氧化應激水平與肥胖和2型糖尿病的關系

史凌燕

北京市西城區金融街社區衛生服務中心內科,北京 100033

氧化應激水平與肥胖和2型糖尿病的關系

史凌燕

北京市西城區金融街社區衛生服務中心內科,北京 100033

該文采取回顧性分析法,總結氧化應激水平與2型糖尿病的關系、肥胖與2型糖尿病的關系。發現肥胖產生大量游離脂肪酸,對胰島β細胞產生毒性作用；持續性高糖高脂引發體內氧化應激水平增強,介導胰島β細胞凋亡數量增加。氧化應激反應和肥胖都會產生胰島素抵抗作用,是2型糖尿病發病的重要原因。因此,需要嚴格控制體內游離脂肪酸水平和血糖水平,調節食物攝入和消耗達到生理平衡,降低氧化應激水平,減少體內胰島β細胞損傷和凋亡,避免出現胰島素抵抗現象,有利于控制和預防2型糖尿病。

氧化應激水平；肥胖；2型糖尿病

糖尿病已經成為全球公共健康首要關注問題,據研究估計全球約有1億人患有糖尿病,我國糖尿病患者約2 500萬人,其中2型糖尿病高發占我國糖尿病患者90%左右[1]。2型糖尿病發病原因被認為是人體遺傳因素和環境誘導的綜合結果,導致體內胰島素分泌減少和(或)胰島素抵抗[2]。隨著人們生活水平的不斷提高,物質生活得到很大滿足,肥胖人數逐年增加且上升趨勢明顯。肥胖與2型糖尿病發病有關。2型糖尿病患者體內碳水化合物以及脂肪代謝紊亂,體內脂肪的大量堆積,血糖水平保持高水平,使得線粒體能量裝換過程加速。線粒體是活性氧族產生和作用部位,氧化應激反應產生自由基,對胰島β造成損傷[3]。該文研究氧化應激水平和肥胖與2型糖尿病的關系,現將結果總結如下。

1 氧化應激

1.1 氧化應激的定義

氧化應激是指當活性氧族產生過剩和(或)出現代謝障礙,超出內源性抗氧化防御系統消除活性氧族的能力時,多余的活性氧族參與產生氧化生物大分子的過程當中,導致細胞脂質過氧化且損傷細胞內線粒體和溶酶體[4]。

氧化應激包括內源性和外源性兩種,均可導致細胞損傷。活性氧族包括活性氧自由基以及細胞內外能夠產生自由基的各種物質。

1.2 氧化應激與2型糖尿病的關系

1.2.1 氧化應激導致胰島β細胞損傷和胰島素分泌減少 胰島β細胞是一種極易受體內氧化反應損傷和凋亡的細胞。有研究結果顯示,細胞內線粒體產生氧化應激毒素可以直接損傷胰島β細胞。胰島β細胞對活性氧以及活性氮敏感性高,且抗氧化物和超氧化物歧化酶水平較低,是的胰島β細胞容易受到損傷[5]。

活性氧族損傷胰島β細胞通過以下四個方面[6]：(1)體內過量自由基使胰島β細胞膜脂質氧化,使細胞膜流動性和液態型降低,抑制細胞膜上鈉鉀離子泵活性,增加膜的通透性,細胞外鈣離子大量涌入,鈉鈣交換量增多。細胞內鈣離子增加激活線粒體和細胞膜產生炎性介質,加劇胰島β細胞損傷,使胰島素分泌減少。(2)活性氧族影響胰腺十二指腸同源異型盒基因的表達以及該基因活性。(3)胰島β細胞在體內持續性高糖、高脂水平下發生凋亡加速,減少胰島內胰島β細胞團塊。(4)活性氧族會減少體內胰島β細胞跨膜巰基數量,且氧化胰島β細胞跨膜巰基,使其失活,損壞胰島β細胞膜結構和分泌胰島素功能。

1.2.2 氧化應激導致胰島素抵抗 胰島素抵抗是指正常劑量胰島素產生的生物學作用低于正常生物學作用,是機體對胰島素反應靈敏度減低。胰島素抵抗主要表現為胰島素敏感組織攝取體內游離葡萄糖量下降且抑制肝糖原分解輸出的能力不足。體內存在胰島素抵抗時,氧化應激水平明顯提高[7]。

氧化應激可以激活體內炎性物質通路和c-Jun氨基末端激酶通路,干擾胰島素和其受體的結合以及信號傳導,降低胰島素生活活性和生理作用,最終發生胰島素抵抗[8]。炎性信號傳導通路是氧化應激和高糖的細胞內靶點。氧化應激激活炎性信號,調節炎性因子以及合成炎癥有關物質的基因轉錄且蛋白質合成。c-Jun氨基末端激酶通路可以被氧化應激激活,阻止酪氨酸磷酸化的正常進行,從而發生胰島素抵抗。氧化應激激活蛋白激酶等其他反應產生胰島素抵抗。

