胰岛素信号通路 Insulin Signaling(1)
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胰岛素抵抗(胰岛素敏感性)一:什么是胰岛素抵抗胰岛素抵抗(英语:insulin resistance),是指脂肪细胞、肌肉细胞和肝细胞对正常浓度的胰岛素产生反应不足的现象,亦即这些细胞需要更高的胰岛素浓度才能对胰岛素产生反应。
在脂肪细胞内,胰岛素抗性导致储存的甘油三酸酯的水解,进而提高血浆内自由脂肪酸的含量。
在肌肉细胞内,胰岛素抗性降低葡萄糖的吸收;而在肝细胞内,降低葡萄糖的储备,两者共同导致血糖含量的提高。
胰岛素抗性引起的血浆中高胰岛素和高糖含量经常导致代谢综合征、痛风和2型糖尿病。
胰岛素抵抗理论结束了用胰岛素分泌不足来解释糖尿病的历史。
更真实地再现了人体的复杂性,为行为医学技术进入提供了学术支持。
更科学的为指导糖尿病患者运动指明了方向。
二:胰岛素抵抗的形成原因导致胰岛素抵抗的病因很多,包括遗传性因素或称原发性胰岛素抵抗如胰岛素的结构异常、体内存在胰岛素抗体、胰岛素受体或胰岛素受体后的基因突变(如Glut4基因突变、葡萄糖激酶基因突变和胰岛素受体底物基因突变等),原发性胰岛素抵抗大多数是由于多基因突变所致,并常常是多基因突变协同导致胰岛素抵抗。
除了上述遗传因素之外,许多环境因素也参与或导致胰岛素抵抗,称之为继发性胰岛素抵抗,如肥胖(是导致胰岛素抵抗最主要的原因,尤其是中心性肥胖;这主要与长期运动量不足和饮食能量摄人过多有关,2型糖尿病患者诊断时80%伴有肥胖)、长期高血糖、高游离脂肪酸血症、某些药物如糖皮质激素、某些微量元素缺乏如铬和钒缺乏、妊娠和体内胰岛素拮抗激素增多等。
另外还有原因是肿瘤坏死因子a(TNF-a)增多。
TNF-a活性增强可以促进脂肪分解引起血浆FFA水平增高,抑制肌肉组织胰岛素受体的酪氨酸激酶的活性,抑制IRS-1的磷酸化和Glut4的表达,从而导致胰岛素抵抗和高胰岛素血症。
近年来尚发现脂肪细胞能分泌抵抗素( resistin ),抵抗素可降低胰岛素刺激后的葡萄糖摄取,中和抵抗素后组织摄取葡萄糖回升。
胰岛素样生长因子对细胞增殖的调控作用胰岛素样生长因子(insulin-like growth factor,IGF)是一种低分子量的多肽激素,与胰岛素结构相似,但功能不同。
胰岛素主要调节葡萄糖代谢,而IGF则主要调节细胞的生长、增殖和分化。
IGF包括IGF-1和IGF-2两种形式,IGF-1是最具生物学活性的一种。
IGF是Insulin(胰岛素)超家族成员,故被称作胰岛素样生长因子。
IGF-1是由肝细胞和其他组织合成的一种多肽激素,在胚胎发育、儿童生长和成人代谢和维持多种生理功能均起到重要作用。
在细胞生长和增殖方面,IGF-1通过与细胞表面上IGF-1受体结合,激活信号转导途径,从而促进细胞生长和增殖。
IGF-1不仅直接作用于细胞,还可以通过诱导其他生长因子的表达或激活,促进细胞的生长和增殖。
IGF-1对细胞的生长和增殖调控在许多生理和病理过程中都起到了重要作用。
例如,IGF-1促进胚胎和儿童生长,维持成人的代谢和健康;在癌症的发生和发展过程中,IGF-1也发挥了重要作用。
IGF-1在癌症中的作用IGF-1对癌症的促进作用已经得到了广泛研究和认识。
IGF-1可以激活多个信号转导通路,如PI3K/Akt、Raf/MEK/ERK和JAK/STAT等,从而促进肿瘤细胞的生长和增殖。
同时,IGF-1还可以抑制细胞凋亡和增强肿瘤细胞的侵袭和转移能力。
在许多类型的癌症中,IGF-1和IGF-1受体的表达量都明显升高。
例如,IGF-1和IGF-1受体在乳腺癌、前列腺癌、胃癌和结直肠癌等多种癌症中都被发现表达水平升高。
此外,IGF-1在肝癌、骨肉瘤和神经母细胞瘤等肿瘤中也表现出促进作用。
因此,IGF-1和IGF-1受体就成为了癌症治疗的重要靶点。
研究人员通过开发针对IGF-1受体的抗体、还原剂和小分子抑制剂等,试图抑制IGF-1在肿瘤中的作用,达到治疗癌症的目的。
IGF-1对干细胞的作用除了在癌症中的作用,IGF-1还对干细胞的生长和增殖起到了重要作用。
胰岛素样生长因子1(IGF-1)及其对生长发育的影响作者:李碧蓉谭潇来源:《医药月刊》2007年第11期[摘要] 胰岛素样生长因子1(IGF-1)是胰岛素家族中的一员,它由机体肝脏分泌或肝脏外周组织合成,对人和动物的生长发育有着重要的调节作用。
本文扼要叙述了IGF-1的结构、IGF-1合成与分泌,并主要介绍了IGF-1对生长发育的影响。
关键词:IGF-1 生长发育中图分类号:R335.6 文献标识码:B 文章编号:1672-5085(2007)11-0099-02人体和动物的生长发育受内分泌和营养的调控,越来越多的研究结果表明,生长激素(GH)和类胰岛素生长因子(IGF)轴是激素和营养实现生长调控的主要机制。
生长激素的促生长作用是通过肝、肾等组织产生的胰岛素样生长因子-1(IGF-1)来介导的,循环中的IGF-1大部分与其结合蛋白(BP)结合,而IGF-1必须与其受体结合才能发挥其促生长及其它生理效应。
1 IGF-1结构IGF-1是由70个氨基酸组成的单链碱性多肽,分子质量为7648.7kD,等电点为pH8.6。
IGF-1的一级结构由4个结构域构成,即B域,C域,A域和D域,IGF-l与胰岛素原高度同源(49%)。
与胰岛素原不同的是,IGF-1的羧基末端比胰岛素原多一个D区域。
IGF-1的氨基酸序列在不同的哺乳动物中相当保守,据报道,人IGF-1和牛IGF-1的氨基酸序列是完全一致的,并且与大鼠IGF-1的氨基酸序列相比,只有4个氨基酸不同,这表明它是一种由同源型基因进化而来且具有重要功能的多肽。
2 IGF-1合成与分泌IGF-1可以在胚胎或成年动物及人的许多组织中合成,但其主要合成部位是肝脏,约占IGF-1总量的90%。
IGF-1在肝脏产生后被分泌进入血液循环,到达远处靶细胞发挥生理作用。
IGF-1在体内主要存在于血液中,浓度高达1ug/ml,比其它任何组织都高。
肝以外的其它许多组织和器官的细胞也可以合成与分泌IGF-l,并且以以下两种方式分泌(李静,1999):(1)体内IGF-1由细胞合成并分泌出胞外,直接作用于周围细胞的旁分泌;(2)IGF-1在细胞内合成,就在同一个细胞内发挥生理效应的自分泌。
胰岛素抵抗的发病机制研究进展作者:刘妍常丽萍高怀林来源:《世界中医药》2021年第11期摘要胰岛素抵抗是一种由遗传和环境因素引起的胰岛素促进葡萄糖摄取和利用率下降,机体对胰岛素生理作用反应性、敏感性降低的一种病理状态,主要作用于肝脏、脂肪、肌肉组织,由此引起的糖、脂代谢紊乱可导致糖尿病、冠心病、肥胖症、代谢综合征等多种代谢紊乱性疾病。
近年来,相关研究表明脂肪细胞因子、炎症反应、NF-κB非依賴机制、线粒体功能障碍、内质网应激等与胰岛素抵抗密切相关。
