胰岛素抵抗和代谢综合征.ppt

1、胰岛素抵抗和代谢综合征,温州医学院附属第一医院 内分泌代谢病科郑景晨,内 容,胰岛素抵抗概念和发生机制 胰岛素抵抗评估方法 代谢综合征 改善胰岛素抵抗的药物介绍,胰岛素抵抗概念,胰岛素敏感性 胰岛素降低游离葡萄糖浓度的能力 刺激葡萄糖的利用: 肌肉与脂肪 抑制葡萄糖生成: 肝脏 胰岛素敏感性降低 胰岛素抵抗 肌肉与脂肪 肝脏,胰岛素对葡萄糖代谢的主要作用,肝脏： 通过抑制糖异生和糖原分解而阻止肝脏对葡萄糖的合成和肝糖输出。 肌肉与脂肪： 促进葡萄糖在外周组织转运，主要是在骨骼肌，而其他组织相对较少，脂肪仅占外周组织葡萄糖摄取量的1。胰岛素刺激葡萄糖摄取作用是通过肌肉与脂肪细胞膜上的特殊葡萄糖转

2、运蛋白(GluT-4)介导的。,IRSs-PI-3K GLUT4 功能障碍 葡萄糖摄取 葡萄糖利用下降,骨骼肌中胰岛素作用的缺陷,已证实多数糖尿病病人肌肉组织的胰岛素抵抗是因为胰岛素信号链上具有多种缺陷，但胰岛素作用在肌肉方面的主要生化缺陷还不甚清楚。 胰岛素受体结合水平似乎没有任何主要障碍，推测胰岛素抵抗在于受体后水平。 胰岛素对GluT-4蛋白的转位以及刺激葡萄糖磷酸化和己糖激酶的表达均同样下降。,脂肪组织中胰岛素作用的缺陷,游离脂肪酸(FFA)在胰岛素抵抗的发生发展中起了很重要的作用。 FFA被肝和骨骼肌细胞摄取，通过增加肝糖异生和抑制骨骼肌葡萄糖摄取及氧化而拮抗胰岛素作用。 这种现象被

3、称为“脂肪毒性作用”，因此糖尿病也被人称为“糖脂病”。,脂肪组织的内分泌功能,TNF-a,Adiponectin,Adiponutrin,Leptin,Angiotensinogen,Resistin,Plasminogen activator inhibitor (PAI-1),Adipsin (ASP),IL-6,脂肪细胞,脂肪组织（肥胖）和T2DM及动脉粥样硬化,肝脏组织中胰岛素作用的缺陷,2型糖尿病病人的肝脏同样存在胰岛素抵抗。 空腹高血糖主要由于肝脏葡萄糖合成增加所致。,遗传因素,GluT-4的活性改变。 胰岛素受体底物(1RS一1)：IRS-1，IRS-2基因突变。 糖原合成酶 蛋

4、白磷酸酶调节亚单位： P1 3激酶基因突变。,性激素,雄激素影响胰岛素敏感性，并造成胰岛素抵抗：(1)减少肝脏对胰岛素的降解； (2)减少外周组织对胰岛素的结合与降解；(3)高浓度的睾酮可明显降低胰岛素介导的葡萄糖转运和肌肉内糖原的合成；(4)睾酮可引起肌肉形态结构改变与胰岛素敏感性下降有关；(5)睾酮参与体内脂肪分布的调节 。 雌激素具有抗雄激素作用，同时还可调节血脂代谢，升高HDL，降低LDL、三酰甘油、脂蛋白。,胎儿宫内营养不良,胎儿营养不良通过直接影响胰岛素敏感组织肌肉和肝脏的生长和分化，引起胰岛素抵抗。 其原因可能因为胎儿营养不良可减少胰岛素的分泌，导致一些调节胎儿和胎盘代谢的许多激

