魏 曉 綜述,李志勇 審校
(重慶醫(yī)科大學(xué)附屬永川醫(yī)院內(nèi)分泌科 402160)
·綜述· doi:10.3969/j.issn.1671-8348.2017.30.044
Ghrelin與胰島素抵抗的研究進展
魏 曉 綜述,李志勇△審校
(重慶醫(yī)科大學(xué)附屬永川醫(yī)院內(nèi)分泌科 402160)
Ghrelin;胰島素抵抗;乙?;鵊hrelin;結(jié)狀神經(jīng)節(jié)
胰島素抵抗(又稱胰島素敏感性受損,IR)發(fā)生在眾多疾病中,如肥胖癥,非胰島素依賴型糖尿病,多囊卵巢綜合征(PCOS)和代謝綜合征(MS)等,IR也是缺血性心臟病和心肌梗死的危險因素[1]。Ghrelin是28氨基酸多肽,是從胃組織中分離出的一種生長素釋放肽[2],在十二指腸、空腸、直腸和結(jié)腸中也有發(fā)現(xiàn)。胃是胃饑餓素生成的主要器官,其每克組織合成激素的水平是第二大胃饑餓素來源,是十二指腸的10倍多[3]。
Ghrelin具有增強食欲、促進食物攝取、促進生長素分泌、舒張血管的作用。研究顯示,Ghrelin是一種參與食欲調(diào)節(jié)的因子,通過向大腦傳遞饑餓信號增強食欲、促進食物攝取,從而調(diào)節(jié)短期和長期的能量自穩(wěn)態(tài)[4]。Ghrelin主要由胃分泌,但下丘腦弓狀核神經(jīng)元也分泌,并通過血腦屏障作用于中樞。有實驗證明,Ghrelin通過神經(jīng)肽Y/棘鼠基因相關(guān)性肽(NPY/AGRP)神經(jīng)元活性增強,促進食物攝取,發(fā)揮增強食欲的作用[5]。有研究發(fā)現(xiàn),在動物模型和人體中,Ghrelin具有潛在的生長素釋放作用,并且可以被生長素抑制。Ghrelin是促生長激素分泌物受體的內(nèi)源性配體,能促進生長激素和促腎上腺激素分泌。在肥胖或餐后狀態(tài)等能量正平衡狀態(tài)下,Ghrelin水平升高,而在神經(jīng)性厭食癥等能量負平衡的狀態(tài)下,Ghrelin水平則降低[6]。研究顯示,Ghrelin可以通過GH/IGF-I/NO獨立機制,發(fā)揮舒張血管,改善心血管功能的作用[7]。
2.1Ghrelin與肥胖和IR Ghrelin雖然主要由胃X/A樣細胞生成,但也可由脂肪細胞分泌,因此也是一種脂肪細胞因子。研究表明Ghrelin可以與其他的脂肪因子,如瘦素和抵抗素相互作用調(diào)節(jié)細胞的胰島素敏感性[8]。同時許多研究發(fā)現(xiàn),Ghrelin在糖代謝和脂代謝以及能量自穩(wěn)態(tài)調(diào)解中起作用,這表明Ghrelin也會影響IR的發(fā)生、發(fā)展。之前有一篇關(guān)于Ghrelin的綜述報道了,Ghrelin通過增強食欲,促進攝食,誘導(dǎo)前脂肪細胞向脂肪細胞分化,降低呼吸商和脂肪利用率,引起肥胖;且肥胖人群的Ghrelin水平明顯低于普通人,但在體質(zhì)量降低后水平升高;Ghrelin與IR呈負相關(guān)[9]。
2.2Ghrelin的生物學(xué)形式 Ghrelin的第3位絲氨酸基團上有乙酰基團,是重要的生理活性位點。因此,Ghrelin有兩種形式存在,乙?;鵊hrelin(A-Ghr)和非?;疓hrelin(NA-Ghr)。NA-Ghr是主要循環(huán)形式,占循環(huán)Ghrelin的80%~90%,A-Ghr是主要的活化形式。目前有研究發(fā)現(xiàn),A-Ghr和NA-Ghr可能都介導(dǎo)生物學(xué)作用,但作用相反,A-Ghr在血糖控制上表現(xiàn)出與NA-Ghr拮抗的作用[10]。在早期的研究中,Ghrelin的定義是胰島素分泌的增強子[11];而最近有關(guān)大鼠的研究顯示,Ghrelin的拮抗作用可能促進胰島素分泌,預(yù)防由高脂肪飲食導(dǎo)致的葡萄糖耐受受損[12]。A-Ghr與NA-Ghr的生理學(xué)表明,其與胰島素分泌和敏感性的關(guān)系是共存的,如在高胰島素血癥模型(鉗夾條件)下,相比IR或糖尿病患者,健康人群的總Ghrelin(T-Ghr)水平降低更明顯[13]。