关键词胰岛素抵抗;发病机制;脂肪细胞因子;炎症反应;内质网应激;线粒体功能障碍Abstract Insulin resistance is a pathological state in which insulin promotes glucose uptake and utilization and decreases due to genetic and environmental factors,and the body′s responsiveness and sensitivity to the physiological effects of insulin are reduced.It mainly acts on the liver,fat,and muscle tissues.The resulting disorder of glucose and lipid metabolism can lead to a variety of metabolic disorders such as diabetes,coronary heart disease,obesity,and metabolic syndrome.In recent years,related studies have shown that adipocytokines,inflammatory response,NF-κB-independent mechanism,mitochondrial dysfunction,endoplasmic reticulum stress,etc.are closely related to insulin resistance,which are summarized as follows.Keywords Insulin resistance; Pathogenesis; Adipocytokine; Inflammatory response; Endoplasmic reticulum stress; Mitochondrial dysfunction中图分类号:R58文献标识码:Adoi:10.3969/j.issn.1673-7202.2021.11.005胰岛素抵抗(Insulin Resistance,IR)是由于遗传与环境因素等引起的胰岛素促进葡萄糖摄取和利用率下降,机体对胰岛素生理作用反应性、敏感性降低的一种病理状态,由此引起的糖、脂代谢紊乱可导致糖尿病、冠心病、肥胖症、代谢综合征等多种代谢紊乱性疾病。
胰岛素样生长因子1对骨代谢调节的研究进展李琳1,李琪1,张林忠2 (1.山西医科大学麻醉学院,山西太原 030012;2.山西医科大学第二医院麻醉科,山西太原 030001) 胰岛素样生长因子 1(insulin likegrowthfactor 1,IGF 1)是一种活性蛋白多肽物质,具有舒张血管、促生长、创伤修复、促进骨合成代谢等多种生理功能。
IGF 1通过与成骨细胞、软骨细胞、破骨细胞及骨细胞的同源受体结合,引起一系列介导细胞增殖、迁移、分化和基因的激活,在骨代谢过程中发挥着重要作用[1]。
1 生物学性质1.1 结构特点 IGF 1属于胰岛素样生长因子(insulin likegrowthfactor,IGF)家族成员之一,其基因位于12号染色体上,包含6个外显子[2]。
其中,4、5、6号外显子选择性剪接产生3种mRNA亚型,即IGF 1Ea、IGF 1Eb和IGF 1Ec,信使RNA(messengerRNA,mRNA)翻译产生IGF 1前蛋白。
这些前蛋白羧基端延伸域的结构存在差异,Ea肽由IGF 1基因的4和6号外显子编码,Eb肽由4和5号外显子编码,Ec肽由4、5和6号的部分外显子编码。
Ec肽的产生是由于一个阅读框移位导致其羧基末端肽段序列与IGF 1Ea和Eb肽不同。
成熟的IGF 1被认为是该基因唯一具有生物活性的分子[3]。
IGF 1是由70个氨基酸通过3个二硫键交联组成的小肽段,分子量为7649Da[4]。
IGF 1的结构与胰岛素原有50%的同源性。
与胰岛素原类似,IGF 1被分为A、B、C和D四个结构域,A、B结构域都由2个域间二硫键和1个域内二硫键连接,并且都与C结构域连接;而C结构域在结构成熟过程中不会发生蛋白水解,这与胰岛素原不同。
IGF 1的1 29基因位点与胰岛素B链同源,42 62基因位点与胰岛素A链同源[5]。
1.2 产生及分布 IGF 1不仅是一种内分泌分子,在许多组织中也以旁分泌、自分泌的方式发挥作用。
胎儿生长受限与成年胰岛素抵抗的研究进展(完整版)胎儿生长受限(fetal growth restriction,FGR),以前也称胎儿宫内发育迟缓(intrauterine growth retardation,IUGR),是指胎儿出生体重低于相应孕周平均体重第10 百分位数或低于平均体重两个标准差。
近年来国内外研究表明FGR不仅影响胎儿期和儿童期的智力体格发育,成年后由于机体胰岛素抵抗(insulin resistance,IR)导致代谢综合征(包括2型糖尿病、高血压、高血脂、冠心病等)的易感性也明显增加[1]。
FGR儿发生IR 的机理不清,目前“节俭表型假说(the thrifty phenotype hypothesis)”得到普遍关注,即各种因素所致子宫胎盘功能异常引起胎儿宫内营养不良和发育受限,这种不良的子宫内环境引起胎儿胰岛β细胞数量减少和或功能异常;发育的个体按宫内不良环境调整自身代谢, 以保证重要脏器如脑的发育,这些适应性变化影响外周组织(肝脏、脂肪、骨骼肌等)的发育和代谢类型发生“永久性”改变,产生IR。
这一变化将会持续存在并将长久影响机体结构和生理代谢,构成成年疾病发生的潜在原因[2]。
一、人类FGR个体IR的研究进展近年来,大量的流行病学调查证明不良宫内环境与成年疾病的发生相关。
Barker等[3]首先采用流行病学方法研究FGR与成年糖耐量异常、2型糖尿病和心血管疾病的关系, 揭示了低出生体重的危险性。
此后在不同的国家和种族中, 研究都证实FGR是糖耐量异常和成人2型糖尿病独立的危险因素。
孕母血糖轻度升高继发的胎儿高血糖会引起胎儿β细胞增生、高胰岛素血症和过度生长,而严重糖尿病可导致胎儿胰腺β细胞脱颗粒,导致胎儿低胰岛素血症[4]。
早在80 年代人们就观察到孕母血糖极高(血糖>16.7mmol/L)的低出生体重新生儿胰腺β细胞脱粒,线粒体肿胀,粗面内质网伸展,胎儿β细胞的数目和整个胰腺内分泌组织总量降低。
