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铬在糖尿病治疗中的作用
作者:fgyy 发布时间:2011-1-10 浏览次数:3913

一、铬在体内的存在形式
  三价铬作为人体的必需微量元素,可以促进组织细胞中具有生物活性的葡萄糖耐量因子(GTF)及低分子铬结合物(LMWCr)等蛋白质的形成;并且还参与形成多种金属激活酶参与糖脂代谢。
  1974年,Mertz首先报道分离出具有生物活性的GTF,经分析含有铬、烟酸、甘氨酸、谷氨酸和半胱氨酸,并推测具有生物活性的GTF结构是2分子烟酸,以吡啶氮和Cr3+反式配位,谷氨酸、甘氨酸和半胱氨酸或以谷胱甘肽的形式占据其它四个平面上的位点。GTF是维持血液中葡萄糖水平的一种物质,其作用是增加人体的葡萄糖耐受量和增强胰岛素的活性进而刺激组织对葡萄糖的摄取。GTF影响胰岛素功能主要加强了葡萄糖的膜运输和细胞内葡萄糖的代谢途径,在胰岛素敏感组织内通过硫氢键使胰岛素结合到膜受体,从而实现增强胰岛素效应的作用。
  1988年Yamaoto等用20L牛初乳进行分离,结果得到了极少量(大约2µg左右)的低分子量物质(LMWCr),该物质分子量在1500左右,相当于含有四个铬离子,配体主要由谷氨酸、天冬氨酸、半胱氨酸和甘氨酸等氨基酸组成的肽链构成,该物质有天冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸及半胱氨酸其比例为5:4:2:1.Vincent证实,LMWCr与GTF有相似的生物活性。LMWCr的主要功能是活化胰岛素受体-酪氨酸激酶的活性。在类胰岛素生长因子的存在下,LMWCr也活化激素受体酪氨酸激酶的活性。
二、铬与糖尿病
  铬作为人体必需微量元素,与糖尿病密切相关。铬可以增强胰岛素生物活性,增加靶组织对胰岛素的敏感性,有效改善胰岛素抵抗,明显降低血糖,并且可以有效调节脂肪和蛋白质代谢。
   (一)铬与糖代谢的关系
  胰岛素是糖代谢的核心物质,胰岛素发挥作用必须有铬参加,铬通过形成GTF的活性部分协同胰岛素发挥生理作用。铬对糖尿病二级预防的临床研究发现,给予糖尿病人服食高含量Cr3+的酵母,空腹血糖、餐后2h血糖及尿糖均有明显下降,表明三价铬对糖尿病病人有明确的降糖作用。 
  胰岛素抵抗是2型糖尿病病人的重要病理生理学特征,它也是心血管疾病的危险因素之一。目前治疗2型糖尿病最期望结果就是增加对胰岛素的敏感性。用吡考啉酸铬对肥胖大鼠染毒处理,观察3个月,每周测定空腹胰岛素水平,发现在12周时大鼠的空腹胰岛素水平明显下降。与对照组相比,吡考啉酸铬(CrPic)组葡萄糖的分解增加,IPGTT试验葡萄糖和胰岛素的浓度-时间曲线下面积明显低于对照组,提示供给CrPic提高了机体对胰岛素的敏感性和增加了葡萄糖的分解、改善糖耐量。王舒然等研究发现,喂饲高脂饲料的大鼠其胰岛素敏感指数(IAI=空腹胰岛素×空腹血葡萄糖)明显低于对照组,说明高脂对照组出现胰岛素抵抗,但喂饲高脂饲料的同时进行葡萄糖酸铬灌胃染毒的大鼠其IAI始终和基础对照组一样,显著高于高脂对照组,没有出现胰岛素抵抗,说明铬有改善胰岛素抵抗的作用。 
  铬对糖代谢的调节主要是通过以下途径:
  1.铬对胰岛β细胞的保护与修复:降低细胞膜胆固醇含量,恢复细胞骨架的功能,增加细胞膜的流动性,修复胰岛β细胞,改善胰岛功能,减少胰岛素抵抗;
  2.铬增加胰岛素的敏感性:铬与胰岛素B链第21谷氨酸相结合,胰岛素B链与铬的结合位点氨基酸序列(B21 Glu ,B20 Gly , B19 Cys) 恰好与推测的GTF中与铬结合的谷胱甘肽序列相同。增强胰岛素的信号传导,增加胰岛素敏感性。
  3. GTF通过调节胰岛素与胰岛素受体上的巯基形成二硫键,促使胰岛素发挥作用;
  4.低分子铬结合物(LMWCr)与胰岛素受体相结合,进一步增强胰岛素受体激酶的活性,从而放大胰岛素的信号。
  5.三价铬形成金属激活酶激活AMPK的活性降低细胞膜胆固醇含量,提高细胞膜的流动性,从而促进葡萄糖转运载体4 (GLUT4)的移位,移动到细胞膜表面,促进组织对葡萄糖的吸收并且可以显著促进H9c2成肌细胞对葡萄糖的吸收;激活p38丝裂原激活蛋白激酶(p38MAPK),p38MAPK激酶,在介导GLUT4移位后的葡萄糖吸收中起重要作用。增加GLUT4的活性;
  6.铬可以提高机体糖原合成酶的活性,从而提高糖原合成作用,抑制糖异生。
  7.三价铬抑制磷酸化酪氨酸磷酸酶(PTP-1),该酶可减除胰岛素受体的活性。
   (二)铬与脂代谢的关系
  三价铬是琥珀酸细胞色素脱氢酶,葡萄糖磷酸变位酶等酶系统的必要微量元素,参与机体脂肪的代谢,促进糖碳链及醋酸根渗入脂肪,加速脂肪氧化,有助于动脉壁脂质的运输与清除。预防动脉粥样硬化的发生和发展。
  三价铬另外还参与形成金属激活酶增加脂蛋白脂酶(LPL)和卵磷脂胆固醇酰基转移酶(LCAT)的活性,这2种酶参与高密度脂蛋白(HDL)合成,使血中的HDL浓度提高,并可以降低血中总胆固醇(TC)和甘油三酯(TG)水平。
   (三)铬与蛋白质代谢的关系
  三价铬与蛋白质及RNA的合成有关,是维持核酸结构与功能的必需物质。铬在体内可通过协助胰岛素促进蛋白质的合成代谢,并可与血液中焦磷酸盐、核蛋白、蛋氨酸、丝氨酸等结合,对蛋白质代谢起调节作用。因此,铬对生长发育来说是必需的。铬不仅可以调节动物的糖耐量异常,还使甘氨酸、蛋氨酸、丝氨酸进入心肌的速度及数量增多,促进生长发育,降低死亡率。铬进入细胞后,在细胞核中的储存似乎说明其与核酸的代谢和调节有关,有研究表明三价铬可与DNA的磷酸骨架及鸟嘌呤的N-7原子缓慢结合,推测可能和核酸的代谢有关。铬还对血红蛋白的合成及造血功能具有促进作用。
  铬是人体必需的微量元素,是胰岛素正常工作不可缺乏的元素,可以参与人体的能量代谢,帮助机体维持正常的葡萄糖含量,体内铬水平降低可能会引起葡萄糖和类脂物同化代谢的紊乱,导致糖尿病的发生和发展。


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