2 肥胖

2.1 肥胖與2型糖尿病關系

肥胖與2型糖尿病是兩種獨立的疾病。肥胖者不一定出現2型糖尿病,2型糖尿病患者不一定肥胖。但是越來越多的研究結果顯示,肥胖是2型糖尿病發病的獨立危險因素,2型糖尿病發病率與肥胖呈正相關關系。即肥胖程度越嚴重:2型糖尿病發病幾率越大。中度肥胖者發生2型糖尿病比例是同齡正常體重者的4倍,2型糖尿病患者中90%以上伴有肥胖[9]。

2.2 肥胖產生胰島素抵抗

正常體重的維持是在于食物的攝入與消耗達到動態平衡,長期保持一種攝入量大于消耗量使多余能量形成脂肪貯存于體內,導致肥胖。由于攝入量過多引發的肥胖,其體內脂肪組織存儲能量達到一定限度后不能再進行存儲,機體會將脂肪分解為脂肪酸釋放入血,血中游離脂肪酸增多,隨血液轉運至其他器官。

當大量游離脂肪酸轉運入肝臟,肝臟內甘油三酯不斷積聚,使得肝臟葡萄糖大量輸出、肝臟胰島素攝取減少,出現肝臟胰島素抵抗。血液循環中的游離脂肪酸和甘油三酯水平上升,使肌肉內甘油三酯沉積,阻斷胰島素信號傳導。大量游離脂肪酸沉積在胰腺,會誘導胰島素原合成受阻、胰島素釋放量減少以及胰島β細胞凋亡。引發體內各個器官產生胰島素抵抗,且胰島素抵抗反應貫穿于肥胖和2型糖尿病發病的全過程。

2.2.1 肥胖引發糖尿病 肥胖與2型糖尿病發病和病情發展關系緊密。2型糖尿病發病受到遺傳因素、環境因素作用,受到肥胖因素干預后綜合性發病。有研究提出關于肥胖導致2型糖尿病的機理,認為,節儉基因產生于人類史上反復發生的饑荒環境的基因群,基因的表達型就是胰島素抵抗以及胰島素分泌過量,這種基因可以有效將能量存儲于脂肪內,有充足食物的條件下導致肥胖[10]。持續性胰島素分泌過量和胰島素抵抗損傷胰島β細胞,導致細胞分泌胰島素減少或胰島β細胞凋亡,導致2型糖尿病發病。

現階段研究認為,β3腎上腺素能受體基因突變,使得位于6號常染色體的人類肥胖基因表達加強、脂蛋白酯酶基因突變等,都是肥胖引發2型糖尿病發病的重要原因。

從病理生理的角度分析肥胖與2型糖尿病,認為肥胖與2型糖尿病的聯系之處在于胰島素抵抗,胰島素抵抗是發生肥胖和2型糖尿病的共同途徑。肥胖引發胰島素抵抗可能與血液中高濃度游離脂肪酸、腫瘤壞死因子的激活有關系。肥胖發生后特別是中心型肥胖的形成,顯著增加了脂肪分解速率以及脂肪轉換率,生成大量游離脂肪酸進入肝臟內,導致肝臟內的游離脂肪酸氧化增加,抑制肝糖原的利用和消耗,胰島素受體數量和敏感性下調,造成胰島素抵抗。

體內大量的游離脂肪酸隨血液流入肌肉組織中,在肌肉內增加脂肪酸氧化,減少甚至抑制肌肉內和外周組織中糖的氧化,產生外周胰島素抵抗。持續性的高濃度游離脂肪酸對胰島β細胞產生毒性作用。

3 結語

糖尿病發病前胰島素水平和血糖含量可分為3個階段：(1)血糖水平正常,高胰島素血癥代償體內肌肉組織、肝臟等臟器出現胰島素抵抗,胰島素脈沖樣分泌規律破壞,但是胰腺內的胰島β細胞代償性分泌胰島素,維持體內糖耐量正常。(2)體內胰島素水平降低,胰島β細胞分泌胰島素量明顯下降,增加肌糖原分解利用和限制肝糖原輸出功能下降,表現出產后血糖上升且胰島素第一相分泌缺失,糖耐量受損。(3)胰島素水平繼續下降,血糖于進食后和空腹狀態下超出正常范圍,胰島β細胞分泌胰島素失代償或胰島β細胞凋亡,發展為空腹血糖高于正常水平的糖尿病。

肥胖會導致體內大量游離脂肪酸,體內游離脂肪酸過高和高糖環境會誘導體內發生氧化應激反應,產生大量的活性氧族,活性氧族聯合氧化應激會激活體內其他應激通路,最終損傷胰島β細胞并產生體內胰島素抵抗反應。可以認為氧化應激水平導致2型糖尿病發病,需要更加深入研究抗氧化應激反應,改善體內胰島素抵抗并保護胰島β細胞。

該文總結多篇文獻關于氧化應激水平和肥胖與2型糖尿病的關系以及發病的相關聯系。調整飲食結構、適量增加運動、控制體重,必要時采取減肥措施和具有減肥作用的降血糖藥物,有效防治肥胖誘發的2型糖尿病。增加肥胖人群社會干預,宣傳教育肥胖與糖尿病的危險,提高人們的認識,預防肥胖和2型糖尿病。

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R587.1

A

1672-4062(2015)04(b)-0237-02

2015-01-22)

史凌燕(1975.6-),女,北京人,本科,主治醫師,研究方向:內科。