线虫脂肪模型研究徐蔓玲;赵阳;贾熙华;季宇彬【摘要】Obesity is a kind of chronic disease with the fatty acid accumulation increased . Studying on the model of organism can discover the obesity disease -causing genes or related pathogenic factors , and find potential drug targets .The progress of research on Caenorhabdi-tis elegans as a model for fatty was summarized in this paper .The key genes and core path-ways in fatty acid metabolism was involved .The data obtained in Caenorhabditis elegans on fatty storage control will contribute largely to the study on metabolism related diseases , such as obesity in human beings .C.elegans may be invaluable in the development of reducing fat and body weightdrugs in the future .%肥胖是一种脂肪酸积累增加的慢性疾病,采用研究模式生物的方法可以有助于探明肥胖产生的致病基因或致病相关因子,进而寻找可能的药物靶点。
综述了国内外对线虫脂肪模型的研究进展,分析了线虫体内脂肪酸代谢途径的关键基因和核心通路。
单位代码10475学号************分类号Q96保幼激素和胰岛素激活Met-及ERK-信号通路调控飞蝗卵黄蛋白原表达的分子机制学科、专业:动物学研究方向:昆虫生殖调控机制申请学位类别:理学硕士***:**指导教师:周树堂教授二〇一八年六月Juvenile Hormone and Insulin Activate Met-and ERK- Signaling Pathways to Regulate Vg Expression in Locusta migratoriaA Dissertation Submitted tothe Graduate School of Henan Universityin Partial Fulfillment of the Requirementsfor the Degree of Master of ScienceByDong LiAdvisor: Prof. Shutang ZhouJune, 2018摘要飞蝗(Locusta migrataria,Lm)是一种重要的农业害虫,主要以禾本科植物为食,具有繁殖力强、型变、迁飞等特点,能给农业带来重大灾害。
飞蝗属于不完全变态昆虫,其卵巢属于无滋式,飞蝗卵细胞成熟所需要的卵黄原蛋白(vitellogenin,Vg)由脂肪体合成后分泌到血淋巴,最后由卵母细胞通过胞吞摄入。
在许多昆虫中,卵黄蛋白原的表达主要是受到体内保幼激素(juvenile hormone,JH)调控。
目前主流观点认为,JH一方面能够通过其受体Methoprene-tolerant(Met)介导的直接转录调控途径调控昆虫卵黄蛋白原表达;另一方面,JH通过其受体Met触发其它转录因子表达,继而间接调控Vg表达。
除此之外,越来越多的证据表明,在昆虫卵黄发生阶段,体内胰岛素样多肽(insulin-like peptide, ILP)信号通路能够参与到Vg表达调控过程中。
㊃麻醉专栏㊃[收稿日期]2023-03-28[基金项目]新疆维吾尔自治区自然科学基金(2019D 01C 324)[作者简介]胡振飞(1987-),男,新疆乌鲁木齐人,新疆医科大学第一附属医院主治医师,医学学士,从事麻醉学㊁围术期器官保护研究㊂I G F -1通过T L R 4/N F -κB 信号通路对心肺复苏大鼠心肌坏死性凋亡的影响胡振飞,李 帆,戴晓雯(新疆医科大学第一附属医院麻醉科,新疆乌鲁木齐830000) [摘要] 目的探究心肺复苏对胰岛素样生长因子1(i n s u l i n -l i k e g r o w t h f a c t o r -1,I G F -1)的表达及其调节大鼠心肌损伤的作用机制㊂方法取30只S p r a g u e -D a w l e y 大鼠,随机平均分为5组,每组6只㊂随机选取1组为s h a m 组,其余4组大鼠构建心室颤动型心脏骤停/心肺复苏模型,建模成功后,随机选取1组作为C A /C P R ,剩余3组分为补充I G F -1㊁补充T A K -242[T o l l 样受体4(T o l l -l i k e r e c e p t o r 4,T L R 4)/核因子κB (n u c l e a r f a c t o r κB ,N F -κB )通路]抑制剂以及同时补充I G F -1和T A K -242组㊂利用伊文思蓝染色检测不同处理组大鼠的心肌损伤情况;利用实时荧光定量逆转录聚合酶链反应(r e v e r s e t r a n s c r i p t i o n -p o l y m e r a s e c h a i nr e a c t i o n ,R T -q P C R )检测I G F -1的表达水平;利用W e s t e r nb l o t 检测T L R 4㊁N F -κB ㊁髓样分化因子(m y e l o i dd i f f e r e n t i a t i o n p r i m a r y r e s p o n s e p r o t e i n88,M y D 88)㊁受体相互作用蛋白激酶3(r e c e p t o r -i n t e r a c t i n gpr o t e i nk i n a s e3,R I P K 3)㊁混合谱系激酶域样蛋白(m i x e d -l i n e a g ek i n a s e d o m a i n -l i k e ,M L K L )的表达水平;利用酶联免疫吸附法检测白细胞介素1β(i n t e r l e u k i n -18,I L -1β)和白细胞介素18(i n t e r l e u k i n -18,I L -18)的表达水平㊂结果与s h a m 组相比,当大鼠心脏骤停后,利用心肺复苏恢复心脏自主循环后,大鼠的心肌组织均出现较为严重的损伤,其中C A /C P R 组损伤严重,补充I G F -1和T A K -242组心肌损伤减轻;与s h a m 组相比,C A /C P R 组大鼠心肌细胞I G F -1的表达量显著降低(P <0.05);与s h a m 组相比,C A /C P R 大鼠心肌组织中I L -1β和I L -18的表达水平显著升高,补充I G F -1和T A K -242组大鼠在所有模型大鼠中I L -1β和I L -18的表达量最低(P <0.05);与s h a m 组相比,C A /C P R 大鼠T L R 4㊁M yD 88㊁N F -κB p 65的表达水平显著升高,其中模型组大鼠在所有模型大鼠中的表达水平最高,补充I G F -1和T A K -242组大鼠在所有模型大鼠中的表达水平显著降低(P <0.05);与s h a m 组相比,C A /C P R 大鼠R I P K 3㊁M L K L 的表达量显著升高,补充I G F -1和T A K -242组大鼠在所有C A /C P R 大鼠中的表达水平降低(P <0.05)㊂结论心脏骤停恢复自主循环后,I