高原低氧抑制胰島素分泌的CRHR1調(diào)控機(jī)制.pdf

1、科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人類社會(huì)與經(jīng)濟(jì)的繁榮，使得越來(lái)越多的人前往高海拔地區(qū)探險(xiǎn)、旅游、生活和開發(fā)建設(shè)。然而，高原低氧影響健康，可導(dǎo)致身體不適反應(yīng)，甚至發(fā)展成高原病。因此，研究高原與健康、高原與疾病的關(guān)系，也越來(lái)越受到關(guān)注。
　　大量人類與動(dòng)物研究顯示，急性高原低氧可誘發(fā)急性高原病(Acute mountainsickness，AMS)，還可影響血糖水平和胰島素分泌，使糖代謝和內(nèi)分泌調(diào)節(jié)紊亂。我們實(shí)驗(yàn)室的研究顯示，模擬高原低氧，刺激大鼠下

2、丘腦應(yīng)激肽—促腎上腺皮質(zhì)激素釋放激素（Corticotropin releasing hormone，CRH）的分泌和基因表達(dá)升高，亞急性低氧（5，000米，5天）降低大鼠血漿胰島素水平，此作用可被CRH1型受體（CRH receptor1，CRHR1）拮抗劑所阻斷，但作用機(jī)制尚不完全清楚。CRH是下丘腦-垂體-腎上腺軸（Hypothalamic-pituitary-adrenal axis，HPA軸）的中樞調(diào)控因子，在低氧應(yīng)激反應(yīng)中具

3、有重要作用，參與行為、內(nèi)分泌、免疫網(wǎng)絡(luò)的調(diào)控。已有報(bào)道，CRHR1在胰島β細(xì)胞表面表達(dá)，糖依賴性的增加胰島素分泌。本文研究低氧下CRHR1介導(dǎo)胰島素分泌抑制的調(diào)節(jié)機(jī)制。
　　我們采用低壓低氧模擬高原低氧、體外培養(yǎng)大鼠胰島以及人類急進(jìn)高原，闡述低氧下CRHR1信號(hào)通路介導(dǎo)胰島素分泌抑制的機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)，急性8小時(shí)5，000米海拔低氧暴露，升高大鼠血漿CRH、皮質(zhì)酮(Corticosterone，CORT)和血糖水平，降低胰島素水平;

4、CRHR1拮抗劑預(yù)處理，可反轉(zhuǎn)血糖和CORT的升高和胰島素水平的降低。急性（8小時(shí)）和亞急性（5天）5，000米低氧暴露，導(dǎo)致胰腺組織乳酸生成增加，ATP/ADP比值下降，AMP/ATP比值升高，提示低氧暴露使胰島細(xì)胞處于低氧代謝和ATP不足的狀態(tài)。體外大鼠胰島實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，常氧(21％O2)下，CRH通過(guò)刺激胰島β細(xì)胞表面的CRHR1，刺激胰島素分泌，該作用依賴于糖和CRH水平。CRH促胰島素分泌作用，是通過(guò)激活CRHR1的cAMP/

5、PKA信號(hào)通路和L-型鈣通道，引起外鈣流入細(xì)胞實(shí)現(xiàn)的。在5％ O2低氧條件下，雖然胰島Crhr1 mRNA處于高表達(dá)，但CRH的促胰島素分泌作用消失。用魚藤酮（線粒體電子傳遞鏈Ⅰ抑制劑）模擬線粒體低氧代謝，可抑制胰島細(xì)胞ATP生成，進(jìn)而抑制胰島素分泌，支持在體實(shí)驗(yàn)結(jié)果。魚藤酮?jiǎng)┝恳蕾囆缘亟档鸵葝u素分泌，1nM魚藤酮導(dǎo)致胰島ATP減少，可完全消除1nMCRH的促胰島素分泌作用。魚藤酮導(dǎo)致的ATP生成缺乏，阻斷了CRHR1激活導(dǎo)致的胞內(nèi)cA

6、MP水平和ATP/ADP比值的增加。常氧下，CRH可增加胰島β細(xì)胞鈣振蕩頻率，而在低氧下，ATP缺乏時(shí)，β細(xì)胞鈣振蕩頻率下降，CRH失去刺激作用。因此，我們提出，CRH促胰島素分泌作用具有O2和ATP依賴性;低氧時(shí)，由于胰島細(xì)胞由有氧代謝轉(zhuǎn)化為無(wú)氧代謝，不能提供充足的ATP，從而阻斷了CRHR1激活的cAMP/PKA和L-鈣通道，最終因胞內(nèi)鈣水平下降，導(dǎo)致CRH的促胰島素分泌作用消失，胰島素分泌降低。
　　低氧不僅升高血漿CRH，

7、也升高CORT水平。體外大鼠原代胰島實(shí)驗(yàn)顯示，地塞米松（Dexamethasone，DEX）處理胰島，能抑制胰島素分泌，且不受5％ O2低氧的影響。魚藤酮誘導(dǎo)ATP生成不足時(shí)，DEX仍可抑制胰島素分泌，胰島素分泌量與DEX濃度成反比，與ATP水平成正比。DEX處理上調(diào)胰島Sgk1(Serum andglucocorticoid-inducible kinase1)mRNA的表達(dá)，下調(diào)Glut2（Glucose transporter2）

8、和Crhr1 mRNA的表達(dá)，這些作用不受低氧及ATP缺乏的影響。低氧下，糖皮質(zhì)激素受體（Glucocorticoids receptor，GR）拮抗劑預(yù)處理可使降低的大鼠血糖、胰島素恢復(fù)至正常對(duì)照水平，胰島內(nèi)升高的SGK1表達(dá)消失。由此，低氧激活的HPA軸，通過(guò)CORT激活胰島SGK1表達(dá)，導(dǎo)致胰島素分泌抑制，這是胰島素分泌被抑制的另一通路。
　　在人類，我們發(fā)現(xiàn)健康男性志愿者（19-23歲）快速到達(dá)海拔3，860米高原兩天后，

9、血氧飽和度降低、CRH上升、血漿胰島素水平不變。AMS組血糖升高、胰島素敏感性降低，而非AMS組血糖、胰島素敏感性沒(méi)有變化，低氧下血糖升高與AMS有一定關(guān)系。服用紅景天藥物，可能使血漿皮質(zhì)醇水平下降。由此，不僅高原低氧增高的血漿CRH失去刺激胰島素分泌的作用，同時(shí)糖皮質(zhì)激素缺乏，也撤除了抑制胰島分泌的作用。
　　綜上所述，低氧環(huán)境下，由于胰島糖代謝生成的ATP不足，導(dǎo)致CRH的促胰島素分泌作用因CRHR1信號(hào)通路cAMP/PKA減

10、弱，胞外鈣內(nèi)流減少而消失;低氧還可激活CRH，升高血漿CORT，刺激胰島SGK1上調(diào)，抑制胰島素分泌。人類研究結(jié)果顯示，急性高原低氧暴露，升高血漿CRH水平，但不改變血漿胰島素水平;當(dāng)患有AMS時(shí)，血糖水平升高和胰島素敏感性降低。本研究闡明了由于低氧下CRH促胰島素分泌作用的失活，以及CRH激活的糖皮質(zhì)激素對(duì)胰島素分泌的抑制，導(dǎo)致低氧下胰島素分泌抑制的機(jī)制。揭示了CRH促胰島素分泌活性具有胰島O2濃度和ATP水平依賴性。提出了低氧調(diào)節(jié)胰