2.3乙酰基Ghrelin與IR 2型糖尿病(T2DM)存在以巨噬細胞浸潤為主要特征的胰島炎癥,而胰島炎癥在胰島β細胞功能障礙中起重要作用[14]。研究表明Ghrelin基因生成物也參與炎癥過程。在體質(zhì)量超標和肥胖的絕經(jīng)婦女中,在鉗夾條件下測定0、60、160、170、180 min時的A-Ghr和T-Ghr水平,并評估胰島素敏感性和炎癥因子水平。研究表明,在IR的體質(zhì)量超標和肥胖個體中,A-Ghr與炎癥因子可溶性腫瘤壞死因子受體1(sTNF-R1)濃度呈負相關(guān),而A-Ghr/T-Ghr則與炎癥因子腫瘤壞死因子(TNF)-α呈正相關(guān)[15]。
研究通過體內(nèi)和體外實驗,證明Ghrelin通過抑制促炎癥細胞因子表達,發(fā)揮抗炎性作用[16]。研究顯示,A-Ghr可劑量依賴性抑制棕櫚酸誘導(dǎo)的人單核細胞(THP-1細胞)TLR4/NFκB信號通路的活化而抗代謝性炎癥[14]。巨噬細胞與胰島β細胞共培養(yǎng)后,炎癥通路活化,炎癥因子釋放,胰島β細胞分泌胰島素功能受損;而A-Ghr可削弱炎癥通路的活化和炎癥因子的釋放,且呈劑量依賴性,但不能完全抑制胰島β細胞分泌胰島素功能受損[17]。
在無論肥胖與否的兒童中,NA-Ghr可能負性調(diào)節(jié)胰島素,并導(dǎo)致相關(guān)的IR和代謝綜合征[4]。研究證明,A-Ghr升高也與非酒精性脂肪肝(NAFLD)相關(guān),轉(zhuǎn)氨酶升高的患者A-Ghr水平明顯升高。因此,在2型糖尿病患者中,A-Ghr水平升高超過0.52 ng/mL可以用來作為診斷NAFLD的標志物[18]。Barazzoni等[19]通過在意大利東北部人群中的研究證明,血漿T-Ghr和NA-Ghr與評估胰島素抵抗的指數(shù)(HOMA-IR)呈反比,且可以獨立預(yù)測5年的HOMA-IR變化,因此可作為人IR和預(yù)測時間相關(guān)變化的潛在中介。
2.4Ghrelin與迷走神經(jīng) Iwasaki等[20]在2013年發(fā)現(xiàn)8肽縮膽囊素(CCK-8)敏感和胰島素敏感的結(jié)狀神經(jīng)節(jié)(NG)神經(jīng)元的結(jié)果相似。2015年研究發(fā)現(xiàn)Ghrelin可以抑制由胰島素誘導(dǎo)的細胞質(zhì)內(nèi)Ca2+濃度升高,而NA-Ghr幾乎沒有作用,但這一抑制作用可以被促生長激素受體的拮抗劑(D-Lys3)-GHRP -6減弱,證明了Ghrelin可以直接通過促生長激素受體,抑制胰島素誘導(dǎo)的結(jié)狀神經(jīng)節(jié)的活化,提示迷走神經(jīng)傳入結(jié)狀神經(jīng)節(jié)可能是Ghrelin與胰島素作用的新靶點[21]。Date等[22]在切斷內(nèi)臟迷走神經(jīng)或外周注射特異性傳入神經(jīng)毒素的大鼠中,靜脈輸注Ghrelin,檢測大鼠攝食和生長激素(GH)分泌,并通過免疫組織化學(xué)研究NPY生成神經(jīng)元和生長激素釋放激素(GHRH)生成神經(jīng)元的Fos表達。同時,通過逆轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈反應(yīng)檢測Ghrelin受體在迷走神經(jīng)傳入神經(jīng)元的存在,并使用125I-Ghrelin檢測從迷走神經(jīng)傳入神經(jīng)元到外周的Ghrelin受體的傳遞。研究發(fā)現(xiàn),切斷胃迷走傳入神經(jīng)可降低Ghrelin誘導(dǎo)的攝食、GH分泌,以及NPY生成神經(jīng)元和GHRH生成神經(jīng)元的活化,Ghrelin受體在迷走神經(jīng)傳入神經(jīng)元合成,并傳遞到傳入末端。Ghrelin抑制迷走神經(jīng)的活化,而CCK則起促進作用[22]。
綜上所述,在IR個體中,A-Ghr可減弱炎癥通路活化,抑制炎癥因子釋放,與炎癥因子濃度呈現(xiàn)負相關(guān),但是不能完全改善胰島素分泌障礙。同時有研究表明,A-Ghr可能導(dǎo)致IR,A-Ghr升高與NAFLD相關(guān)。迷走神經(jīng)結(jié)狀神經(jīng)節(jié)位置可能是Ghrelin與胰島素作用的靶點,但Ghrelin與迷走神經(jīng)傳入神經(jīng)的相互作用的具體機制尚有待進一步研究。