G F -1的表达量会降低,I G F -1可以通过抑制T L R 4/N F -κB 信号通路,抑制心肌细胞的坏死性凋亡,从而减轻大鼠的心肌损伤㊂[关键词] 肌细胞,心脏;心肺复苏;坏死性凋亡 d o i :10.3969/j.i s s n .1007-3205.2024.05.010 [中图分类号] R 542.2 [文献标志码] A [文章编号] 1007-3205(2024)05-0549-06E f f e c t o f I GF -1o nm y o c a r d i a l n e c r o p t o s i s i n r a t s u n d e r g o i n g c a r d i o p u l m o n a r yr e s u s c i t a t i o nv i aT L R 4/N F -κBs i g n a l i n gp a t h w a yHUZ h e n -f e i ,L IF a n ,D A IX i a o -w e n(D e p a r t m e n t o f A n e s t h e s i o l o g y ,t h eF i r s tA f f i l i a t e d H o s p i t a l o f X i n j i a n g M e d i c a lU n i v e r s i t y ,U r u m qi 830000,C h i n a )[A b s t r a c t ] O b je c t i v e T o e x p l o r e t h e ef f e c t o f c a r d i o p u l m o n a r y r e s u s c i t a t i o n (C P R )o n t h e e x p r e s s i o no f i n s u l i n -l i k eg r o w t hf a c t o r -1(I G F -1)a n d i t s r e g u l a t o r y m e ch a ni s m o n m yo c a r d i a l i n j u r y i n r a t s .M e t h o d s T h i r t y S p r a g u e -D a w l e y r a t sw e r e s e l e c t e d a n d r a n d o m l y di v i d e d i n t o f i v e g r o u p s ,w i t h6r a t s i ne a c h g r o u p .O n e g r o u p w a s r a n d o m l y s e l e c t e da s s h a m o p e r a t i o n g r o u p,㊃945㊃第45卷第5期2024年5月河北医科大学学报J O U R N A L O F H E B E I M E D I C A L U N I V E R S I T YV o l .45 N o .5M a y2024a n d i nt h eo t h e rf o u r g r o u p s,c a r d i a ca r r e s td u et ov e n t r i c u l a rf ib r i l l a t i o n/C P R m o d e l s w e r e e s t a b l i s h e d.A f t e rt h es uc c e s s f u lm ode l i n g,o n e g r o u p w a sr a n d o m l y s e l e c t e da sI/R,a n dt h e o t h e r t h r e e g r o u p sw e r e d i v i d e d i n t o I G F-1s u p p l e m e n t a t i o n g r o u p,T A K-242[T o l l-l i k e r e c e p t o r 4(T L R4)/n u c l e a rf a c t o rκB(N F-κB)s u p p l e m e n t a t i o n]i n h i b i t o rs u p p l e m e n t a t i o ng r o u p a n d I G F-1a n dT A K-242s u p p l e m e n t a t i o n g r o u p.Th em y o c a r di a l i nj u r y o f r a t s i nd i f f e r e n t t r e a t m e n t g r o u p sw a s d e t e c t e db y E v a n s b l u e s t a i n i n g.T h e e x p r e s s i o n l e v e l o f I G F-1w a sd e t e c t e db y r e a l-t i m e f l u o r e s 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K-242s u p p l e m e n t a t i o n g r o u p h a dt h e l e a s t s e v e r ed a m a g e.C o m p a r e dw i t hs h a m o p e r a t i o n g r o u p,t h ee x p r e s s i o n o fI G F-1i n m y o c a r d i a lt i s s u e o fr a t si n m o d e l g r o u p w a s d e c r e a s e d s i g n i f i c a n t l y(P<0.05).C o m p a r e dw i t hs h a m o p e r a t i o n g r o u p,t h ee x p r e s s i o n l e v e l s o f I L-1βa n d I L-18i nm y o c a r d i a l t i s s u eo fm o d e l r a t sw e r e s i g n i f i c a n t l y i n c r e a s e d,a m o n g w h i c h t h e e x p r e s s i o n l e v e l s o f I L-1βa n dI L-18w e r e t h eh i g h e s t i nt h em o d e l g r o u p a n dt h e l o w e s t i n I G F-1a n dT A K-242s