sz誘導(dǎo)糖尿病機(jī)制的研究進(jìn)展

sz誘導(dǎo)糖尿病機(jī)制的研究進(jìn)展

西納蒙泰納蒙泰納蒙泰納蒙泰壽，資本可持續(xù)科學(xué)，西納蒙托納函數(shù)，中國。目前,糖尿病病因和發(fā)病機(jī)制尚未完全闡明,建立較理想的動(dòng)物模型對(duì)深入研究糖尿病具有十分重要的意義。目前,鏈脲佐菌素(Streptozotocin,STZ)在糖尿病模型中尤為廣泛。在上世紀(jì)50年代,STZ被證實(shí)具有抗菌,抗腫瘤作用,并被分離鑒定,但真正發(fā)現(xiàn)它有致糖尿病作用還是Rackieten和Junod,隨后Herr又確定了STZ的結(jié)構(gòu),現(xiàn)在它被確認(rèn)為是一種胰島β細(xì)胞特異性的胞毒物質(zhì)。在使用STZ過程中,又出現(xiàn)了許多問題,如種屬特異性、性別、繼發(fā)腫瘤、外周臟器損害等,這些與STZ的作用機(jī)制有關(guān)聯(lián)。總之,STZ的作用機(jī)制尚不明朗,故本文從以下幾個(gè)方面對(duì)STZ的作用機(jī)制作一綜述,希望通過STZ致糖尿病的機(jī)制中揭示更多的糖尿病發(fā)病機(jī)制。1glut2對(duì)stz的活性很多年前,人們發(fā)現(xiàn)用STZ制造糖尿病模型存在種屬特異性,多數(shù)動(dòng)物如大鼠、小鼠、狗、猴、豚鼠、兔和中國地鼠對(duì)STZ敏感,但有些甚至完全不敏感如人、羅非魚,但具體原因不清。近幾年來,人們觀察到GLUT2是影響STZ作用的一個(gè)重要因子。STZ的胞毒效應(yīng)多取決于細(xì)胞膜上GLUT2的表達(dá),Hosokawa發(fā)現(xiàn)將GLUT1和GLUT2基因轉(zhuǎn)到GLUT2-/-的大鼠胰島細(xì)胞內(nèi),用體外實(shí)驗(yàn)觀察STZ的胞毒作用,發(fā)現(xiàn)只有GLUT2-完全缺失的胰島細(xì)胞才對(duì)STZ不敏感,而GLUT1則不影響STZ的作用。在大鼠身上,Heimberg等發(fā)現(xiàn)α細(xì)胞與β細(xì)胞GLUT的表達(dá)差異,發(fā)現(xiàn)α細(xì)胞表達(dá)GLUT1和少量GLUT2,而β細(xì)胞則高表達(dá)GLUT2且高于10倍α細(xì)胞。然而,人和大鼠對(duì)STZ的敏感性差異是否緣于GLUT2呢?DeVos將人和大鼠的β細(xì)胞作比較,發(fā)現(xiàn)人的β細(xì)胞GLUT2表達(dá)比大鼠低100倍,對(duì)STZ、四氧嘧啶攝取率低10倍,而兩者的糖激酶等表達(dá)無差異。利用胰腺移植觀察整體對(duì)STZ的反應(yīng),也是近年來一個(gè)好的研究方法。Tuch等將人的胚胎胰腺移植到糖尿病裸小鼠腎小囊處,發(fā)現(xiàn)不僅可以緩解糖尿病,出現(xiàn)對(duì)STZ的抵抗性,而且去掉移植物后,糖尿病癥狀又可恢復(fù),組織學(xué)病理檢查也進(jìn)一步說明了移植的人胰島細(xì)胞對(duì)STZ不敏感。STZ較早被運(yùn)用到對(duì)多種腫瘤的化療中,尤其是對(duì)胰島細(xì)胞瘤較為特異,其原因并不清楚。Schnedl等將STZ與胰島細(xì)胞瘤細(xì)胞株(RIN)、正常人AtT-20胰島細(xì)胞系共培養(yǎng),發(fā)現(xiàn)經(jīng)有轉(zhuǎn)染GLUT2高表達(dá)的細(xì)胞才對(duì)STZ高轉(zhuǎn)運(yùn)、高攝取、高敏感,這也解釋了STZ對(duì)GLUT2高表達(dá)胰島細(xì)胞癌特異殺傷的原因。