5、素平衡失调。肾上腺皮质激素、儿茶酚胺和p内腓肽升高具有对抗胰岛素的作用，而甲状腺素、胰岛素、胰岛素样生长因子l则降低。,其他影响胰岛素抵抗的因素,缺乏运动 胰岛素原、31，32裂解胰岛素原 药物 饮食,Banting Award Lecture,Barbara E. Corkey, PhD 波士顿大学医学院肥胖研究中心,高胰岛素血症：是因还是果?,研究领域：营养与代谢调节，脂肪细胞、肝细胞、胰岛细胞的离子通量和信号转导,Dr.Corkey 提出了一个高胰岛素血症与糖尿病关系的假想模型,高胰岛素血症：始动环节？,肥胖和糖尿病,高胰岛素血症,细胞胰岛素分泌过多,多种因素,？,哪些因素能够促进高胰岛

6、素血症发生？,高胰岛素血症可能是引起肥胖和糖尿病的原因,脂类食物 食品添加剂 矿物质 ,问题,1. 促进高胰岛素血症发生的因素及可能的机制？ 刺激细胞过度分泌胰岛素的相关因素 MOG 刺激细胞过度分泌胰岛素的可能机制 2. 防治高胰岛素血症的可能思路？,刺激细胞过度分泌胰岛素的相关因素,Free Fatty Acid (FFA)：游离脂肪酸 Monooleoyl glycerol (MOG)：单油酰基甘油酯 在体内可由甘油三酯/甘油二酯代谢产生 在冰淇淋等食品中，MOG 常被用作乳化剂和防腐剂 人工甜味剂 糖精、阿斯巴甜、三氯蔗糖 铁 柠檬酸铁、硫酸亚铁、转铁蛋白,FFA 能够增加基础状态胰岛

7、素分泌,Deeney et al. Unpublished,体外胰岛培养试验，培养时间为18hr 3G为基础葡萄糖浓度培养状态，10G为高葡萄糖浓度培养状态,胰岛素(ng/7 胰岛/30 分钟),FFA 能够进一步增加高糖刺激的胰岛素分泌,Boden G, et al. Diabetes. 1995;44:1239-42,时间(hr),在健康成人(n=12)中，以持续葡萄糖输注使受试者的血糖维持在8.6 mM 左右，同时输注脂质，造成体内高FFA 状态 FFA 浓度升高能够持续刺激高糖环境下的胰岛素分泌,ISR: 胰岛素分泌率, 46%, 900%,MOG（单油酰基甘油酯） 增加原代培养胰岛基

8、础胰岛素的分泌,Deeney, et al. unpublished,基础葡萄糖浓度状态的原代胰岛培养试验,不只是卡路里！,* P0.05 vs MOG 0 M,MOG: 肠道TG、细胞内DG 分解产物，食品添加剂、乳化剂、防腐剂,人工甜味剂能够增加大鼠的基础胰岛素分泌,Ali Al-saleh Thesis, unpublished,不同血糖状态下的原代胰岛培养试验 3G：为基础葡萄糖浓度；9G，15G均为高葡萄糖浓度,食品加工常用添加剂,铁剂量依赖性地刺激大鼠胰岛素细胞系 (INS-1)和原代胰岛细胞基础和高糖状态的胰岛素分泌,Deeney, et al. unpublished,刺激细胞

9、过度分泌胰岛素的物质,FFA MOG 人工甜味剂 铁,问题,促进高胰岛素血症发生的因素及可能的机制 刺激细胞过度分泌胰岛素的相关因素 MOG 刺激细胞过度分泌胰岛素的可能机制 防治高胰岛素血症的可能思路,胰岛素分泌机制,葡萄糖作用于细胞,线粒体氧化还原反应,ATP ATP/ADP,Ca2+,胰岛素分泌,FFA作用于细胞,长链脂酰CoA,ROS (如H2O2),ATP:三磷酸腺苷 ADP:二磷酸腺苷 ROS:活性氧族,MOG 刺激胰岛素分泌的可能机制,通过增加Ca2+浓度 通过增加ROS 的产生 通过增加LC-CoA 浓度,LC-CoA:长链脂酰辅酶A,可能机制一： Ca 2+途径？ MOG 并