動物實驗顯示,在肥胖型T2DM大鼠中行胃旁路術(shù),相比術(shù)前,術(shù)后12周的空腹血糖(FPG)和糖化血紅蛋白(HbA1c)以及Ghrelin均有下降,且差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)??赡苁俏概月沸g(shù)通過降低Ghrelin水平,使胰島素分泌增加,從而改善大鼠糖代謝[23]。
臨床研究顯示,在10例非糖尿病肥胖女性中,通過胃旁路術(shù)干預(yù),術(shù)后第6周和12周結(jié)果顯示,胃旁路術(shù)通過升高胰高血糖素樣肽1和酪氨酰酪氨酸肽3-36水平,增加飽腹感,從而降低體質(zhì)量,而A-Ghr在第6周時沒有顯著下降,且在第12周時達到正常水平[24]。同時也有研究表明,胃旁路術(shù)后的第1、3、6、12個月,T-Ghr水平?jīng)]有變化,但是A-Ghr顯著升高[25]。
綜上所述,胃旁路術(shù)可降低體質(zhì)量,改善IR,但其是否通過Ghrelin作用尚需進一步研究證實。
[1]Alvarez-Crespo M,Skibicka KP,Farkas I,et al.The amygdala as a neurobiological target for ghrelin in rats:neuroanatomical,electrophysiological and behavioral evidence[J].PLoS One,2012,7(10):e46321.
[2]Kojima M,Hosoda H,Date Y,et al.Ghrelin is a growth-hormone-releasing acylated peptide from stomach[J].Nature,1999,402(6762):656-660.
[3]Cummings DE,Foster-Schubert KE,Overduin J.Ghrelin and energy balance:focus on current controversies[J].Curr Drug Targets,2005,6(2):153-169.
[4]Stanley S,Wynne K,McGowan B,et al.Hormonal regulation of food intake[J].Physiol Rev,2005,85(4):1131-1158.
[5]Andrews ZB,Liu ZW,Walllingford N,et al.UCP2 mediates ghrelin′s action on NPY/AgRP neurons by lowering free radicals[J].Nature,2008,454(7206):846-851.
[6]Nedvi dkova J,Krykorkova I,Bartak V,et al.Loss of meal-induced decrease in plasma ghrelin levels in patients with anorexia nervosa[J].J Clin Endocrinol Metab,2003,88(4):1678-1682.
[7]Okumura H,Nagaya N,Enomoto M,et al.Vasodilatory effect of ghrelin,an endogenous peptide from the stomach[J].J Cardiovasc Pharmacol,2002,39(6):779-783.
[8]Schutte AE,Huisman HW,Schutte R,et al.Adipokines and cardiometabolic function:How are they interlinked? [J].Regul Pept,2010,164(2):133-138.
[9]未建芳,梁黎,王秀敏.Ghrelin與肥胖和胰島素抵抗的關(guān)系[J].國外醫(yī)學(xué)兒科學(xué)分冊,2005,32(6):381-384.
