氧化应激水平与肥胖和2型糖尿病的关系

史凌燕

北京市西城区金融街社区卫生服务中心内科,北京 100033

氧化应激水平与肥胖和2型糖尿病的关系

史凌燕

北京市西城区金融街社区卫生服务中心内科,北京 100033

该文采取回顾性分析法,总结氧化应激水平与2型糖尿病的关系、肥胖与2型糖尿病的关系。发现肥胖产生大量游离脂肪酸,对胰岛β细胞产生毒性作用；持续性高糖高脂引发体内氧化应激水平增强,介导胰岛β细胞凋亡数量增加。氧化应激反应和肥胖都会产生胰岛素抵抗作用,是2型糖尿病发病的重要原因。因此,需要严格控制体内游离脂肪酸水平和血糖水平,调节食物摄入和消耗达到生理平衡,降低氧化应激水平,减少体内胰岛β细胞损伤和凋亡,避免出现胰岛素抵抗现象,有利于控制和预防2型糖尿病。

氧化应激水平；肥胖；2型糖尿病

糖尿病已经成为全球公共健康首要关注问题,据研究估计全球约有1亿人患有糖尿病,我国糖尿病患者约2 500万人,其中2型糖尿病高发占我国糖尿病患者90%左右[1]。2型糖尿病发病原因被认为是人体遗传因素和环境诱导的综合结果,导致体内胰岛素分泌减少和(或)胰岛素抵抗[2]。随着人们生活水平的不断提高,物质生活得到很大满足,肥胖人数逐年增加且上升趋势明显。肥胖与2型糖尿病发病有关。2型糖尿病患者体内碳水化合物以及脂肪代谢紊乱,体内脂肪的大量堆积,血糖水平保持高水平,使得线粒体能量装换过程加速。线粒体是活性氧族产生和作用部位,氧化应激反应产生自由基,对胰岛β造成损伤[3]。该文研究氧化应激水平和肥胖与2型糖尿病的关系,现将结果总结如下。

1 氧化应激

1.1 氧化应激的定义

氧化应激是指当活性氧族产生过剩和(或)出现代谢障碍,超出内源性抗氧化防御系统消除活性氧族的能力时,多余的活性氧族参与产生氧化生物大分子的过程当中,导致细胞脂质过氧化且损伤细胞内线粒体和溶酶体[4]。

氧化应激包括内源性和外源性两种,均可导致细胞损伤。活性氧族包括活性氧自由基以及细胞内外能够产生自由基的各种物质。

1.2 氧化应激与2型糖尿病的关系

1.2.1 氧化应激导致胰岛β细胞损伤和胰岛素分泌减少 胰岛β细胞是一种极易受体内氧化反应损伤和凋亡的细胞。有研究结果显示,细胞内线粒体产生氧化应激毒素可以直接损伤胰岛β细胞。胰岛β细胞对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较低,是的胰岛β细胞容易受到损伤[5]。

活性氧族损伤胰岛β细胞通过以下四个方面[6]：(1)体内过量自由基使胰岛β细胞膜脂质氧化,使细胞膜流动性和液态型降低,抑制细胞膜上钠钾离子泵活性,增加膜的通透性,细胞外钙离子大量涌入,钠钙交换量增多。细胞内钙离子增加激活线粒体和细胞膜产生炎性介质,加剧胰岛β细胞损伤,使胰岛素分泌减少。(2)活性氧族影响胰腺十二指肠同源异型盒基因的表达以及该基因活性。(3)胰岛β细胞在体内持续性高糖、高脂水平下发生凋亡加速,减少胰岛内胰岛β细胞团块。(4)活性氧族会减少体内胰岛β细胞跨膜巯基数量,且氧化胰岛β细胞跨膜巯基,使其失活,损坏胰岛β细胞膜结构和分泌胰岛素功能。

1.2.2 氧化应激导致胰岛素抵抗 胰岛素抵抗是指正常剂量胰岛素产生的生物学作用低于正常生物学作用,是机体对胰岛素反应灵敏度减低。胰岛素抵抗主要表现为胰岛素敏感组织摄取体内游离葡萄糖量下降且抑制肝糖原分解输出的能力不足。体内存在胰岛素抵抗时,氧化应激水平明显提高[7]。