10、不能增加细胞内Ca 2+ 的浓度,Deeney, unpublished,Fura 2 Ratio 提示细胞内Ca2+ 浓度,可能机制二：ROS 途径MOG 能增加细胞内氧化还原产物（ROS）的含量,Ferrante, et al, unpublished,注：Fluirescence，为高特异性超氧化物指示剂,*,ROS 清除剂能够减少MOG 引起的INS-1细胞基础胰岛素高分泌,注： ROS 清除剂，通常也称为抗氧化剂，如NAC (N-乙酰-L半胱氨酸），RES（白藜芦醇）。 2G：基础葡萄糖浓度培养状态；12G：高葡萄糖浓度培养状态。,+MOG 100 M,Deeney, unpubli

11、shed,机制三：长链酯酰辅酶A（ LC-CoA ）途径 MOG 能够代谢为LC-CoA,Deeney et al, unpublished,LC-CoA 进一步增加大鼠细胞 (HIT-T15) 钙离子刺激的胰岛素释放,Deeney, JBC. 2000; 9363-68,注：棕榈酰CoA (palmitoyl CoA) 为16碳的长链辅酶A（LC-CoA）,抑制LC-CoA 能减少高糖刺激的细胞胰岛素分泌,Deeney et al, unpublished,注： Triacsin C 是FFA 代谢产生LC-CoA 的阻断剂 0G 为不含糖培养状态，10G 为高葡萄糖培养状态，A表示 tri

12、acsin C 浓度为0.,MOG 刺激细胞过度分泌胰岛素的机制：,通过增加细胞内Ca 2+浓度,通过增加LC-CoA 浓度,通过增加ROS 的产生,主要内容,促进高胰岛素血症发生的因素及可能的机制 刺激细胞过度分泌胰岛素的相关因素 MOG 刺激细胞过度分泌胰岛素的可能机制 防治高胰岛素血症的可能思路,二氮嗪治疗 减少胰岛素分泌 胃旁路手术 可降低胰岛素浓度 治愈部分2型糖尿病和IGT 患者 降脂治疗 降低MOG、FFA、LC-CoA 浓度，减少胰岛素释放,防治高胰岛素血症可能的治疗思路,最后，Dr. Corkey 给年轻研究者的一些建议,进一步验证和完善模型系统 转化为临床研究 跳出固定思维

13、 挑战现有观点 勇于追求自己的想法,胰岛素抵抗与其他疾患的关系,胰岛素抵抗和高血压,胰岛素抵抗和高血压： 胰岛素抵抗状态下胰岛素水平的升高可使血压发生改变。包括肾脏水钠潴留的增加，细胞膜上Na+H泵活性的加强，这些作用使细胞内钠离子的浓度升高，同时细胞内钙离子的浓度亦升高并致血管平滑肌的收缩增加。这样一来就相应增加了外周血管的阻力使舒张压升高。胰岛素水平的升高同样可能作用于下丘脑的腹侧正中区域，刺激交感神经系统的活性使血压升高。这一论点已在高血压的肥胖病人中得以证实。,目前研究表明，胰岛素抵抗与高胰岛素血症导致高血压可能与以下机制有关。1 肾脏水钠储留增加:高胰岛素血症可增加肾脏钠的重吸收和细

14、胞内Na+，Ca+浓度，使去甲肾上腺素对血管活性增加，因此产生强大的缩血管效应。 2 有关研究发现高胰岛素血症可增加交感神经活性，促进肾小管的重吸收，心输出量增多和外周血管阻力增加，且随儿茶酚胺分泌增加，可促进氨基酸的吸收和胆固醇进入血管平滑肌，直接或间接促进血管平滑肌肥厚，以致管腔狭窄，从而导致血压升高。 3胰岛素影响细胞膜钠钾泵和钙泵活性:胰岛素抵抗存在时上述两泵活性下降，血管平滑肌细胞由于这些泵活性下降而使细胞内钠及(或)钙含量增加，从而使血管壁紧张性及对血管收缩物质反应性亦都增加，导致血压升高。 4 血管平滑肌细胞的增殖:胰岛素是一种很强的促细胞增殖因子，可刺激血管壁细胞增殖，使血压升