[10]Van der Lely AJ.Ghrelin and new metabolic frontiers[J].Horm Res,2009,71(Suppl 1):S129-133.
[11]Date Y,Nakazato M,Hashiguchi S,et al.Ghrelin is present in pancreatic alpha-cells of humans and rats and stimulates insulin secretion[J].Diabetes,2002,51(2):124-129.
[12]Dezaki K,Kakei M,Yada T.Ghrelin uses Galphai2 and activates voltage-dependent K+channels to attenuate glucose-induced Ca2+signaling and insulin release in islet beta-cells:novel signal transduction of ghrelin[J].Diabetes,2007,56(9):2319-2327.
[13]St-Pierre DH,Karelis AD,Coderre L,et al.Association of acylated and nonacylated ghrelin with insulin sensitivity in overweight and obese postmenopausal women[J].J Clin Endocr Metab,2007,92(3):264-269.
[14]劉石平,劉洋,賀利寧,等.乙?;鵊hrelin在體外拮抗巨噬細胞介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)對胰島β細胞功能影響的研究[J].中國糖尿病雜志,2015,23(1):71-74.
[15]David H St-Pierre,Jean-Philippe Bastard,Lise Coderre,et al.Association of acylated ghrelin profiles with chronic inflammatory markers in overweight and obese postmenopausal women:a MONET study[J].Eur J Endocrinol,2007,157(4):419-426.
[16]李欣穎,劉石平,姚嵐,等.Ghrelin對棕櫚酸誘導(dǎo)的THP-1巨噬細胞上TLR4/NF-κB信號通路活化的作用[J].中國糖尿病雜志,2012,20(9):692-696.
[17]Pacifico L,Poggiogalle E,Costantino F,et al.Acylated and nonacylated ghrelin levels and their associations with insulin resistance in obese and normal weight children with metabolic syndrome[J].Eur J Endocrinol,2009,161(6):861-870.
[18]Mykhalchyshyn G,Kobyliak N,Bodnar P.Diagnostic accuracy of acyl-ghrelin and it association with non-alcoholic fatty liver disease in type 2 diabetic patients[J].J Diabetes Metab Disord,2015(14):44.
[19]Barazzoni R,Gortan Cappellari G,Semolic A,et al.Plasma total and unacylated ghrelin predict 5-year changes in insulin resistance[J].Clin Nutr,35(5):1168-1173.
[20]Iwasaki Y,Shimomura K,Kohno D,et al.Insulin Activates Vagal Afferent Neurons Including those Innervating Pancreas via Insulin Cascade and Ca(2+) Influx:Its Dysfunction in IRS2-KO Mice with Hyperphagic Obesity[J].PLoS One,2013,8(6):e67198.
[21]Iwasaki Y,Dezaki K,Kumari P,et al.Ghrelin counteracts insulin-induced activation of vagal afferent neurons via growth hormone secretagogue receptor[J].Neuropeptides,2015(52):55-60.
[22]Date Y,Murakami N,Toshinai K,et al.The role of the gastric afferent vagal nerve in ghrelin-induced feeding and growth hormone secretion in rats[J].Gastroenterology,2002,123(4):1120-1128.
[23]曹超,曾榮,張鵬,等.胃旁路術(shù)對GK大鼠糖代謝影響及其與Ghrelin的關(guān)系[J].世界華人消化雜志,2011,19(26):2768-2771.
[24]Yousseif A,Emmanuel J,Karra E,et al.Differential effects of laparoscopic sleeve gastrectomy and laparoscopic gastric bypass on appetite,circulating acyl-ghrelin,peptide YY3-36 and active GLP-1 levels in non-diabetic humans[J].Obes Surg,2014,24(2):241-252.
[25]Barazzoni R,Semolic A,Cattin MR,et al.Acylated ghrelin limits fat accumulation and improves redox state and inflammation markers in the liver of high-fat-fed rats[J].Obesity,2013,22(1):170-177.
魏曉(1992-),住院醫(yī)師,在讀碩士,主要從事臨床內(nèi)分泌研究?!?/p>
,E-mail:zhiyong8568@163.com。
R587.1
A
1671-8348(2017)30-4300-03
2017-01-27
2017-04-15)