应激主要通过损伤的DNA碱基、蛋白质 氧化产物及脂质过氧化产物等参与许多慢性进行性疾病的 发生和发展,肥胖患者常伴随氧化应激的增加 。 2氧化应激与单纯性肥胖 肥胖是长期能量摄人超过能量消耗导致体内过多的能 量以脂肪形式聚集达到损害健康程度的状态 。儿童单纯性 肥胖是由某些生活行为因素所造成的肥胖,先天性遗传病、 代谢性疾病及神经和内分泌疾病所引起的继发性病理性肥 胖除外旧。肥胖是糖尿病和心血管疾病的主要危险因素,脂肪 组织分泌的多肽如脂联素、瘦素、抵抗素及肿瘤坏死因子等, 参与了诸如IR、糖尿病及高血压等的发生和发展 。肥胖诱 导分子氧产生自由基涉及多种机制【9】,如肾素血管紧张素系 统上调导致超氧阴离子产生增加,同时促进巨噬细胞摄取低 密度脂蛋白(LDL),增强脂蛋白氧化;体内抗氧化防御机制 减弱,如超氧化物歧化酶(SOD)降低,包括红细胞谷胱甘肽 和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH—Px)减少等『1Ol。肥胖患者体内氧 化应激水平明显升高【IlJ,并发生与肥胖相关的血管并发症。 丙二醛(MDA)是脂质过氧化反应中的小分子产物,其含 量可间接反映自由基产生情况和机体组织细胞的脂质过氧 化程度。维生素E作为抗氧化剂可抑制脂质过氧化反应,保 护机体免受自由基损伤。与正常儿童相比,肥胖儿童血浆的 MDA水平明显升高,维生素E水平明显降低。控制饮食6个 月后,肥胖儿童的体质量指数(BMI)和腰臀比(WHR)下降, MDA含量明显减少,表明氧化应激减轻;在恢复自由饮食6 个月后,肥胖儿童BMI和WHR上升,MDA含量明显增加I121, 证实了氧化应激与肥胖的关系。 3氧化应激与2型糖尿病 2型糖尿病的根本原因是胰岛素分泌能力下降和IRl 31。 当ROS产生与内源性抗氧化防御系统对ROS的消除能力失 去平衡时,ROS过度蓄积导致细胞损伤。2型糖尿病时高血 糖可诱导氧化应激,后者又参与外周组织IR的发生发展 。 故IR与高氧化应激状态互为因果。 3.1氧化应激引起B细胞功能缺陷 如果ROS诱发的IR 未能得到有效控制,胰岛8细胞SOD、过氧化氢酶(CAT)、 GSH—Px的含量及活性相对较低,对ROS介导的损害非常敏 感,ROS可直接损伤胰岛B细胞,还可通过影响胰岛素合成 和分泌的信号转导通路间接导致B细胞损伤凋亡。这些通路 包括激活c—Jun氨基末端激酶,应激激活蛋白激酶(JNK/ SAKP)途径、氨基己糖途径、核因子KB及p38丝裂原活化蛋 白激酶途径等。 高糖可使线粒体ROS增多,ROS则可诱导DNA链断 裂,激活聚ADP一核糖基聚合酶。聚ADP一核糖基聚合酶将 ADP一核糖基聚合体聚集到磷酸甘油醛脱氢酶 ,使其活性下 降,从而激活多元醇、晚期糖基化终末产物、蛋白激酶C及氨 基己糖途径。激活的氨基己糖途径产生的氨基葡萄糖可增加 过氧化氢(H20 )水平,糖基化作用可升高B细胞内N一乙酰 氨基葡萄糖(0一GIcNAc)水平。O—GlcNAc在其转移酶作用下 可以连接到细胞蛋白质的丝氨酸,苏氨酸残基上,形成不同 类型的糖胺化蛋白,从而促进细胞的凋亡。 胰岛素表达受2个关键蛋白的调控,一个是胰腺十二指 肠同源1(PDX一1),一个是RIPE一3PI激活子MafA蛋白,它 们能与胰岛素mRNA的启动子结合,调控胰岛素基因表达。 氧化应激下调了胰岛PDX—l、MafA蛋白的表达,上调了抑制 胰岛素启动子活性的转录因子CCAAT增强子结合蛋白B (C/EBPI3)水平,从而抑制胰岛素基因表达,降低胰岛素水平旧。 3.2氧化应激导致IR近年来,越来越多的证据证实氧化 作者单位:300074天津市儿童医院 审校者 天津医药2010年5月第38卷第5期 应激参与了IR的形成。有学者认为,IR是机体在细胞水平 对ROS产生过多的一种生理性防御机制岬1。胰岛素信号传递 受阻或减弱是导致IR的主要原因。胰岛素与靶细胞膜表面 胰岛素受体结合后,活化受体酪氨酸蛋白激酶,进而磷酸化 激活胰岛素受体底物(IRS),后者再激活磷脂酰肌醇一3激酶 (PI一3K),引起一系列蛋白质磷酸化级联反应.最终启动葡萄 糖摄取和细胞相关功能基因表达。这一转导过程中某些关键 分子活性或数量的变化是影响胰岛素敏感性的重要机制。 ROS类似于第二信使的信号分子,其激活许多氧化还原敏感 性的信号通路,这些通路被激活后,使氧化还原敏感性丝氨 酸,苏氨酸激酶信号级联活化,抑制胰岛素刺激的酪氨酸磷 酸化,从而导致胰岛素受体或IRS蛋白的丝氨酸或苏氨酸位 点的不连续磷酸化增加,导致胰岛素信号传导通路下游信号 分子如PI一3K等活性降低,通过降低胰岛素的生物效应而导 致IR c I。此外,丝氨酸磷酸化的IRS易被蛋白酶降解,导致胰 岛素作用通路信号传导受阻、糖利用下降,弓l起I Rll1 IRS一1基因敲除小鼠只有轻微IR,解剖发现该小鼠胰 岛增大但功能接近正常;IRS一2基因敲除小鼠IR严重,葡萄 糖利用障碍,胰岛8细胞分泌功能衰竭,最终死于糖尿病,解 剖证明其胰岛严重缩小。研究者认为受体后缺陷机制导致胰 岛B细胞功能衰竭是2型糖尿病致病的核心理论 J: 抗氧化剂尤其是莲子凝集素fLA)能提高糖尿病模型动 物胰岛素敏感性pot。维生素c、LA、维生索E及胡光甘肽 (GSH)等抗氧化剂均可提高机体对胰岛素的敏感性,说明氧 化应激与胰岛素敏感性相关。 综上所述,肥胖患者氧化应激水平升高,氧化应激信号 通路被激活、氧化应激信号分子ROS过度蓄积,会导致IR 和胰岛B细胞损伤,并在糖尿病及其并发症的发生、发展过 程中起着重要作用。深入研究氧化应激与糖尿病之间的相互 关系,不仅有助于了解糖尿病及其并发症的发病机制,而且 将为其治疗提供新的策略。除单纯降糖治疗外,临床上还可 确立以抗自由基作为靶点的多途径防治儿童糖尿病及其并 发症的方案,这可为有糖尿病家族遗传史的高危人群提供预 防选择。 参考文献 [1】Fardoun RZ.The use of vitamin E in type 2 diabetes mellitus[J].Clin Exp Hypertens,2007,29(3):135—148. f21 Pan HZ,Chang D,Feng LG,et a1.Oxidative damage to DNA and its relationship with diabetic complications【JJ.Biomed Environ Sci, 2007,20(2):I6o一163. 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