15、高。 5 增加缩血管物质对血管的敏感性及降低舒血管物质的敏感性。,文迪雅在非糖尿病原发高血压人群的降血压作用 (文迪雅8mg/日,n=80 ),文迪雅在非糖尿病原发高血压人群的降血压作用是否有临床应用价值,为期3-5年的临床试验荟萃分析 SBP 下降10-12mmHg DBP 下降5-6 mmHg 致死,非致死脑卒中下降38% 心血管事件死亡下降21% 充血性心衰下降52% A rch Intern Med,1993 J Am Coll Cardiol ,1996,二甲双胍治疗高血压的研究,70例随机分两组，治疗组45例，对照组25例，两组年龄性别经X2检验无显著差异。两组BMI、血脂水平及基

16、础血压水平、心率经T检验无显著差异。对照组用常规降压药物、调脂药物、阿司匹林和强化生活干预。治疗组在上述治疗基础上加用格华止500毫克，每日2次-3次。 疗效判定标准：显效 血压130/85mmHg；有效 血压140/90mmHg； 无效 140/90mmHg。 治疗结束时检测空腹和餐后2h血糖及胰岛素水平。 IR判定采用胰岛紊敏感性指数(ISI)， ISI=ln1(FPGxFINs)。,治疗组与对照组降压疗效 组别 显效数() 有效数() 无效效() 总有效数() 治疗组(45例) 35例(7778) 6例(1333) 4例(889) l l例(911l) 对照组(25例) 11例(4400

17、) 6例(2400) 8例(3200) 17例(6800) 注：两组比较，P005,治疗后FPG、PPG、FINS、PINS、ISI、SBP、DBP变化,治疗后 FPG PPG FINS PINS 治疗组 4.980.58 6.150.57* 12.153.08* 33.837.56* 对照组 5.180.46 7.480.48 20.224.28 78.9211.82 治疗后 ISI SBP DBP 治疗组 -4.100.23* 126.510.4* 80.87.1* 对照组 -4.680.30 13910.9 91.29.7 *P005,胰岛素抵抗与脂肪肝,脂肪一胰岛内分泌轴 ：以胰岛素和

18、瘦素为中介，在脂肪组织和胰岛B细胞之间建立的一个双向反调节环 。 当正常脂肪-胰岛内分泌轴的反馈机制破坏，不能有效地介导防御反应与缺陷性反应相互关联的适应性改变、实现脂肪稳态与能量稳态的相互关联、脂肪毒性与葡萄糖毒性的关联，导致胰岛素抵抗引起的脂肪在肝细胞内积累、线粒体功能异常、氧化障碍及脂质过氧化，造成单纯性脂肪肝、非酒精性脂肪性肝炎和脂肪性肝硬化的序贯性发生。,NAFLD的概述,基本概念：一种与遗传易感性和胰岛素抵抗密切相关的获得性代谢应激性肝损伤。 诊断依据：肥胖和/或代谢紊乱患者，影像学发现弥漫性脂肪肝和/或不明原因的肝酶持续异常。 明确诊断：通常需除外过量饮酒和其他明确可导致脂肪肝的

19、损肝因素。 疾病谱：包括单纯性脂肪肝（NAFL）、非酒精性脂肪性肝炎（NASH）及其相关肝硬化和肝癌。,胰岛素抵抗与脂肪肝,脂肪细胞膜上受体对胰岛素敏感性下降，导致抗脂解作用减弱，产生大量游离脂肪酸两个去向：释放入血，导致血FFA水平升高， 肝内脂肪沉积导致脂肪肝。 脂蛋白脂酶是胰岛素依赖酶，该酶活性下降，TG分解减慢，导致肝脏脂酶活性增高对HDL分解加强，导致HDL水平下降。 LDL受体活性下降：胰岛素对LDL和其受体结合及LDL摄取起调节作用。,李萍，PROGESS IN MODERN BIOMEDICINE，2007，VOL.7，NO.12：1908-1910,流行病学研究显示，NAFL

