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慢性肾脏病胰岛素抵抗发生的分子机制及干预研究

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・642・ 2015年7月第16卷第7期CJrrWNJuly 2015.Vo1.16.No.7 ,慢性肾脏病胰岛素抵抗发生的分子机制及干预研究 杨悦①②魏日胞① 在IRS下游,PI3K途径是胰岛素代谢的主要途径。PI3K 慢性肾脏病(chronic kidney disease,CKD)的防治是近年来 世界范围内重要的公共卫生问题,各国对其投入逐渐增加…。 由两个亚基构成,110 kD的催化亚基(P1lo)和85 kD的调节亚 CKD患者肾功能多随时间缓慢恶化,最终将发展至终末期肾脏 基(P85)。P85的C端与IRS一1结合,活化后激活Ser/Thr蛋 病(end stage of renal disease,ESRD)。上世纪八十年代,De— 白激酶Akt,即蛋白激酶B(protein kinase B,PKB),促进GLUT4 Fronzo等 的研究首次发现维持性血液透析患者存在胰岛素 转位到细胞膜上,摄取葡萄糖。 2.2胰岛素信号通路的胰岛素信号系统在实现胰 CKD4、5期患者IR发生率分别为44.44%和42.41%,显著高 岛素生物学效应的过程中,在信号传导的各个环节受到许多因 抵抗(insulin resistance,IR)现象。我们的前期发现非糖尿病 于CKD1~2期患者 ,IR在IsA肾病的临床病理进展中有意 素,生理状态下各环节准确的使胰岛素根据机体需要 但如果在一些病理性因素作用下,胰岛素 义 。近年来的多项研究表明,CKD患者常存在以IR、腹型肥 完成正常降糖功能,将导致其活性改变,发生胰岛素信号传递 胖、高血糖、高三酰甘油血症等为特征的代谢综合征,这与CKD 信号蛋白受到影响,R发生机制复杂,包括受体前、受体、受体后等多方面 患者糖尿病风险、心血管疾病风险及全因死亡率密切相关,其 障碍。I受体后因素是最受关注也是研究最多领域。 中IR作为代谢综合征的核心环节,更被认为是ESRD患者不 原因,目前,同于其他传统危险因素的心血管事件死亡率危险因素,并 IRS一1是胰岛素信号传导通路中的重要蛋白,它表面分布 /Thr磷酸化位点,是信号传导调节的重要结 已经成为降低CKD患者心血管事件新的重要治疗靶点 。本 数十个Tyr和Ser构基础。IRS一1磷酸化部位不同,信号传导功能也随之改变。 文对CKD患者IR发生的分子机制及干预研究进行综述。 1 IR的分类 当IRS一1发生Tyr磷酸化时,对胰岛素信号产生正向调节,当 IRS一1发生Ser/Thr磷酸化,对胰岛素信号产生负向调节 J。 3 CKD对胰岛素信号通路的影响 胰岛素作用的靶点主要是肝脏细胞、脂肪细胞和骨骼肌细 胞,根据部位不同一般将IR分为肝脏型和外周型。以2型糖 尿病、肥胖为代表的传统内分泌疾病IR主要发生在肝脏和脂 目前,受体后因素被认为是CKD患者IR的主要原因。有 肪组织,而CKD/ESRD患者IR主要存在于外周,脂肪组织处理 研究表明,CKD患者IRS—PI3k—Akt通路活性被抑制,慢性炎 代谢性酸中毒、维生素D、甲状旁腺激素水平、贫血、尿毒症 糖只占到全身糖处理量不到2%,所以外周骨骼肌是CKD/ 症、ESRD患者IR的核心部位。在高脂诱导的IR动物模型中,IR 毒素和脂肪因子等都可能与胰岛素信号通路被抑制相关。 首先表现在肝脏,之后才出现在外周组织中,而且即使此时,骨 骼肌仍保持胰岛素敏感,与之形成强烈对比的是,ESRD伴IR 低 。 一3.1炎症在CKD患者IR中的作用CKD患者体内存在 系列复杂的营养不良和代谢紊乱,包括慢性炎症、氧化应激、 患者肝脏葡萄糖代谢无明显差异,外周骨骼肌糖摄取明显降 IR以及蛋白质能量消耗等。与其他慢性疾病相似,CKD患者 长期处于微炎症状态,C反应蛋白(C—reactive protein,CRP)、 肿瘤坏死因子 (tumor necrosis factor alpha,TNF—a)、白细胞 介素一6(inerleukin一6,IL一6)和细胞白介素一1B(inerleukin一 2胰岛素信号通路及其机制 IL一1p)水平升高。微炎症和氧化应激状态在CKD早期已 胰岛素信号传导大致可分为几个 1B,步骤 :(1)胰岛素与细胞表面胰岛素受体结合,激活其B亚 经出现 ,这些因素长期作用,通过产生各种促炎因子诱发 2.1胰岛素信号通路基的酪氨酸蛋白激酶;(2)酪氨酸蛋白激酶将胰岛素受体底物 (insulin receptor substrate,IRS)磷酸化,使之激活;(3)IRS是胰 IR。 