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胰島素分泌的細胞信號和其臨床意義

摘要:葡萄糖誘導的胰島素分泌(GIIS)是胰島素分泌的主要機制,也是β細胞中的葡萄糖代謝的先決條件。GIIS主要涉及觸發(fā)途徑和代謝放大途徑兩大途徑。

  胰腺β細胞的胰島素分泌在維持葡萄糖穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮了至關重要的作用,胰島素分泌受損是糖尿病的發(fā)病機制和病理生理學基礎,也是糖尿病治療的重要靶點。

  葡萄糖誘導的胰島素分泌(GIIS)是胰島素分泌的主要機制,也是β細胞中的葡萄糖代謝的先決條件。GIIS主要涉及觸發(fā)途徑和代謝放大途徑兩大途徑。觸發(fā)途徑中,葡萄糖代謝所致的ATP濃度增加可關閉ATP敏感的K通道(KATP通道),開放電壓依賴性的鈣離子通道促進鈣離子內(nèi)流從而導致胰島素顆粒出胞。代謝放大途徑中,葡萄糖代謝可通過激活除ATP外的其他代謝信號放大觸發(fā)通路的作用,但人們目前對其機制知之甚少。KATP通道的關閉對GIIS及降糖藥物磺脲類藥物誘導的胰島素分泌而言至關重要。1995年,我們發(fā)現(xiàn),KATP通道由兩個亞基組成,它們分別是Kir6.2和磺脲類藥物受體SUR1。這一發(fā)現(xiàn)對我們認識胰島素的代謝調(diào)節(jié)具有重要意義,并促使我們有了很多重要的基礎及臨床研究發(fā)現(xiàn)(如這些亞基的功能突變?nèi)笔Э蓪е鲁掷m(xù)嬰兒期低血糖及高胰島素血癥,其激活突變是永久性新生兒糖尿病的原因之一)。上述亞基突變還可導致暫時性新生兒糖尿病、晚發(fā)型糖尿病、糖尿病伴發(fā)育遲緩及癲癇等。因此,接受胰島素治療的、因KATP通道突變所致的糖尿病患者可能選擇口服磺脲類藥物治療會更好。

  除GIIS外,神經(jīng)激素放大的胰島素分泌也對胰島素分泌的正常調(diào)節(jié)至關重要。大部分激素及神經(jīng)遞質(zhì)是通過G蛋白耦聯(lián)受體(GPCR)介導的信號通路[包括cAMP、二酰甘油(DAG)、1,4,5-三磷酸肌醇(IP3)等]來調(diào)節(jié)胰島素分泌的。胃腸激素如由腸內(nèi)分泌細胞分泌在進餐后所釋放的葡萄糖依賴性促胰島素釋放肽(GIP)及胰高血糖素樣肽-1(GLP-1)可通過胰腺β細胞中的cAMP信號通路促進胰島素分泌。腸促胰素葡萄糖依賴性作用的發(fā)現(xiàn)為最近以腸促胰素為基礎的降糖藥物的研發(fā)鋪平了道路,目前這類藥物已經(jīng)在世界范圍內(nèi)得以應用。我們開展的KATP通道研究發(fā)現(xiàn),可與SUR1相互作用的cAMP結合蛋白cAMP-GEFII(即Epac2)可蛋白激酶A(PKA)依賴性地介導cAMP誘導的胰島素顆粒出胞作用。一直以來,人們認為cAMP是通過PKA依賴性的機制誘導胰島素分泌,這一發(fā)現(xiàn)揭示了cAMP的新作用,明確了Gs蛋白耦聯(lián)受體信號與胰島素顆粒出胞相關聯(lián)的信號通路?,F(xiàn)在我們知道,腸促胰素/cAMP信號可通過Epac2依賴性機制及PKA依賴性機制促進胰島素的分泌。此外,我們發(fā)現(xiàn),Epac2是磺脲類藥物的直接作用靶點,這揭示了磺脲類藥物除了影響KATP通道外的新作用機制,進一步加深了我們對磺脲類藥物作用的認識,有助于我們更好地應用這類藥物來治療糖尿病。近期,我們發(fā)現(xiàn),β細胞在葡萄糖代謝中通過蘋果酸/天冬氨酸穿梭所產(chǎn)生的谷氨酸可作為腸促胰素/cAMP誘導胰島素分泌的關鍵信號,其可將葡萄糖代謝與胰島素顆粒出胞時的腸促胰素/cAMP作用相關聯(lián)。這一發(fā)現(xiàn)讓我們對2型糖尿病時腸促胰素誘導的胰島素分泌受損有了更深的認識,有助于我們探尋腸促胰素治療無反應的糖尿病患者之新治療方法。

 

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