20、D与肥胖、糖耐量异常(IGT)和糖尿病、血脂异常、高血压、高胰岛素血症以及高瘦素血症等因素密切相关。,瘦素及瘦素抵抗的作用,瘦素可直接调节脂肪代谢(独立于它在中枢神 经系统的功能)。 瘦素能削弱胰岛素的生物效应。调节胰岛素 的分泌和组织对胰岛素的反应。 瘦素刺激糖原生成，抑制糖原分解，刺激糖异生及糖的转运和更新，与胰岛素营养因子作用相似。 它还激活细胞内胰岛素信号发送途径，但也抑制胰岛素刺激的其他信号蛋白的磷酸化。 瘦素与其他细胞因子相互作用，影响炎症反应，使肝脂肪 贮积发展为脂肪性肝炎。,胰岛素抵抗和高甘油三酯血症,胰岛素抵抗和高甘油三酯血症 许多研究者揭示了高三酯甘油血症与胰岛素抵抗紧密相

21、联。胰岛素抵抗病人的高甘油三酯血症，部分是由于肝脏甘油三酯合成增加而致的VLDL-甘油三酯的过量输出，另一原因则可能是脂蛋白C的合成增加。脂蛋白C可以干扰作用于VLDL-甘油三酯水解的脂蛋白脂酶的活性，同时又干扰肝细胞膜上LDL受体对VLDL残质的摄取。,胰岛素抵抗和高甘油三酯血症,多数高三酰甘油血症的病人可伴有凝血系统的异常。根据Miller的观点，这些异常包括： (1)激活内皮细胞，促进凝血酶的生成及纤维蛋白的合成； (2)促进LDL的氧化以活化巨噬细胞； (3)加强血小板的聚集，以利小血栓的形成； (4)激活强有力的促凝血因子即因子； (5)增加因子X、因子和凝血酶原的水平； (6)增加

22、血浆纤溶酶原激活物抑制剂(PAI-1)的浓度，致血浆纤溶活性降低。Miller推测这些改变在粥样斑块的形成及当斑块破裂时血栓大小的增加中起作用。有报道胰岛素抵抗时有类似的凝血系统改变。,胰岛素增敏剂指征,NAFLD合并下列之一 T2DM、糖耐量损害、空腹血糖增高、内脏型肥胖 两类药物 胰岛素受体激活剂：肝性IR 二甲双胍 过氧化物酶体增殖物激活受体（PPAR）激动剂：周围型IR 噻唑烷二酮类（TZDS）：吡格列酮、罗格列酮,2型糖尿病与代谢综合征,代谢综合征是心血管疾病的重要危险因素 代谢综合征的组份中包括IGT和或IFG以及糖尿病本身 2型糖尿病已经被认为是冠心病的等危症 代谢综合征确切的诊

23、断标准（目前有的仅仅是不同组织发布的工作定义）和具体病理生理学机制目前还不明确，需要进一步研究,2型糖尿病,是胰岛素抵抗综合征的（重要）内容之一?! 胰岛素抵抗综合征的晚期! 囊括胰岛素抵抗的几乎全部内容! 2型糖尿病两个阶段发病模式(Pima Indian) NGT IGT DM Insulin Resistance Beta-cell defects,DISTRIBUTION OF T2DM IN SUBJECTS WITH DIFFERENT INSULIN SENSITIVITY,Insulin resistant 75%,Insulin resistant 64%,Insulin s