氧化应激可以激活体内炎性物质通路和c-Jun氨基末端激酶通路,干扰胰岛素和其受体的结合以及信号传导,降低胰岛素生活活性和生理作用,最终发生胰岛素抵抗[8]。炎性信号传导通路是氧化应激和高糖的细胞内靶点。氧化应激激活炎性信号,调节炎性因子以及合成炎症有关物质的基因转录且蛋白质合成。c-Jun氨基末端激酶通路可以被氧化应激激活,阻止酪氨酸磷酸化的正常进行,从而发生胰岛素抵抗。氧化应激激活蛋白激酶等其他反应产生胰岛素抵抗。

2 肥胖

2.1 肥胖与2型糖尿病关系

肥胖与2型糖尿病是两种独立的疾病。肥胖者不一定出现2型糖尿病,2型糖尿病患者不一定肥胖。但是越来越多的研究结果显示,肥胖是2型糖尿病发病的独立危险因素,2型糖尿病发病率与肥胖呈正相关关系。即肥胖程度越严重:2型糖尿病发病几率越大。中度肥胖者发生2型糖尿病比例是同龄正常体重者的4倍,2型糖尿病患者中90%以上伴有肥胖[9]。

2.2 肥胖产生胰岛素抵抗

正常体重的维持是在于食物的摄入与消耗达到动态平衡,长期保持一种摄入量大于消耗量使多余能量形成脂肪贮存于体内,导致肥胖。由于摄入量过多引发的肥胖,其体内脂肪组织存储能量达到一定限度后不能再进行存储,机体会将脂肪分解为脂肪酸释放入血,血中游离脂肪酸增多,随血液转运至其他器官。

当大量游离脂肪酸转运入肝脏,肝脏内甘油三酯不断积聚,使得肝脏葡萄糖大量输出、肝脏胰岛素摄取减少,出现肝脏胰岛素抵抗。血液循环中的游离脂肪酸和甘油三酯水平上升,使肌肉内甘油三酯沉积,阻断胰岛素信号传导。大量游离脂肪酸沉积在胰腺,会诱导胰岛素原合成受阻、胰岛素释放量减少以及胰岛β细胞凋亡。引发体内各个器官产生胰岛素抵抗,且胰岛素抵抗反应贯穿于肥胖和2型糖尿病发病的全过程。

2.2.1 肥胖引发糖尿病 肥胖与2型糖尿病发病和病情发展关系紧密。2型糖尿病发病受到遗传因素、环境因素作用,受到肥胖因素干预后综合性发病。有研究提出关于肥胖导致2型糖尿病的机理,认为,节俭基因产生于人类史上反复发生的饥荒环境的基因群,基因的表达型就是胰岛素抵抗以及胰岛素分泌过量,这种基因可以有效将能量存储于脂肪内,有充足食物的条件下导致肥胖[10]。持续性胰岛素分泌过量和胰岛素抵抗损伤胰岛β细胞,导致细胞分泌胰岛素减少或胰岛β细胞凋亡,导致2型糖尿病发病。

现阶段研究认为,β3肾上腺素能受体基因突变,使得位于6号常染色体的人类肥胖基因表达加强、脂蛋白酯酶基因突变等,都是肥胖引发2型糖尿病发病的重要原因。

从病理生理的角度分析肥胖与2型糖尿病,认为肥胖与2型糖尿病的联系之处在于胰岛素抵抗,胰岛素抵抗是发生肥胖和2型糖尿病的共同途径。肥胖引发胰岛素抵抗可能与血液中高浓度游离脂肪酸、肿瘤坏死因子的激活有关系。肥胖发生后特别是中心型肥胖的形成,显著增加了脂肪分解速率以及脂肪转换率,生成大量游离脂肪酸进入肝脏内,导致肝脏内的游离脂肪酸氧化增加,抑制肝糖原的利用和消耗,胰岛素受体数量和敏感性下调,造成胰岛素抵抗。