可是隨著GLUT2的進(jìn)一步認(rèn)識(shí),發(fā)現(xiàn)GLUT2還表達(dá)在肝細(xì)胞、胰島β細(xì)胞(嚙齒類)、小腸、腎臟等組織中,這些可解釋STZ作用組織的選擇性(胰島外效應(yīng),肝腎腫瘤易發(fā),胃腸道癥狀等)。2parp對(duì)糖尿病大鼠dna的激活作用PARP是一種核染色質(zhì)伴隨蛋白,僅存在于真核細(xì)胞中。它以尼克酰胺腺嘌吟二核苷酸(NAD+)為底物,作用于多種靶蛋白,如:拓?fù)洚悩?gòu)酶,組蛋白及PARP本身等。PARP催化NAD生成多聚ADP核糖[Poly(ADP-ribose),PADPR]鏈,后者最終被葡糖水解酶水解。PARP關(guān)鍵作用還在于DNA修復(fù)機(jī)制中。當(dāng)DNA受損時(shí),PARP能占據(jù)DNA缺口位點(diǎn),使裸露的DNA末端免遭核酸酶水解;PARP催化NAD合成多聚ADP核糖,后者帶負(fù)電性防止損傷的DNA間重組。PARP可引導(dǎo)DNA修復(fù)酶與缺口接觸,進(jìn)行修復(fù)DNA。但是PARP過度激活會(huì)大量消耗ATP、NAD,最終細(xì)胞因能量衰竭而凋亡。其中,神經(jīng)元、胰島細(xì)胞能量代謝最為旺盛,對(duì)ATP耗竭最敏感,因此PARP在該細(xì)胞高表達(dá)弊大于利,這些通過PARP敲除大鼠的胰島細(xì)胞和整體實(shí)驗(yàn)證實(shí)了PARP在STZ致糖尿病的負(fù)面作用。同時(shí),積極地PARP抑制劑(ISO、ABA、4-ANI等)可以有效地防治動(dòng)物模型糖尿病神經(jīng)病變、心肌病變發(fā)生。3o-glcnac的轉(zhuǎn)導(dǎo)OGN是近年來研究糖刺激胰島素分泌的重要因素。當(dāng)進(jìn)食后血糖升高,葡萄糖進(jìn)入胰島β細(xì)胞內(nèi),分泌小泡與細(xì)胞骨架的協(xié)作促進(jìn)分泌小泡胞吐,分泌小泡與細(xì)胞骨架的協(xié)作需要O-連接糖基化修飾。當(dāng)葡萄糖通過轉(zhuǎn)化成葡萄糖胺(葡萄糖※果糖※6-磷酸果糖※葡萄糖胺),葡萄糖胺經(jīng)O-氮乙酰葡糖胺糖基轉(zhuǎn)移酶(OGT)生成氮乙酰葡糖胺(O-GlcNAc),后者對(duì)蛋白質(zhì)修飾,O-GlcNAc再經(jīng)OGN降解以去蛋白糖基化修飾。大量研究表明STZ是OGN的不可逆抑制劑,而使O-GlcNAc降解減少,O-GlcNAc合成和分解失衡而大量堆積,故蛋白過度糖基化修飾,大量的糖基化蛋白堆積使胰島素釋放受阻,這些參與STZ導(dǎo)致胰島β細(xì)胞損害的機(jī)制。4glut2:no在cre-n-、th1中的作用STZ有亞硝基化合物,因此STZ有可能是NO的供體。Thomas較早發(fā)現(xiàn)它可產(chǎn)生NO,Thomas等精確測(cè)量STZ可釋放NO,它對(duì)光、溫度很敏感,在波長(zhǎng)300~310nm及410~420nm易分解。暗室中STZ隨著pH的下降而分解,僅在pH3.5~4.5穩(wěn)定。因此,STZ配制需要避光、低溫、低pH值。眾所周知,NO是一種氮氧自由基。它在細(xì)胞中極易降解(數(shù)秒鐘),擴(kuò)散范圍僅僅幾微米。