TNF— 通过提高核因子KB抑制剂B(inhibitor of nuclear actor kappa—B kinase—p,IKK—p)、C—Jun氨基端激酶(c— 岛素信号通路上重要的船坞蛋白,可以激活下游两条主要信号 ferminal kinase,JNK)、细胞外信号调节激酶(extra— 途径:第一条是磷脂酰肌醇一3激酶(ph0sphatidylinositol 3一ki— Jun NH2一tlular signal—regulated kinase,ERK)、蛋白激酶C(protein ki- nase,PI3K)途径,第二条是由GTP结合蛋白Ras的线粒体 cele C,PKC)、Akt、mTOR和糖原合成酶激酶3(glycogen syn- 活化蛋白激酶(mitogen—activated protein kinase,MAPK)途径, nashase kinase 3,GSK3)等Ser/Thr激酶活性 …,增加IRS一1 Ser/ 胰岛素通过PI3K途径发挥正常的降血糖作用,MAPK途径一 t般被认为与细胞生长、增殖和分化相关;(4)生物学效应:IRS— Thr磷酸化。已有研究证实,向健康人体内输入TNF一0【,骨骼 PI3k—Akt通路活化,刺激下游葡萄糖转运蛋白4(glucose 肌Aktl60亚基磷酸化增加,GLUT4发生功能障碍,糖摄取被 transporter4,GLUT4)转位,促进细胞葡萄糖摄取。 抑制,骨骼肌出现IR¨ 。此外,TNF—d还促进脂解,释放更多 { 本课题为国家自然科学基金资助项目(No.81273968,81471027);民政部老龄委基金资助项目(No.QLB2014W002);301百项优势项目 (No.YS201408) △ 中国人民总医院肾脏病科,肾脏病研究所,肾脏疾病国家重点实验室,国家慢性肾病临床医学研究中心南开大学医学院(天津300191) 通讯作者 (北京100853) 2015年7月第l6卷第7期CJITWN,July 2015,Vo1.16,No.7 ・643・ 游离脂肪酸。游离脂肪酸诱导细胞内二酰甘油和长链酰基辅 RAAS与胰岛素信号存在一段交叉作用的通路。当血管紧张素 IRS一1和PI3K的磷酸化将受到抑制 。这一交 酶A蓄积,下游PKC活性增加,骨骼肌组织IRS一1/2去磷酸 Ⅱ激活AT1,化 。 叉作用机制是ARB和ACEI类药物缓解IR的理论基础。 对症支持治疗对于缓解CKD患者IR也具有一定作用,包 另一方面,胎球蛋白A通过阻滞酪氨酸激酶和IRS一1的 自体磷酸化,同时诱发微炎症状态抑制胰岛素受体Tyr激酶活 括纠正代谢性酸中毒、贫血,补充维生素D,适当增加锻炼,改 性,最终导致IR 。细胞因子信号传导抑制因子(suppressors 善营养不良状况等。维持性血液透析和补充EPO至少能在一 of eytokine signaling,SOCS)¨ 也通过与胰岛素受体上激酶结构 定程度上部分纠正ESRD患者IR,静脉营养支持或肠内低蛋白 域结合,抑制磷酸化诱导机体发生IR。 3.2脂肪因子在CKD患者IR中的作用 由于肾脏排泄 饮食结合酮酸补充也可以改善IR。 4.2肾脏替代治疗与IR适宜的血液透析对IR有积极 。进 减少,ESRD患者血中脂肪因子水平显著升高。瘦素、脂联素、 作用,但是腹膜透析对IR的作用目前临床证据不足 抵抗素等都具有诱导CKD患者发生IR的作用。 早前的研究表明脂肪组织分泌的促炎反应细胞因子对肌 肉胰岛素信号具有直接抑制作用 。CKD患者肥胖与氧化应 激及胰岛素作用受损有关,ESRD患者炎症标志物与躯干脂肪 含量间似乎存在一定联系。减重可以降低CKD患者炎症及氧 化应激负荷,同时减少心血管风险。 3.3毒素蓄积对胰岛素信号通路的影响 虽然ESRD患 者存在IR已是公认的事实,但一直以来针对尿毒症毒素蓄积 对ESRD患者IR作用的研究并不多。适当的透析治疗并不能 改善ESRD患者长期慢性微炎症和氧化应激状态,但却可以有 效缓解IR,这也从另一个角度证明了尿毒症毒素在ESRD患者 IR中的重要作用。离体实验发现中分子肽可以诱导脂肪细胞 IR_l ,循环中蓄积的假尿嘧啶核苷 ’ 和非对称性二甲基精氨 酸” 也被证实是诱导CKD患者IR重要的尿毒症毒素,甚至尿 素这种早期被认为毒性轻微毒素也被证实可以通过增加氧化 活性物质生成诱发IR。 目前,受体后因素被认为是CKD患者IR的主要原 因D9,m]。毒素蓄积本身以及继发的慢性微炎症状态、脂肪因子 蓄积、氧化应激等最终大多作用于IRS—I及其下游的PDK、 Akt等信号相关分子,其中研究最多的是对IRS一1磷酸化的改 变。已有证据表明,尿毒症毒素蓄积会导致IRS一1 Tyr磷酸化 减少,Ser磷酸化增加,同时改变下游Akt磷酸化诱导细胞发生 IRE 。 3.4其他因素在CKD患者IR中的作用适量补充维生 素D可以改善血液透析患者糖耐量和IR,单剂量1,25一二羟 维生素D3也被证实能够改善胰岛素敏感性(insulin sensitivity, ls) 。代谢性酸中毒是CKD常见并发症,口服碳酸氢盐治疗 代谢性酸中毒可以提高Is,同时增加胰岛素分泌 。