u p p l e m e n t a t i o n g r o u p(P<0.05).C o m p a r e dw i t hs h a m o p e r a t i o n g r o u p, t h e e x p r e s s i o n l e v e l s o fT L R4,M y D88a n dN F-κB p65i nm o d e l r a t sw e r e s i g n i f i c a n t l y i n c r e a s e d, a m o n g w h i c h t h e e x p r e s s i o n l e v e l sw e r e t h e h i g h e s t i n t h em o d e l g r o u p,a n d t h e l o w e s t i n I G F-1 a n dT A K-242s u p p l e m e n t a t i o n g r o u p(P<0.05).C o m p a r e dw i t h t h e s h a mo p e r a t i o n g r o u p,t h e e x p r e s s i o n l e v e l s o fR I P K3a n d M L K Li n m o d e l r a t sw e r es i g n i f i c a n t l y i n c r e a s e d,a m o n g w h i c h t h e e x p r e s s i o n l e v e l s o fm o d e l r a t sw e r e t h eh i g h e s t i n t h em o d e l g r o u p a n d t h e l o w e s t i n I G F-1 a n d T A K-242s u p p l e m e n t a t i o n g r o u p(P<0.05).C o n c l u s i o n A f t e r c a r d i a c a r r e s t a n d r e s t o r a t i o no f a u t o n o m o u s c i r c u l a t i o n,t h e e x p r e s s i o n l e v e l o f I G F-1w i l l d e c r e a s e,a n d I G F-1c a n i n h i b i tn e c r o p t o s i so f m y o c a r d i a lc e l l sb y i n h i b i t i n g T L R4/N F-κBs i g n a l i n gp a t h w a y,t h e r e b y r e d u c i n g m y o c a r d i a l i n j u r y i n r a t s.[K e y w o r d s] m y o c y t e s,c a r d i a c;c a r d i o p u l m o n a r y r e s u s c i t a t i o n;n e c r o p t o s i s目前治疗心脏骤停(c a r d i a c a r r e s t,C A)的有效方法是尽早行高质量的心肺复苏(c a r d i o p u l m o n a r y r e s u s c i t a t i o n,C P R)并在适时进行除颤[1-2]㊂但出现的心脏骤停后综合征(p o s t c a r d i a c a r r e s t s y n d r o m e,P C A S)患者出院生存率仅1%[3-4],多伴有心肌损害等病理[5-7]㊂W u等[8]表明,儿茶酚胺激增可以刺激β-肾上腺素表达,引起心肌损伤㊂胰岛素样生长因子1(i n s u l i n-l i k e g r o w t hf a c t o r-1, I G F-1)能改善心肌梗死后患者的心脏功能[9],可能与调控受体相互作用蛋白激酶3(r e c e p t o r-i n t e r a c t i n gp r o t e i nk i n a s e3,R I P K3)介导的坏死性凋亡有关[10-11],而其对心肌细胞坏死性凋亡的调节作用暂未明确㊂本研究通过构建大鼠心室颤动型心脏骤停/心肺复苏(C A/C P R)模型,明确I G F-1对心肌细胞损伤的影响以及作用机制㊂1材料与方法1.1心室颤动型C A/C P R大鼠模型构建购买雄性S p r a g u e-D a w l e y大鼠(6~8个月,450~550g)30只,本实验已通过新疆医科大学第一附属医院动物伦理委员会审批,实验操作和动物处置符合实验动物伦理学标准和要求㊂所有大鼠在实验条件下(温度:22~25ħ,湿度:50%~60%,光照时间:12h)暂养10d㊂实验开始前12h禁食,可自由饮水㊂参照Z h a n g等[12]和L i n等[13]的方法构建心室颤动型C A/C P R大鼠模型,简言之,经腹腔注射戊巴比妥钠(美国S i g m a公司,45m g/k g)麻醉后,对大鼠进行气管插管和股动静脉置管等操作㊂机械通气20m i n,待动物状态稳定后记录动物基线心率和血压㊂随后,将5F冠状窦标测电极插入食管,随后㊃055㊃河北医科大学学报第45卷第5期暂停机械通气,将气管导管与呼吸机脱离,开始经食管电刺激,当心电图波形变为心室颤动或室性心动过速,血压迅速下降,C A模型建立成功标准㊂4m i n 后,开始机械通气(100%氧气),并进行C P R操作,按压频率约200次/m i n,深度约为胸廓前后径的1/3,保证胸廓充分回弹,同时静脉匀速缓慢推注肾上腺素(200μg/k g,用生理盐水稀释配制)㊂观察心电图和血压的变化,恢复R O S C时停止按压㊂C A标准:①动物心率逐渐下降;②平均动脉压(m e a na r t e r i a l p r e s s u r e,MA P)降至25mmH g(1mmH g= 0.133k P a)以下㊂R O S C标准为:①心电图恢复窦性或室上性节律;②MA P升至60mmH g以上且能维持至少10m i n㊂1.2实验干预与分组将所有大鼠随机分配为5组,按照S u n等[14]的方法对小鼠进行干预和分组,实验分组如下:①s h a m组,s h a m组大鼠在插管后48h经腹腔注射生理盐水(150μg/k g),不进行其他干预,包括C A和C P R;②C A+N C组,术前3d,通过尾静脉注射生理盐水;③C A+I G F-1组,术前3d,通过尾静脉注射I G F-1(30m g/k g);④N C+T A K-242组,术前3d,通过尾静脉注射生理盐水和T A K-242(3m g/k g;一种T L R抑制剂; S e l l e c k,U S A);⑤I G