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编号:10278684
糖尿病大鼠红细胞和组织胰岛素受体相关性研究
http://www.100md.com 《中国药理学通报》 1999年第4期
     作者:陈小铭 倪 立 黄 晟 凌树森

    单位:(南京军区南京总医院临床药理科,南京 210002)

    关键词:胰岛素受体;放射性配体结合法;红细胞膜;肝细胞膜;肌细胞膜

    中国药理学通报990410

    摘要 目的 研究红细胞和组织中胰岛素受体变化的相关性。方法 通过静脉注射链脲佐菌素(Streptozocin, STZ)致大鼠糖尿病模型,采用放射性配体结合法观察8wk内胰岛素受体变化。结果 红细胞和组织胰岛素受体各常数具有较好的相关性(P<0.05),红细胞受体和肝细胞受体的相关性略优于肌细胞。结论 在STZ所致糖尿病大鼠中,红细胞膜上胰岛素受体的变化同步反映了靶细胞(肝和肌肉)中受体的变化情况。

    中国图书分类号 R 331.141; R 392.11; R 587.1
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    文献标识码 A 文章编号 1001-1978(1999)04-0319-03

    Correlativity of INSR in erythrocytes and target tissues

    CHEN Xiao-Min, NI Li, HUANG Shen, LIN Shu-Sen

    (Dept of Clinical Pharmacology, General Hospital of Nanjiang Command PLA , Nanjing 210002)

    ABSTRACT AIM To study the relation between INSR in erythrocytes and in target tissues. METHODS A diabetes model was induced by injection of streptozocin (iv 50 mg.kg-1) in rats, a nd the INSR constants in erythrocytes, liver and skeleton muscle were determined with radioreceptor assay within 8 weeks. RESULTS INSR in eryt hrocytes and in target tissues were correlated (r>0.805, P<0.05), and the correlativity of INSR between erythrocytes and liver (r>0.934, P<0 .01) was better than that between erythrocytes and skeleton muscle. CONCL USION The INSR alteration in erythrocytes of ST2 rats synchronously ref lected the change in target tissues(liver and skeleton muscle), which gave us a new clinical possibility to monitor the proceeding degree of diabetes mellilus.
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    KEY WORD Insulin receptor; radioreceptor assay; erythrocyte;liver;skeleton muscle

    糖尿病是和胰岛素受体(INSR)异常密切相关的常见病,长期以来临床一直以血糖或尿糖作为评价病程和疗效的指标,虽然简便,但不能反应INSR的变化情况。近年来,Gambhirt[1]和Ginsberg[2]的研究分别证明红细胞上存在INSR,由于红细胞取材方便,适合于临床INSR的研究。但红细胞膜上的INSR变化是否反映了胰岛素靶细胞上(肝脏和肌肉)受体的同步变化,国内外未见报道。本文采用放射性配体结合法探讨STZ所致糖尿病大鼠8wk内两者的相关性。

    1 材料

    1.1 主要试剂 链脲佐菌素(Streptozotocin, STZ)美国Sigma公司产品;单组分胰岛素(INS):丹麦Novo公司产品,浓度为1g.L-1;A14-125I-INS冻干品:比放为5957GBq.g-1,由华西糖尿病科技开发研究所提供;白细胞分离液:质量分数为9%的Ficoll 溶液和33.9% Hypaque溶液按1∶2.4(V/V)混合,4℃保存。
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    1.2 实验仪器 GL-20型全自动高速冷冻离心机:湘西仪器仪表总厂;美国Beckman L8-80m型低温超速离心机;UV-754型分光光度计:上海第三分析厂;FT-613125I放免测量仪:北京核仪器厂。

    1.3 实验动物 150~200g Wistar ♂大鼠,由上海中科院实验动物中心提供,质量合格证号95047;环境合格证号9301 007。

    2 方法

    2.1 糖尿病大鼠造模[3] 大鼠4组,每组10只,一次性尾静脉注射链脲佐菌素(溶于0.1 mol.L-1柠檬酸缓冲液,pH 7.4)50mg.kg-1体重。1wk后眼眶取血测血糖,血糖值>16.7mmol.L -1者用于研究。
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    2.2 血糖、血胰岛素的测定 每2wk取一组造模大鼠,用自动生化分析仪测血糖,放免法测血胰岛素,并称体重,收集血样,肝脏和骨骼肌,持续8wk。