另外,用 于纠正透析患者贫血的促红细胞生成素(erythropoietin,EPO) 能提高运动耐力,在接受EPO治疗后,CKD患者糖耐量和 IS 明显升高。 4 CKD患者IR干预 4.1 药物干预 目前临床常用的胰岛素增敏剂以噻唑烷 二酮类(thiazolidinediones,TZD)药物为主,其作用机制主要是 通过激活过氧化物酶体增值子活性感受器^v(peroxisome prolf- erator activated receptor ,PPAR一^y),降低游离脂肪酸中间代 谢产物,增加外周组织Is J。显然,TZD类药物更适用于糖尿 病IR而非肾脏病,另外由于其较明显的水钠潴留作用,不太适 宜在CKD患者中推广。 我们之前的研究 表明与钙离子拮抗剂相比,ARB类药 物能有效缓解非糖尿病患者HOMA—IR指数。这主要是由于 行肾移植后,患者血清瘦素水平快速下降,与此同时血清胰岛 素水平和HOMA—IR指数与血清瘦素水平呈显著正相关 …。 总之,CKD患者IR发生原因复杂,是慢性炎症、毒素蓄积、 氧化应激、维生素D缺乏、贫血和营养不良等一系列因素相互 间共同作用的结果。在这些原因中,毒素蓄积作为慢性微炎 症、氧化应激状态的始动因素,其本身也可以作用与IRS一1,最 终引发胰岛素受体信号通路上获得性缺陷。TZDs类药物缓解 IR效果确切,但由于其水钠潴留等副作用并不适用于CKD患 者。ACEI/ARB类药物由于RAAS与胰岛素信号通路存在交 叉作用,可以在一定程度上缓解CKD患者IR。此外,适当的营 养支持,同时积极预防包括血脂异常、维生素D和EPO缺乏、 贫血等在内的尿毒症并发症,均对提高CKD患者Is起积极性 作用。我们期待未来更多大样本临床观察研究能为CKD患者 IR干预提供更多依据和选择,切实改善CKD患者生活质量,降 低死亡率。 参考文献 1.National Kidney F.K/DOQI clinical practice guidelines for claw- nic kidney disease:evaluation。classiifcation,and stratiifcation. Am J Kidney Dis,2002,39(2 Suppl 1):S1—266. 2.DeFronzo RA,Smith D,Alvestrand A.Insulin action in uremia. Kidney Int Suppl,1983,16:S102一Sll4. 3.杨悦,魏日胞,王远大,等.223例慢性肾脏病患者胰岛素抵抗及 其相关因素的研究.中华临床医师杂志,2012,6(9):96—99. 4.Yang Y,Wei RB,Wang YD,et a1.Higher HOMA—IR index and correlated factors of insulin resistance in patients tll IgA ne- phropathy.Clinical Nephrology,2012,78(5):363—368. 5.Go AS,Chertow GM。Fan D。et a1.Chronic kidney disease and the risks of death,cardiovascular events,and hospitlaization.N Engl J Med,2004,351(13):1296—1305. 6.DeFronzo RA,Ferrannini E,Sato Y,et a1.Synergistic interaction between exercise and insulin on peripheral glucose uptake.J Clin Invest,1981,68(6):1468—1474. 7.Lizcano JM,Alessi DR.The insulin signalling pathway.Curr Bi- ol,2002,12(7):R236—11238. 8.Olivares—Reyes JA。Arellano—Plancarte A.Castillo—Hernan. dez JR.Angiotensin II and the development of insulin resist. ance:implications for diabetes.Mol Cell Endoerinol,2009,302 (2):128—139. 9.Menon V,Rudym D,Chandra P,et a1.Inflammation,oxidative stress。and insulin resistance in polyeystic kidney disease.Clin J Am Soc Nephml,2011,6(1):7—13. 中国中西医结合肾病杂志2015年7月第l6卷第7期CJITWN。