F-1+T A K-242组,术前3d,通过尾静脉注射I G F-1和T A K-242㊂1.3伊文思蓝染色为检测全身缺血-再灌注(i s c h e m i a-r e p e r f u s i o n,I/R)损伤后心肌组织损伤的程度,参照W u等[15]的研究方法,利用伊文思蓝(E v a n s b l u e,E B)染色进行检测㊂简而言之,在再灌注期结束前24h,按照5μL/g给小鼠腹膜内注射的E B染料(10m g/m L)㊂再灌注3h后,处死小鼠,利用T i s s u e-T e kO C T(S a k u r a,U S A)对心脏组织进行包埋处理,利用恒温冷冻切片机切片㊂低温切片利用i F l u o r647-麦胚凝集素缀合物复染(S o l a r b i o, C h i n a)对E B D阳性肌细胞进行定量㊂在共聚焦荧光显微镜(T C SS P8;L e i c a,G e r m a n y)下观察组织染色情况㊂1.4 R N A提取以及实时荧光定量逆转录聚合酶链反应(r e v e r s e t r a n s c r i p t i o n-p o l y m e r a s e c h a i n r e a c t i o n,R T-q P C R)分析利用含有1ˑ蛋白酶抑制剂和磷酸抑制剂(T h e r m o F i s h e r S c i e n t i f i c, U S A)的裂解缓冲液(20mm o l/L T r i s-H C l,p H7.4;1%T r i t o n X-100;1m m o l/LE D T A;30m m o l/LH E P E S;50mm o l/L N a4P2O7;100mm o l/L N a F)从大鼠心脏组织中提取心肌细胞㊂使用T R I z o l试剂盒(t h e r m o s c i e n t i f i c,U S A)提取大鼠心肌细胞的总R N A,使用S u p e r S c r i p tⅣ逆转录酶试剂盒(T h e r m oF i s h e r S c i e n t i f i c,U S A)逆转录成c D N A㊂随后,利用R T-q P C R检测I G F-1的表达水平,引物如表1所示㊂表1引物序列T a b l e1P r i m e r s e q u e n c e基因名称上游引物(5'-3')下游引物(5'-3')I G F-1A G C T T T G C A G T G C C T T G C A G C A G A C G T T T A G CG A P D H A C C A G G T A T C T T G G T T G T A A C C A T G T C A G C G T G G T1.5 W e s t e r nb l o t利用W e s t e r nb l o t检测坏死性凋亡和T L R4/N F-κB信号通路相关蛋白的表达水平㊂简言之,收集组织或细胞,使用R I P A裂解缓冲液(S o l a r b i o,C h i n a)提取总蛋白,并使用B C A蛋白检测试剂盒(B e y o t i m e,C h i n a)进行定量㊂使用S D S-P A G E分离样本,并转移到P V D F膜(B i o-R a d)上㊂用含2%纯化牛血清白蛋白的磷酸盐缓冲液(p h o s p h a t e b u f f e r s o l u t i o n,P B S)-0.05% T w e e n20在室温下封闭膜2h,并与适当的一抗一起在4ħ孵育过夜㊂本研究使用的一抗包括a n t i-R I P K3(a b286151,A b c a m)㊁a n t i-M L K L(a b243142, A b c a m)㊁a n t i-T L R4(a b217274,A b c a m),a n t i-M y D88(a b219413,A b c a m),a n t i-N F-κB(a b239882, A b c a m)和β-a c t i n(a b8226,A b c a m)㊂孵育完成后,利用P B S洗涤,并与相应的二抗在室温下孵育1h㊂再次利用P B S T洗涤后,使用增强化学发光检测系统(T h e r m o S c i e n t i f i c,U S A)和定量红外成像(F U S I O NS O L OS)对W B结果进行可视化㊂1.6酶联免疫吸附法(e n z y m e-l i n k e d i m m u n o s o r b e n ta s s a y,E L I S A)按照制造商的说明,使用E L I S A 试剂盒(R&DS y s t e m s,U S A)检测心肌组织中白细胞介素1β(i n t e r l e u k i n-1β,I L-1β)和白细胞介素18的表达水平㊂1.7统计学方法应用G r a p h p a d8.0统计软件分析数据㊂计量资料采用t检验㊁单因素方差分析㊁S N K-q检验㊂P<0.05为差异有统计学意义㊂2结果2.1I G F-1对心肌损伤的影响为探究I/R对心肌损伤的影响,本研究构建了心室颤动型C A/C P R 大鼠模型,随后利用E B染色验证大鼠心肌损伤的情况㊂结果显示,与s h a m组相比,C A/C P R组大鼠的心肌损伤明显(图1)㊂本研究利用R T-P C R对大鼠心肌细胞内I G F-1的表达水平进行检测㊂结果显示,与s h a m组相比,C A/C P R大鼠体内的I G F-1的表达水平显著降低(P<0.05)㊂为验证I G F-1对㊃155㊃河北医科大学学报第45卷第5期I/R大鼠的影响,向C A/C P R大鼠注射I G F-1,结果显示,与C A+N C组相比,C A+I G F-1组的心肌损伤情况显著降低(图1)㊂综合以上结果可以看出,当出现I/R时,大鼠体内I G F-1的表达水平降低,心肌组织会出现损伤,当补充I G F-1时,大鼠心肌损伤明显减轻㊂2.2I/R与T L R4/N F-κB信号通路和坏死性凋亡之间的关系利用W B和E L I S A进行检测㊂结果显示,与C A+N C组相比,C A+I G F-1组中T L R4/ N F-κB信号通路相关蛋白T L R4㊁髓样分化因子(m y e l o i dd i f f e r e n t i a t i o n p r i m a r y r e s p o n s e p r o t e i n 88,M y D88)和N F-κB的表达水平显著升高(图2A)㊂不仅如此,炎症相关蛋白I L-1β和I L-18的表达水平也呈现上升的状态(表2,图2B;P<0.05)㊂为探究I/R中T L R4/N F-κB信号通路对细胞坏死性凋亡的影响,本研究利用W B检测坏死性凋亡相关蛋白的表达水平㊂结果显示,与C A+N C组相比,C A+I G F-1组中R I P K3㊁混合谱系激酶域样蛋白(m i x e d-l i n e a g e k i n a s e d o m a i n-l i k e,M L K L)的表达水平显著升高(图2)㊂图1I G F-1对I/R大鼠心肌损伤的影响F i g u r e1E f f e c t o f IG F-1o nm y o c a r d i a l i n j u r y i n I/Rr a t s表2C A/C P R大鼠体内的I G F-1表达水平T a b l e2I G F-1e x p r e s s i o n l e v e l s i nC A/C P Rr a t s(n=6,x-ʃs)组别I G F-1s h a m0.99ʃ0.15I/R0.81ʃ0.12t值2.295P值0.045图2T L R4/N F-κB信号通路对C A/C P R大鼠心脏的影响A.