内分泌

Diabetologia:高压氧可快速改善2型糖尿病患者的组织特异的胰岛素敏感性和线粒体容量

作者:佚名 来源:MedSci梅斯 日期:2022-10-06
导读

          背景:各种研究表明,氧化应激和胰岛素抵抗之间存在因果关系,胰岛素抵抗是二型糖尿病的早期标志。事实上,与胰岛素抵抗发展相关的机制不仅包括脂毒性和低度炎症,还包括受损的肌肉线粒体功能。在肥胖人群中,全身(外周)胰岛素抵抗也与白色脂肪组织(WAT)缺氧、炎症和氧化应激呈正相关,所有这些都代表了二型糖尿病发病过程中的初始异常。然而,根据促有丝分裂的概念,低剂量活性氧(ROS)不仅导致氧化应激糖尿病,而且可能作为信号分子诱导保护性反应,包括增强抗氧化能力,对抗代谢挑战。

关键字:  2型糖尿病 

        背景:各种研究表明,氧化应激和胰岛素抵抗之间存在因果关系,胰岛素抵抗是二型糖尿病的早期标志。事实上,与胰岛素抵抗发展相关的机制不仅包括脂毒性和低度炎症,还包括受损的肌肉线粒体功能。在肥胖人群中,全身(外周)胰岛素抵抗也与白色脂肪组织(WAT)缺氧、炎症和氧化应激呈正相关,所有这些都代表了二型糖尿病发病过程中的初始异常。然而,根据促有丝分裂的概念,低剂量活性氧(ROS)不仅导致氧化应激糖尿病,而且可能作为信号分子诱导保护性反应,包括增强抗氧化能力,对抗代谢挑战。

        高压氧(HBO)治疗在大气压力升至240 kPa期间提供100%氧气(O2)呼吸,持续约120分钟。根据医疗指征(急性或慢性),患者在高压氧舱中接受2-40次治疗。在呼吸100% O2的过程中,HBO室内较高的环境压力增加了肺泡中O2的分压,导致血红蛋白100% O2饱和,血液中溶解的O2量增加了四倍。血液中物理溶解的O2量的增加导致所有组织的氧合的线性改善和线粒体代谢的改善,这对于到达受伤或供应不足的组织具有临床相关性。有趣的是,长期HBO治疗糖尿病足综合征已被证明能显著改善高血糖。已经假设增加的O2输送直接刺激代谢通量或诱导低水平氧化应激,这通过促有丝分裂可能诱导抗氧化防御和/或抗炎反应,如在白细胞中证实的。总之,连续四天的HBO治疗增加了肥胖人群的全身胰岛素敏感性,并改变了某些炎症细胞因子的全身浓度。然而,潜在的细胞机制,特别是对胰岛素信号和线粒体能力的最初影响,还没有被研究,特别是在二型糖尿病的背景下。

        目的:我们的目的是研究HBO对二型糖尿病患者全身葡萄糖代谢的影响。

        方法:在德国糖尿病中心进行的一项随机安慰剂对照交叉试验中,12名二型糖尿病男性患者(年龄18-75岁,身体质量指数< 35 kg/m2,HbA1c 42-75 mmol/mol[6-9%]),由一人随机分配,接受2小时HBO,一次100%(240 kPa;HBO)和一次用21%氧气(240 kPa对照,对照)。通过使用D-[6,6-2 H2]葡萄糖的高胰岛素血症-正常血糖钳夹评估胰岛素敏感性,通过1H/31P磁共振波谱评估肝脏和骨骼肌能量代谢,而高分辨率呼吸测定法测量骨骼肌和白色脂肪组织(WAT)线粒体容量。所有的参与者和评估结果的人都是盲的。

        结果:HBO降低空腹血糖19%,增加全身、肝脏和水胰岛素敏感性约1/3(p < 0.05 vs对照组)。高压氧治疗后,肝脏γ-ATP浓度增加一倍,骨骼肌线粒体呼吸控制增加一倍,WAT增加两倍(p<0.05 vs CON)。HBO增加肌细胞胰岛素刺激的Akt丝氨酸-473/苏氨酸-308磷酸化,但降低IRS-1和内质网应激的基础抑制性丝氨酸-1101磷酸化(p<0.05 vs CON)。

        结论:HBO介导的胰岛素敏感性改善可能源于内质网应激减少和线粒体容量增加,可能导致二型糖尿病患者低剂量活性氧介导的促有丝分裂。

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