因此,它的作用范圍僅在自身和鄰近細(xì)胞,當(dāng)β細(xì)胞通過GLUT2大量攝入STZ時(shí),NO產(chǎn)生羥自由基、過氧亞硝基(ONOO-),從而引起脂質(zhì)的過氧化,DNA的斷裂、引起β細(xì)胞死亡,后者被巨噬細(xì)胞吞噬,產(chǎn)生Th1刺激因子白細(xì)胞介素(IL)-12,使Th1細(xì)胞系占優(yōu)勢(shì)而產(chǎn)生IL-2及干擾素(IFN)-γ,在胰島局部促使炎性細(xì)胞浸潤(rùn),并活化釋放IL-1β、腫瘤壞死因子(TNF)-α、IFN-γ?？乖f呈細(xì)胞(APC)釋放細(xì)胞因子,放大了細(xì)胞損傷效應(yīng),最終導(dǎo)致糖尿病。這也就是大劑量STZ誘導(dǎo)1型糖尿病模型胰島炎的部分機(jī)制所在。5腎、胰中甲基化由于STZ有氧甲基的結(jié)構(gòu),因此,STZ很可能對(duì)DNA堿基甲基化。1979年,Capucci也觀察到STZ引起染色體失常、姐妹染色單體交換。Bennett等觀察到STZ靜脈用藥與N-甲基-亞硝基脲相比,它同樣在肝、腎、小腸、胰腺中產(chǎn)生7-甲基鳥嘌呤、6-甲基鳥嘌呤等,其中在肝腎中甲基化程度比亞硝基脲更大。這些可部分解釋STZ在肝腎中腫瘤易發(fā)。但也有相反意見,Williams發(fā)現(xiàn)STZ大鼠器官甲基化有選擇性(肝臟基因組DNA甲基化減弱,腎臟基因組DNA甲基化增高)。目前認(rèn)為DNA甲基化作用是基因重要的內(nèi)源性修飾方式,DNA甲基化水平與基因轉(zhuǎn)錄水平呈反相關(guān),而STZ可能通過DNA甲基化關(guān)閉胰島素相關(guān)基因而導(dǎo)致糖尿病。王萍通過提取STZ造模大鼠腎、胰的DNA,應(yīng)用對(duì)DNA甲基化敏感的限制性內(nèi)切酶(HPaII和MspI)進(jìn)行酶切鑒定,結(jié)果表明:使用STZ后,DNA甲基化主要位點(diǎn)在CpG二核苷酸C堿基處。而經(jīng)糖微康(中藥)治療后基因組甲基化水平明顯降低,表明CpG脫去甲基,很可能活化胰島素相關(guān)基因,從而起到降糖的作用。6雄鼠對(duì)stz的影響Rossini首先發(fā)現(xiàn)小鼠性別對(duì)STZ敏感性由大到小為:雄小鼠大于去勢(shì)雄小鼠等于去勢(shì)雌小鼠大于雌小鼠,而各組加用睪丸酮后促進(jìn)成模。通過本實(shí)驗(yàn)說明了雄鼠對(duì)STZ更敏感;Masiello也觀察年齡對(duì)STZ的重大影響,發(fā)現(xiàn)8周齡雄大鼠成模率最高。7微量元素飼料對(duì)stz細(xì)胞的保護(hù)作用姚迪等通過離體實(shí)驗(yàn)證實(shí)鋅(Zn)、硒(Se)、錳(Mn)、鎳(Ni)能促進(jìn)胰島素的分泌。對(duì)STZ造成的1型糖尿病大鼠模型,給予高微量元素飼料,均可升高胰島素,降低血糖,升高GSH-Px、SOD、LPO,病理切片同樣支持保護(hù)作用,這也說明了STZ所致模型中氧化應(yīng)激是一個(gè)重要因素,因?yàn)閆n、Mn是組成Cu-Zn-SOD和Mn-SOD的成分,Se也參與組成GSH-Px,Ni有促進(jìn)了Zn、Cu的吸收利用,這些酶可以有效清除自由基和保護(hù)自由基對(duì)生物膜的損害,因此微量元素可減少STZ對(duì)胰島細(xì)胞的過氧化損害。8腎間質(zhì)炎由于腎毒性和胃腸道毒性,繼發(fā)性腫瘤,STZ在臨床上治療腫瘤仍受到限制。Myerowitz等用STZ來治療多激素分泌的胰島細(xì)胞癌,發(fā)現(xiàn)有進(jìn)行性氮質(zhì)血癥,腎活檢可見腎小管和腎間質(zhì)炎,同時(shí)腎小球也有改變;Seibert也通過觀察19例病例也證實(shí)此結(jié)論,同時(shí)也觀察到了昏聵、倦怠、抑郁等神經(jīng)癥狀。綜上所述,STZ致糖尿病