Julv 2015.Vo1.16。No.7 10.Gao Z,Zuberi A,Quon MJ,et a1.Aspiirn inhibits serine phos・ phorylation of insulin receptor substrate 1 in tumor necrosis fac— vascular risk factor and a uremic toxin coming of age?Am J Kidney Dis,2005,46(2):186—202. 21.D’Apolito M,Du X,Zong H,et a1.Urea—induced ROS genera- tion causes insulin resistance in mice with chronic renal failure. tor—treated cells through targeting multiple serine kinases.J Biol Chem,2003,278(27):24944—24950. 11.Plomgaard P,Bouzakri K,t ̄ogh—Madsen R,et a1.Tumor nec— osirs factor—Mpha induces skeletal muscle insulin resistance in J Clin Invest,2010,120(1):203—213. 22.Mak RH.Amelioration of hypertension and insulin resistance by 1.25一dihydroxycholeealeiferol in hemodialysis patients.Pedi— healthy human subjects via inhibition of Akt substrate 160 phosphorylation.Diabetes,2005,54(10):2939—2945. 12.Senn JJ,Klover PJ,Nowak IA,et a1.Interleukin一6 induces ce1. air Nephrol,1992,6(4):345—348. 23.Kalantar—Zadeh K,Mehroira R,Fouque D,et a1.Metabolic aci— dosis and malnutitrion—ilammatfnion complex syndrome in 1laru insulin resistance in hepatocytes.Dibetaes,2002,51(12): 3391—3399. chronic renal failure.Semin Dil,a2O04,17(6):455—465. 24.Mak RH.Effect of recombinant human erythropoietin on insu— 13.Hennige AM,Staiger H,Wicke C,et a1.Fetuin—A induces cy- tokine expression and suppresses adiponectin production.PLoS lin,amino acid,and lipid metboliasm in uremia.J Pediatr, One,2008,3(3):e1765. 14.Wang AY,W00 J,Lain CW,et a1.Associations of serum fetuin —1996,129(1):97—104. 25.Yki—Jarvinen H.Thiazolidinediones.N Ensl J Med,2004,351 A tl1 malnutitrion,inflammation,atherosclerosis and valvu- (I1):1106—1l18. 26.YangY,Wei RB,Xing Y,et aI.A meta—analysis ofthe effect of angiotensin receptor blockers and calcium channel blockers lar calciifcation syndrome and outcome in peritoneal dialysis pa— tients.Nephrol Dila Trnsplaant,2005,20(8):1676—1685. 15.Auberger P,Falquerho L,Contreres JO,et a1.Characterization of a natural inhibitor of the insulin reeeptor tyrosine kinase:cDNA cloning,purification,and anti—mitogenic activity.Cell,1989, on blood pressure,glyeemia and the HOMA—IR index in non— dibetiac patients.Metabolism—Clinical and Experimentl,a 2013,62(12):1858—1866. 