体内大量的游离脂肪酸随血液流入肌肉组织中,在肌肉内增加脂肪酸氧化,减少甚至抑制肌肉内和外周组织中糖的氧化,产生外周胰岛素抵抗。持续性的高浓度游离脂肪酸对胰岛β细胞产生毒性作用。

3 结语

糖尿病发病前胰岛素水平和血糖含量可分为3个阶段：(1)血糖水平正常,高胰岛素血症代偿体内肌肉组织、肝脏等脏器出现胰岛素抵抗,胰岛素脉冲样分泌规律破坏,但是胰腺内的胰岛β细胞代偿性分泌胰岛素,维持体内糖耐量正常。(2)体内胰岛素水平降低,胰岛β细胞分泌胰岛素量明显下降,增加肌糖原分解利用和限制肝糖原输出功能下降,表现出产后血糖上升且胰岛素第一相分泌缺失,糖耐量受损。(3)胰岛素水平继续下降,血糖于进食后和空腹状态下超出正常范围,胰岛β细胞分泌胰岛素失代偿或胰岛β细胞凋亡,发展为空腹血糖高于正常水平的糖尿病。

肥胖会导致体内大量游离脂肪酸,体内游离脂肪酸过高和高糖环境会诱导体内发生氧化应激反应,产生大量的活性氧族,活性氧族联合氧化应激会激活体内其他应激通路,最终损伤胰岛β细胞并产生体内胰岛素抵抗反应。可以认为氧化应激水平导致2型糖尿病发病,需要更加深入研究抗氧化应激反应,改善体内胰岛素抵抗并保护胰岛β细胞。

该文总结多篇文献关于氧化应激水平和肥胖与2型糖尿病的关系以及发病的相关联系。调整饮食结构、适量增加运动、控制体重,必要时采取减肥措施和具有减肥作用的降血糖药物,有效防治肥胖诱发的2型糖尿病。增加肥胖人群社会干预,宣传教育肥胖与糖尿病的危险,提高人们的认识,预防肥胖和2型糖尿病。

[1] 陈海春,李迅,李健榕.运动对青年女性肥胖者机体氧化应激水平及相关因素的影响[J].成都体育学院学报,2012,37(2):86-90.

[2] 张颖莹,庄守纲,李晓琚,等.肥胖对糖尿病肾病患者体内氧化应激系统的影响及相关因素分析[J].中华全科医师杂志,2013,12(10):820-823.

[3] 沈兴平,李娟,严钟德.肥胖2型糖尿病患者血清E- 选择素水平与氧化应激的关系[J].中国病理生理杂志,2006,22(10):2040-2043.

[4] 张惠英,李瑞,杜雪雪.2 型糖尿病的相关影响因素及铁营养与氧化应激水平的相关性研究[J].中国全科医学,2013,16(7):2343-2346.

[5] 雷海燕,顾萍,邵加庆,等.血清铁蛋白与2 型糖尿病及其相关危险因素的关系[J].中国全科医学,2010,13(1):36．

[6] 刘冯,莫东华,刘智屏,等.可溶性转铁蛋白受体在急性溶血性贫血诊断中的意义[J].中国全科医学,2010,13(5):1528．

[7] Brewer GJ.R isks of copper and iron toxicity during aging in humans [J]. Chem R es Toxicol,2010,23(2):319-326．

[8] 卫生部疾病控制司、中华医学会糖尿病学分会. 中国糖尿病防治指南(试行本) [J].中国慢性病预防与控制,2004,12(6):283-285．

[9] 李爱琴,陆环,徐文静,等.氧化应激与2型糖尿病的研究进展[J].现代生物医学进展,2010,10(12):2371-2378.

[10] 赵娜,马建.肥胖2型糖尿病的发病机制初探[J].医学与哲学,2012,23(11):40-42.

R587.1

A

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

2015-01-22)

史凌燕(1975.6-),女,北京人,本科,主治医师,研究方向:内科。