24、ensitive 25%,Insulin sensitive 36%,Non-intervention,Intervention,2型糖尿病治疗胰岛素增敏剂的使用应贯穿于胰岛素抵抗(包括2型糖尿病)治疗全程,胰岛素抵抗程度(胰岛素敏感性)的评估,胰岛素抵抗是代谢综合征的核心，但临床医师如何定性、定量地评定病人有无胰岛素抵抗并非易事，因为胰岛素抵抗是指机体胰岛素介导的葡萄糖代谢能力减退，然机体对葡萄糖的代谢不仅受靶组织对胰岛素反应敏感程度的影响，而且受胰岛B细胞胰岛素分泌功能的影响。因此，若要评估胰岛素抵抗程度尚需结合机体胰岛B细胞胰岛素分泌功能状况。,胰岛素钳夹技术(又称C1amp),公认的当

25、前测定胰岛素抵抗的“金标准” 钳夹技术由De Fronzo于1979年创立， 方法：经同时静脉输注葡萄糖和人胰岛 素，使体内胰岛素达到某种特殊浓度以纠正胰岛素缺乏，同时调整葡萄糖输入速度使血葡萄糖水平稳定在448504 mmolL，频繁取血测定血糖及胰岛素值2h，计算稳态情况下单位体表面积(或每公斤代谢体重)每分钟代谢葡萄糖的量。,Clamp,判断：血浆胰岛素浓度接近100uUml时维持正常血糖所需的外源性葡萄糖量不足150mg(m2min)时称胰岛素抵抗。 优点：它以同时输入外源性葡萄糖及胰岛素的方法避免了“内源性胰岛素”(如在糖尿病病人)及“低血糖”(如在胰岛素耐量试验中)对胰岛素敏感性的

26、影响，成为在糖耐量正常、糖耐量减低及糖尿病人群均可信赖的技术。 缺点：此方法费时费力，是一种介人性的操作且价格昂贵，限制了其在大规模临床研究中的应用。,微小模型方法(minimal model method),由Bergman等建立的一种测定胰岛素敏感性的方法，可同步测定机体的胰岛素抵抗程度(胰岛素敏感性指数)和葡萄糖自身代谢效能(即机体葡萄糖本身具有的不依赖外周胰岛素浓度的改变而增加对葡萄糖摄取利用的能力)。 该法从最初的采血32次至改良后12次，操作简便，与钳夹技术有着非常好的相关性，在科研中应用较为广泛。与任何涉及静脉葡萄糖耐量的胰岛素敏感性测定方法一样，微小模型技术需有足够的内源性胰岛

27、素分泌才能准确评价胰岛素敏感性。,FSIVGTT,在胰岛素分泌功能受损的个体中，是胰岛素缺乏而非胰岛素抵抗使葡萄糖清除率下降，此模型会低估胰岛素敏感性。故于1986年增加了甲苯磺丁脲的推注，以刺激内源性胰岛素的分泌，但对于2型糖尿病病人尤其是病程较长且血糖未能很好控制者，往往以胰岛B细胞分泌功能缺陷，甚至缺失为主，此时甲苯磺丁脲并不能刺激机体胰岛素分泌，于是在1990年又进行改良，于FSIVGTT中第20分钟时推注人胰岛素拟准确评估胰岛素敏感性指数。微小模型方法 不仅能测定胰岛素抵抗程度，同时尚能评价机体胰岛B细胞的分泌功能。,血胰岛素浓度水平,在非糖尿病人群空腹血胰岛素是很好的胰岛素敏感性指数，与葡萄糖钳夹测定M值密切相关(ro7一o8)，但在糖尿病人群，由于胰岛素分泌缺乏，此时降低了的空腹血胰岛素水平不能代表胰岛素抵抗程度。,Homa模型胰岛素抵抗指数(HomaIR),Homa模型是基于血糖和胰岛素在不同器官(包括胰腺、肝脏和外周组织)的相互影响而建立的数学模型。 该模型仅用空腹血糖和胰岛素值即能评价胰岛素抵抗程度(HomaIR)和B细胞功能(HomaIS） 。 19