    2.3 胰岛素膜受体的制备

    2.3.1 红细胞膜受体的制备[4] 取血约5ml,肝素抗凝,加入等体积生理盐水混匀,小心铺于Ficoll-Hypeque白细胞分离液上,在室温400×g离心20min,分离红细胞,重复分离1次。纯化的红细胞用2倍体积的缓冲液G充分混匀,洗涤,调节红细胞悬液浓度约4×1012.L-1。4℃放置 30 min,使之溶血完全,低温16000×g离心30min,沉淀溶于适量G缓冲液得红细胞膜悬液。

    2.3.2 肝细胞膜受体的制备[5] 取新鲜肝脏6g,分离结缔组织,于18ml Tris缓冲液中匀浆,匀浆液4℃600×g离心10min,上清液45000×g离心25min。离心沉淀溶于2ml缓冲液后,小心铺于3 8% 蔗糖溶液上,水平转头100000×g离心60min,收集界面的膜成分,洗涤1次,考马丝亮蓝(CBB)法[6]测定膜蛋白含量,稀释到蛋白含量约2g.L-1, 比色法[7]测定5′-核苷酸酶(5′-NT)活性。
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    2.3.3 肌细胞膜受体的制备[8] 6g肌肉加5倍(W/V)冰冷的缓冲液(8%蔗糖/Tris-HCl pH 7.4),玻璃匀浆,200目过滤。滤液4℃7000×g离心15min,上清液4℃100000×g离心60min,沉淀溶于缓冲液中重复离心1次。测膜蛋白含量和5′-NT活性,稀释蛋白含量至1g.L-1

    2.4 胰岛素受体结合实验 取10×2个聚乙烯管,每份样品在室温下复管操作。分别加入不同浓度0~100mg.L-1未标记的INS 50μl,A14-125I-INS 50μl(约0.5ng) ,再加入红细胞膜100μl或肝(肌肉)细胞膜100μl,最后加缓冲液至反应总体积300μl。充分混匀后4℃孵育24h,然后离心,弃上清后用125I放免测量仪测定样品放射性。标准INS浓度为100mg.L-1的样品放射性为非特异性结合(NSB),样品放射性和NSB的差值为特异性结合 (B),不加标准INS的样品放射性为总结合(Tcpm)。
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    2.5 数据处理:

    以B/T×INS浓度为X轴,以B/F为Y轴,应用改良的富氏计算机程序进行Scatchard拟合,图形近似矩形双曲线,表明细胞膜上的INSR有两种类型。求算出高、低亲和力结合位点的亲和常数(K1、K2), 结合位点数(R1、R2)。曲线两条渐近线斜率的负倒数为亲和常数,渐近线在X轴上的截距为两种不同亲和力受体结合的INS量,代表和INS 结合的受体数目,用每个红细胞(或每微克膜蛋白)结合的INS量表示。

    3 结果

    3.1 实验动物的一般情况 造模大鼠与实验前相比体重明显减轻,血糖显著升高,血胰岛素降低,符合糖尿病指征。

, 百拇医药     3.2 胰岛素受体结合反应 经富氏程序拟合得到各组受体常数,计算红细胞的受体常数和靶组织的受体常数的相关系数,并进行相关性检验,结果见表2。

    Tab 1 The condition of STZ rats(± s,n=10) Time/wk

    Weight

    /g

    Blood sugar

    /mmol.L-1

    Serum insulin

    /mU.L-1
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    0

    186.2±12.0

    3.90±0.17

    27.53±5.65

    2

    134.4±14.8**

    22.42±1.80**

    21.70±12.95

    4

    140.8±8.9**

    25.13±1.44**
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    15.50±6.45**

    6

    149.5±11.0**

    25.26±2.05**

    9.80±6.04**

    8

    154.2±9.1**

    29.41±2.31**

    7.32±1.73**

    **P<0.01, vs before testTab 2 The membrane INSR constant of erythrocyte, liver and muscle in STZ rats(±s, n=10)
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    0

    2

    4

    6

    8/wk

    r

    K1

    membrane of erythrocyte/109 L.mol-1

    1.57±1.50

    1.56±0.77

    1.60±0.67
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    1.46±0.89

    1.62± 0.67

    membrane of liver/1010 L.mol-1

    1.59±0.79

    1.58±0.71

    1.65±0.7 1

    1.52±0.81

    1.66±0.72

    0.958

    membrane of muscle/1010L.mol-1
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    1.49±0.68