27.Horiuehi M,Magi M,1wai M.Sinaligng crosstalk angiotensin II 58(4):631—640. 16.Ueki K,Kondo T,Kahn CR.Suppressor of cytokine signaling 1 receptor subtypes and insulin.Endocr J,2006,53(1):1—5. PY on insulin resistance in end—stage renal disease:comparison  S,Maejima S,Ikeda T,et 1a.Impact of dilaysis thera- (SOCS一1)and SOCS一3 cause insulin resistance through in- 28.Kobayashihibition of tyrosine phosphorylation of insulin receptor substrate proteins by discrete mechanisms.Mol Cell Biol,2004,24(12): 5434—5446. of haemodialysis and continuous ambulato ̄peritoneal dilysis.a Nephrol Dila Transplnt,a2000,15(1):65—70. 17.Shoelson SE.Lee J,Goldfine AB.Ilammatifnon and insulin re- 29.Esteghamati A,Ashraf H,Esteghamati AR,et a1.Optimal threshold of homeostasis model assessment for insulin resistance in an Iranian population:the implication of metabolic syndrome to detect insulin resistance.Diabetes Res Clin Pract,2009,84 sistance.J Clin Invest,2006,ll6(7):1793—1801. 18.McCaleb ML,Izzo MS,Lockwood DH.Characterization and par— tial puriifcation of a factor from uremic human serum that in- duces insulin resistnce.Ja Clin Invest,1985,75(2):391—396. 19.Xu Y,Xu M,Bi Y,et a1.Serum fetuin—A is correlated with metabolic syndrome in middle—aged and elderly Chinese.Ath- (3):279—287. 30.Kayacan SM,Yildiz A,Kazancioglu R,et a1.rI'he changes in ser- am leptin,body fat mass and insulin resistance after renal erosclerosis,2011,216(1):180—186. 20.Kielstein JT,Zoccali C.Asymmetric dimethylrgianine:a cardio- transplntaation.Clin Transplnt,a2003,17(1):63—68. (收稿:2015—03—02修回:2015—04—11) j‘ I Ik } j , I } j 曹‘}j r I } } } j螗・ I j r r业 }jj} j-} 业jI}jl‘坐 } } } I} } }j 作41"・编者・读者 电子邮件投稿注意事项 为了加快本刊时效性,欢迎广大读者通过电子邮件投稿。本刊邮箱地址:sx7965258@126.com。作者通过 电子邮件投稿后请注意以下事项:①邮寄单位证明材料l份,注明有无一稿两投、有无署名争议、是否涉及保密 等内容;②邮寄纸质稿件1份,以小4号字、1.5倍行距,A4纸打印;③请邮寄审稿费人民币50元整;④请留详 细联系电话,以便有关稿件事宜及时与您联系。此外,请经常查收您的邮箱,以便第一时间获取稿件回执以及 稿件处理等相关信息。 本刊编辑部 

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