氧化应激在2型糖尿病中的作用

2型糖尿病是影响人们的主要健康问题,无论其性别、种族或社会经济背景如何。在2型糖尿病中,人的身体在饭后停止对胰岛素的有效反应。这种脱敏发生在细胞水平。

正常情况下,作为对胰岛素的反应,细胞会将更多的葡萄糖转运蛋白(GLUT4)移动到细胞膜上,从血液中提取葡萄糖。这种机制可以确保细胞获得人体摄入的糖分,而不是将其留在血液中。

图1所示。胰岛素受体信号通路包括ROS的影响。正常的途径是从胰岛素结合并激活胰岛素受体开始的。受体随后激活胰岛素受体底物-1 (IRS-1),进而激活磷酸肌苷激酶(PI3激酶),开启增加细胞膜中GLUT4的信号通路,从而降低血糖水平。相反,胰岛素受体的过度刺激诱导PI3激酶通过Rac GTPase激活NADPH氧化物(NOX4)。游离脂肪酸也能激活NOX4。NOX4产生氧化剂-活性氧(ROS),刺激两个主要途径。一种是P38 MAP激酶(P38 MAPK)和核因子kB (NF-kB)介导的细胞应激途径。另一种途径是通过酪蛋白激酶2 (CK-2)激活的逆转录复合体的作用诱导GLUT4转运体的破坏。

当血液中的葡萄糖过量时,会产生更多的胰岛素使血糖水平恢复正常。胰岛素反应的反复增加开启了产生氧化剂和自由基的第二种机制——活性氧(ROS)。这些分子对细胞有害,但它们也起着细胞信使的作用。作为对反复过量胰岛素的反应,氧化剂告诉细胞减少细胞膜中GLUT4的数量。因此,细胞失去了对胰岛素的敏感性。

肥胖加重了这个问题。过多的脂肪会引起全身炎症,增加氧化应激。游离脂肪酸也会从脂肪中释放出来,参与ROS的产生。有趣的是,当体内脂肪总量较低时,脂肪也会分泌一种叫做脂联素的抗炎化合物。因此,适当的体重维持对胰岛素敏感性很重要,部分原因是高脂联素水平。

抗氧化剂,如维生素C和维生素E已经显示出改善胰岛素敏感性甚至逆转2型糖尿病的希望。它们直接对抗细胞中产生的氧化剂。在最近的研究中,维生素C和维生素E在改善胰岛素敏感性方面表现出色。类黄酮,植物色素化合物,也有抗氧化剂的作用。这些抗氧化剂包括维生素C和维生素E在水果和蔬菜中含量丰富。因此,健康和多样化的饮食,低糖和丰富的抗氧化剂可以提供特殊的保护,防止氧化,同时保持适当的体重。

Samantha Hurrle, Walter H. Hsu
美国爱荷华州艾姆斯市爱荷华州立大学生物医学科学系

出版

胰岛素抵抗中氧化应激的病因学。
Hurrle S, Hsu WH
2017年10月

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