胰岛素有什么作用?代谢调节、生长调节!

胰岛素是体内促进代谢、调节血糖水平的主要激素。了解胰岛素作用是理解胰岛素抵抗的基础。在进一步阐述胰岛素抵抗之前有必要简单回顾一下胰岛素的作用。胰岛素作为重要的调节蛋白,其生成主要来自胰腺胰岛细胞团中的β细胞,虽然也有胰腺外胰岛素生成来源的报道(如脑细胞),但并非体内胰岛素的主要来源。胰岛素蛋白在细胞内经过合成、修饰、存储最后释放入血。循环中的胰岛素与其靶器官细胞上的胰岛素受体结合后产生一系列的生物学效应。胰岛素的重要生物效应分为两大类。

胰岛素有什么作用

代谢调节作用

主要通过细胞内的IRS/ PI3K/AKt代谢信号途径行使这一功能。主要表现为:

1)对糖代谢的作用:胰岛素促进组织细胞对葡萄糖的摄取及利用;加速糖原的合成;抑制糖异生并促进葡萄糖转变为脂肪酸储存于脂肪组织中。

2)对脂肪代谢的作用:胰岛素促进脂肪酸及甘油三酯的形成并储存于脂肪细胞中,同时抑制脂肪酶活性,减低脂肪分解。

3)对蛋白质代谢的作用:对蛋白质合成各环节上均有促进作用,可促进细胞膜对氨基酸的摄取,促进细胞核及核糖体上转录翻译过程,还可抑制蛋白质分解和糖异生作用。

从胰岛素对以上三大物质代谢作用看,其代谢作用的核心是促进合成。其整体作用是使血糖水平下降。其外周主要靶器官为肝脏、骨骼肌及脂肪组织。通过调节三大组织细胞代谢功能维持血糖水平的恒定。

4)胰岛细胞本身:胰岛β细胞上同样存在胰岛素受体,经过受体底物2的激活,通过PI3K 和RAS两条信号通路信号维持β细胞的增殖;另外,β细胞上还存在着GLP-1受体,通过GLP-1的作用可以提高抵御β细胞凋亡的能力。这两条途径保证β细胞的存活和功能。

5)胰岛素的中枢作用:胰岛素现已被认为是向大脑摄食中枢传递信号的物质之一。胰岛素向中枢传递体内能量代谢信息,从而调节体重,使机体适应当时的生理状况。对许多种属生物体的研究已证实,胰岛素可经血-脑屏障进入中枢神经系统。免疫组化证实,在下丘脑摄食中枢区域内存在丰富的胰岛素受体,酪氨酸激酶及胰岛素受体底物-1的阳性染色。因脑细胞对葡萄糖利用是非胰岛素介导的,既往一直认为胰岛素对神经系统并无重要作用。但这一观点近来受到挑战。通过插管向脑部滴注胰岛素可见抑制摄食、抑制脂肪组织堆积、体重下降的作用。这一作用发生较缓慢,一般在6小时后发生,24小时到7天时最明显。胰岛素在中枢神经系统的这一表现提示我们,其中枢作用与外周作用可能相反,使代谢趋于负平衡,表现为分解激素的作用。进一步实验研究表明,胰岛素的中枢作用并非如此简单。如果在事先限食,体重减轻的动物脑内输入胰岛素,其作用则是促进摄食,使体重上升。

关于中枢内胰岛素的来源有两种观点:即自身合成途径和外周转运途径。Havrankova观察到遗传性肥胖大鼠(高胰岛素血症模型)和链脲佐菌素(Streptozotocin)糖尿病鼠(低胰岛素血症模型),其脑内胰岛素浓度不变,说明中枢胰岛素水平不受外周胰岛素水平的影响。脑组织胰岛素浓度远远大于外周组织,且各脑区的胰岛素与胰岛素受体的含量不完全一致,因而认为中枢能自身合成胰岛素。直接的证据来自神经细胞的胰岛素mRNA的发现,应用免疫组化和原位杂交的方法,证实人和胚胎大鼠脑神经组织中确有胰岛素的存在。总之两种途径各有证据,但某单一途径难以全面概括脑内胰岛素的来源,可能是两种途径并存。

30多年前Posner等报道了125I-Ins能与动物脑膜专一结合,从而开始了脑内胰岛素受体的研究。Karrankova证明胰岛素受体广泛存在于大鼠中枢神经的各个区域,其分布不均匀,与胰岛素的分布不完全一致,嗅球胰岛素受体浓度最高,大脑皮质和海马次之,然后是下丘脑、杏仁体、隔核等,而小脑、丘脑含量较少,垂体最少。Hill等用放射自显影技术证实嗅球和脉络丛及边缘系统富含胰岛素受体。Unger等用免疫沉淀法测定胰岛素受体较高的几个脑区依次为:嗅球、下丘脑、中间隆起、僵核、丘脑底核、大脑皮层,而基底节和大部分丘脑几乎没有胰岛素受体。总之,脑内胰岛素受体分布广泛,大多数实验报道嗅球、下丘脑、大脑皮层、海马、杏仁核、室周器官、脑干和小脑密度较高,而下丘脑胰岛素受体主要密集于弓状核、视上核和背内侧核。原位杂交证实脑内存在胰岛素受体mRNA,说明中枢能自身合成胰岛素受体。

脑胰岛素受体具有与外周靶组织胰岛素受体相类似的亚基组成,即α2β2。但其α、β亚基均比肝细胞和脂肪细胞的胰岛素受体的亚基稍小,因而脑内胰岛素受体的分子量要小一些。中枢和外周胰岛素受体的mRNA构成并无差别,其差异来源于α 和β亚基的糖基化位点的数目、寡糖的位置和糖链的长短不同。脑内胰岛素受体实际上代表了胰岛素受体的一个结构和功能亚型,有人称之为脑型受体(brain subtype)。脊髓胰岛素受体与脑胰岛素受体的特性基本一致。

生长调节作用

胰岛素另一个重要的生理作用。胰岛素是一种促有丝分裂肽,不仅能刺激培养的神经细胞和神经胶质细胞的酶活性及核酸和蛋白质的合成,而且能促进小鼠胚胎的脑细胞培养物的神经元再生,还可以促进神经元的突触的分化和成熟。有人推测,中枢神经系统胰岛素的促生长效应可能来自于它与IGF-1受体的相互作用,这也可能解释脑发育过程中只有胰岛素含量的逐渐下降,而没有胰岛素受体的变化。正如Devaskar报道,兔脑发育过程中胰岛素受体的表达没有明显的改变。那么胰岛素在成熟神经系统内的作用又如何呢?有人提出它可能与神经修复和营养有关,有待深入研究。

随着胰岛素抵抗作为众多疾病发生的公共机制被认同,胰岛素的这一调节作用的研究也逐渐受到重视。胰岛素通过细胞内的Shc/Ras/MAPK信号传导途径,通过调节基因转录和细胞增殖实现这一功能。胰岛素亦对血管平滑肌与内皮生理活动有一定作用。胰岛素可促进内皮细胞释放一氧化氮,对平滑肌起到舒张的作用。关于胰岛素作用的研究表明其作用的重要与复杂性。胰岛素的多作用位点及参与调节胰岛素分泌的众多因素使得产生胰岛素抵抗的机制复杂化。

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