不同分组大鼠心肌组织坏死性凋亡以及T L R4/N F-κB信号通路相关蛋白的表达水平;B.坏死性凋亡相关蛋白的表达水平F i g u r e2E f f e c t o f T L R4/N F-κBs i g n a l i n gp a t h w a y o nt h eh e a r t o f C A/C P R r a t s表3炎症相关蛋白I L-1β和I L-18的表达水平T a b l e3E x p r e s s i o n l e v e l s o f i n f l a m m a t i o n-r e l a t e dp r o t e i n I L-1βa n d I L-18(n=6,x-ʃs,n g/L)组别I L-1βI L-18s h a m组22.54ʃ4.2617.36ʃ3.84C A+N C组64.28ʃ7.82*36.05ʃ5.27*C A+I G F-1组40.62ʃ5.35*#24.12ʃ4.83#F值73.07824.481P值<0.001<0.001*P值<0.05与s h a m组比较#P值<0.05与C A+N C组比较(S N K-q检验)2.3I G F-1通过T L R4/N F-κB信号通路促进大鼠心肌细胞的坏死性凋亡为探究I G F-1与T L R4/ N F-κB信号通路以及心肌细胞坏死性凋亡之间的关系,本研利用I G F-1和T L R4抑制剂处理C A/ C P R大鼠模型㊂E B染色结果显示,不同处理组之间大鼠心肌损伤的情况表现差异,与C A+N C组相比,N C+T A K-242㊁I G F-1+T A K-242和I G F-1+ T A K-242组的心肌损伤情况明显减轻(图3A)㊂W B结果显示,与C A+N C组相比, N C+T A K-242㊁I G F-1+T A K-242和I G F-1+ T A K-242组的R I P K3;M L K L㊁T L R4㊁M y D88㊁N F-κB p65的表达显著降低(图3B)㊂利用E L I S A 检测炎症相关蛋白表达水平与C A+N C组相比, N C+T A K-242㊁I G F-1+T A K-242和I G F-1+ T A K-242组中I L-1β和I L-18的表显著降低,见表4㊂这一结果显示,利用T L R4/N F-κB信号通路抑制剂处理大鼠,可以显著抑制心肌细胞的坏死性凋亡,而提高I G F-1的表达水平同样可以抑制T L R4/ N F-κB信号通路㊂㊃255㊃河北医科大学学报第45卷第5期图3I G F-1通过抑制T L R4/N F-κB信号通路调节的坏死性凋亡减轻I/R引发的心肌损伤A.不同分组大鼠C A/C P R后心肌损伤情况;B.T L R4/N F-κB信号通路以及坏死性凋亡相关蛋白的表达水平F i g u r e3IG F-1r e d u c i n g m y o c a r d i a l i n j u r y i n d u c e db y I/R b y i n h i b i t i n g T L R4/N F-κB s i g n a l i n gp a t h w a y-r e g u l a t e dn e c r o p t o s i s表4I L-1β和I L-18的表达水平T a b l e4E x p r e s s i o n l e v e l s o f I L-1βa n d I L-18(n=6,x-ʃs,n g/L)组别I L-1βI L-18C A+N C组62.36ʃ7.3536.85ʃ4.07C A+I G F-1组37.53ʃ4.28*26.19ʃ2.74*N C+T A K-242组35.17ʃ4.02*30.84ʃ3.08*# I G F-1+T A K-242组32.62ʃ3.18*24.77ʃ2.65#әF值46.17017.553P值<0.001<0.001*P值<0.05与C A+N C组比较 #P值<0.05与C A+I G F-1组比较 әP值<0.05与N C+T A K-242组比较(S N K-q检验)3讨论I G F-1在保护心脏㊁预防心脏损伤方面起着重要的作用,其机制可能是通过调控一些信号通路来发挥作用㊂研究证实,I/R会影响T L R4/N F-κB信号通路[16],且T L R4/N F-κB信号通路与炎症因子的表达密切相关㊂另有研究表明,T L R4/N F-κB信号通路与细胞的坏死性凋亡显著相关[17]㊂一项研究证实,三碘甲状腺原氨酸T3可以通过激活I G F-1,从而介导磷酸肌醇-3激酶/蛋白激酶B信号通路来保护心肌细胞免受H/R诱导的损伤[18]㊂本研究对C A/C P R大鼠心肌细胞中的I G F-1的表达水平进行检测,发现I/R后大鼠心肌组织中的I G F-1表达水平显著降低㊂E B染色结果也显示,大鼠心肌组织较为严重的损伤㊂为验证I G F-1在心肌损伤中的作用,构建了补充I G F-1的C A/C P R大鼠模型,E B 染色结果显示,大鼠的心肌损伤缓解㊂以上研究结果可以看出,大鼠经历C A后,心脏的I/R会抑制I G F-1的表达,而补充I G F-1可以有效缓解I/R给大鼠心脏带来的心肌损伤㊂心脏由于I/R出现心肌损伤,导致大量炎性因子出现,其紧密黏附于血管内皮细胞,损伤血管内皮[19]㊂T L R4在心肌细胞和微血管内皮细胞中高度表达,能够通过M y D88依赖性途径促进干扰素β的表达并激活N F-κB[20]㊂在缺血㊁缺氧等条件下,磷酸化的T L R4增加,T L R4被激活,进一步提高N F-κB的磷酸化,激活T L R4/N F-κB通路,从而增加炎性因子的含量[21-23]㊂L u o等[24]研究表明,人参皂苷R g1可以通过抑制T L R4/N F-κB/N L R P3信号轴,减轻脂多糖诱导的心肌细胞凋亡和炎症㊂本研究对心脏骤停后R O S C大鼠的心肌组织进行检测,发现心肌组织中T L R4/N F-κB信号通路相关蛋白的表达量显著升高,而补充I G F-1的大鼠T L R4/N F-κB信号通路相关蛋白的表达量虽然依旧呈现升高状态,但其上升幅度显著低于未补充组㊂以上结果表明,I G F-1可以显著抑制C A/C P R大鼠心肌细胞中T