    1.36±1.03

    1.49±0.9 8

    1.14±0.88

    1.49±0.75

    0.952

    K2

    membrane of erythrocyte/107 L.mol-1

    5.31±3.12

    5.56±1. 92
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    5.13±3.12

    5.86±1.89

    5.22±2.21

    membrane of liver/107 L.mol-1

    5.09±1.71

    5.13±0.94

    4.53±1.67

    5. 54±0.98

    4.60±1.15

    0.937

, 百拇医药     membrane of muscle/107 L.mol-1

    6.04±1.19

    6.21±1.03

    4.83±1.45

    7 .12±1.63

    5.54±1.73

    0.947

    R1

    membrane of erythrocyte/个.RBC-1

    8.16±2.65
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    8.18±2.48

    9 .81±3.14

    10.14±2.48

    10.80±2.30

    membrane of liver/10-6 mol.g-1membrane protein

    1.55±0.36

    1.63±0.46

    1.89±0.41

    2.21±0.82

    2.62±0.64
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    0.945

    membrane of muscle/10-6 mol.g-1membrane protein

    0.38±0.13

    0.95±0.24

    1.00±0.27

    1.40±0.46

    1.38±0.32

    0.836

    R2

    membrane of erythrocyte/个.RBC-1
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    3171±1109

    3442±1179

    4 264±1243

    4369±1545

    5893±1357

    membrane of liver/10-5 mol.g-1

    membrane protein

    4.65±1.70

    5 .88±1.70

    6.94±2.74
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    7.12±2.65

    8.61±2.48

    0.963

    membrane of muscle/10-5 mol.g-1

    membrane protein

    1.18±0.58

    1.34±0.73

    1.72±0.53

    2.04±0.45

    2.12±0.49
, 百拇医药
    0.894

    结果表明:STZ所致的糖尿病大鼠中,3种细胞膜的INSR数目均增加,亲和力无明显变化;红细胞膜上INSR的各项常数(K1,K2,R1,R2)和靶细胞(肝和肌肉)膜上INSR常数均有良好的相关性(P<0.05单侧),其中红细胞膜和肝细胞膜受体的相关程度高于肌细胞膜的相关性(P<0.01)。

    4 讨论

    糖尿病为临床常见病,其发病机制目前尚未完全阐明。Kahn最早发现病理状态下的INSR水平异常:肥胖型高血糖症小鼠的INSR数明显降低,抗胰岛素受体抗体引起的胰岛素抵抗症则发现INSR亲和力降低[9]。随着对INSR认识的深入,人们对糖尿病的认识开始从血糖、血胰岛素深入到胰岛素受体、基因水平,特别是INSR基因突变和II型糖尿病的关系倍受重视。
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    肝脏、骨骼肌和脂肪是经典的INSR作用部位,自Gambhir证明红细胞上存在INSR并建立了红细胞INSR测定方法以来,由于取材方便,红细胞INSR研究方法得到迅速发展。特别建立了单碘胰岛素制备方法[10],使特异性结合率明显提高,试剂盒有效期达6mon,临床应用已成为可能。但红细胞上INSR的变化是否同步反映了体内靶细胞上INSR情况,国内外未见报道。

    本文采用放射性配体结合法考察了8wk内糖尿病大鼠红细胞、肝细胞和肌肉细胞上INSR常数变化的相关性。结果表明:3种细胞膜上INSR数目均增加,亲和力无明显变化,血糖浓度增加,表明糖尿病大鼠INSR存在功能障碍。受体数目增加可能是由于低血胰岛素引起“反向调节”的结果,其它一些分解产物如β羟丁酸盐增加也会引起INSR数目增多[11];红细胞和靶细胞的各项受体常数呈良好的相关性(r>0.805,P<0.05单侧),其中红细胞膜和肝细胞膜上INSR的相关程度(r>0.934,P<0.01)优于肌细胞上INS R。本实验结果为胰岛素低下型糖尿病的临床监测提供新思路,但在人体中是否存在同样的相关性,有待进一步研究。
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    *全军医药卫生科研基金资助课题,No 96M023

    作者简介:陈小铭,男,30岁,第二军医大学药理学硕士研究生;

    凌树森,男,58岁,教授,博士生导师

    参考文献

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    1999-01-07收稿,1999-06-25修回, 百拇医药