L R4/N F-κB信号通路的激活㊂既往研究表明,心肌缺血可以通过激活坏死性凋亡相关相通路引发心肌损伤㊂据报道,c i r c R N A C N E A C R通过促进F o x a2的表达,抑制了心肌细胞中R I P K3的表达水平,从而抑制R I P K3介导的坏死性凋亡,改善I/R损伤心脏的心脏功能[25]㊂此外T L R4/N F-κB信号通路在介导细胞坏死性凋亡中的作用也不可忽视,Y u等[26]研究表明,K l o t h o可以通过T L R4/N F-κB信号通路减弱血管紧张素Ⅱ诱导的心肌细胞坏死性凋亡㊂本研究对I/R大鼠心肌组织进行检测,发现心肌组织中T L R4/N F-κB信号通路相关蛋白表达量升高的同时,坏死性凋亡标志蛋白R I P K3和M L K L的表达量也明显升高㊂这些结果表明,由于I/R的出现,激活了T L R4/ N F-κB信号通路,引发心肌细胞进行坏死性凋亡,从而造成心肌损伤㊂综上所述,I/R会抑制心肌组织中I G F-1的表达,而I G F-1可以通过抑制T L R4/N F-κB信号通路,从而抑制C A/C P R大鼠心肌细胞的坏死性凋亡㊂这是首次证明I G F-1与T L R4/N F-κB信号通路之间的作用关系,及其诱导心肌细胞坏死性凋亡中作用机制㊂但本研究尚未探究I G F-1在心肌损伤中的下游调控基因,同时其与心肌细胞坏死性凋亡之间暂不清楚㊂在未来的研究中,将进一步完善㊃355㊃河北医科大学学报第45卷第5期I G F-1/T L R4/N F-κB信号轴通过引发心肌细胞坏死性凋亡导致C A/C P R患者心肌损伤的作用机制,为验证I G F-1在减轻C A/C P R患者心肌损伤提供理论依据㊂[参考文献][1] H e n s o n T,R a w a n d u z y C,S a l a z a r M,e ta l.O u t c o m ea n dp r o g n o s t i c a t i o na f t e rc a r d i a ca r r e s t[J].A n n N Y A c a dS c i2022,1508(1):23-34.[2] P a n c h a lA R,B a r t o s J A,C a b a n a s J G,e t a l.P a r t3:A d u l t b a s i ca n da d v a n c e dl i f es u p p o r t:2020A m e r i c a nh e a r ta s s o c i a t i o ng u i d e l i n e s f o rc a r d i o p u l m o n a r y r e s 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胰岛素抵抗的分子学机制李影;闫鹏【摘要】胰岛素受体底物(IRS)丝氨酸磷酸化是胰岛素信号转导通路中的一种时间依赖性生理反馈机制,代谢及炎症应激阻断其磷酸化进而导致胰岛素抵抗.诱导胰岛素抵抗的因素激活了包括抑制性κB激酶(IKKβ)、c-Jun氨基端激酶(JNK)、细胞外信号调节激酶、雷帕霉素靶蛋白通路和p70S6激酶在内的激酶,进而导致失控的IRS丝氨酸磷酸化.因此,这些激酶是抗胰岛素抵抗的潜在药物靶点,IKKβ/核因子κB 或JNK通路靶向治疗未来可能发展为糖尿病治疗方法.【期刊名称】《医学综述》【年(卷),期】2014(020)017【总页数】3页(P3122-3124)【关键词】胰岛素;胰岛素抵抗;2型糖尿病;分子生物学【作者】李影;闫鹏【作者单位】河南科技大学第一附属医院心血管内科,河南洛阳471003;河南科技大学第一附属医院心血管内科,河南洛阳471003【正文语种】中文【中图分类】R34胰岛素抵抗是肥胖的一个主要特征,是代谢综合征的一个核心部分,也是2型糖尿病、心血管疾病、肝脏疾病发展过程中的一个重要的病理生理因素[1]。
胰岛素抵抗是由营养超负荷,系统性脂肪酸过剩,脂肪组织的炎症,内质网应激,氧化应激和脂肪组织缺氧之间复杂的相互作用引起的[2],该文重点阐述药理学和基因学的相关研究。
1 胰岛素受体底物1/2丝氨酸磷酸化和胰岛素抵抗胰岛素刺激的胰岛素受体底物1/2(insulin receptor substrates 1/2,IRS1/2)的酪氨酸磷酸化促进IRS1/2连接并激活磷脂酰肌醇3-激酶,进而激活下游信号蛋白激酶B、非典型蛋白激C和哺乳动物的雷帕霉素靶蛋白通路(mammalian target of rapammclin,mTOR)。
这些通路均参与胰岛素的合成代谢过程。
胰岛素除了促进IRS1酪氨酸磷酸化外,还引起IRS1一些位点的丝氨酸磷酸化。
IRS1的丝氨酸残基磷酸化对胰岛素信号兼有正性和负性调节作用,通过系统性而非单一位点的磷酸化来调节IRS1可以解释这种错综复杂的调节模式[3]。
胰岛素的种类及用法胰岛素是一种由胰腺分泌的激素,用于调节血糖水平。
基于不同的作用机制、起效时间和持续时间等因素,胰岛素可以分为多种不同的类型。
下面将详细介绍胰岛素的种类及其用法。
1. 快速作用胰岛素(Rapid-acting insulin):快速作用胰岛素又被称为短效胰岛素,是一种起效时间快、持续时间短的胰岛素。
它通常在进食前几分钟或进食时注射,用于提高进食后胰岛素水平的迅速增加。
常见的快速作用胰岛素包括:- 胰岛素葡萄糖 (insulin lispro)- 胰岛素异亮 (insulin aspart)- 胰岛素酮 (insulin glulisine)2. 短效胰岛素(Short-acting insulin):短效胰岛素也被称为常规胰岛素,其起效时间较快,但持续时间较长。
通常在进食前30分钟注射,用于提供更持久的胰岛素覆盖。
常见的短效胰岛素包括:- 定规胰岛素(Regular insulin)- 可溶胰岛素(Soluble insulin)3. 中效胰岛素(Intermediate-acting insulin):中效胰岛素是一种起效时间较长、持续时间中等的胰岛素,用于长达数小时的胰岛素覆盖。
常见的中效胰岛素包括:- 中效标准胰岛素(Neutral protamine Hagedorn,NPH)4. 混合胰岛素(Mixed insulin):混合胰岛素是将快速作用或短效胰岛素与中效胰岛素按比例混合而成,以提供更长时间的胰岛素覆盖。
常见的混合胰岛素包括:- 70%中效胰岛素和30%短效胰岛素 (70/30 insulin)- 50%中效胰岛素和50%短效胰岛素 (50/50 insulin)5. 长效胰岛素(Long-acting insulin):长效胰岛素是一种持续时间最长的胰岛素,可在24小时内提供基础胰岛素水平。
常见的长效胰岛素包括:- 依泊单抗胰岛素(Insulin glargine)- 力甲糖胰岛素(Insulin detemir)- 胰岛素早期型(Insulin degludec)胰岛素的用法主要是通过皮下注射,一般注射在腹部、臀部或大腿上,以保持血糖水平的控制。