Кіріспе
Инсулинге қарсы тұру (ИР) – жасушалар инсулин гормонына қалыпты жауап бермейтін немесе гиперінсулинемияға жауап ретінде инсулин рецепторларын азайтатын патологиялық жағдай. Инсулин – қандағы глюкозаны (қан қанты) жасушаларға тасымалдауды жеңілдететін гормон, осылайша қандағы қант деңгейін төмендетеді. Инсулин қандағы көмірсуларға жауап ретінде ұйқы безі (поджелудочная железа) арқылы бөлінеді. Инсулинге қарсы тұру кезінде инсулиннің бірдей мөлшері глюкоза тасымалы мен қан қанты деңгейіне бұрынғыдай әсер етпейді. Инсулинге қарсы тұрудың көптеген себептері бар, ал оның негізгі механизмі әлі толыққанды түсініксіз. Инсулинге қарсы тұру қаупін арттыратын факторларға семіздік, отырықшы өмір салты, отбасыдағы диабет тарихы, түрлі денсаулық проблемалары және кейбір дәрілер жатады. Инсулинге қарсы тұру метаболикалық синдромның бір бөлігі саналады. Инсулинге қарсы тұруды анықтау үшін бірнеше әдіс бар, мысалы, ашқарындағы инсулин деңгейін анықтау немесе глюкозаға төзімділік тестілері, бірақ олар клиникалық практикада жиі қолданылмайды. Инсулинге қарсы тұруды салмақ төмендету, физикалық жаттығулар және диеталық өзгерістер сияқты өмір салтын өзгерту арқылы жақсартуға немесе кері қайтаруға болады.
Дәрі-дәрмектер
Кейбір дәрі-дәрмектер инсулинге төзімділікпен байланысты, оның ішінде кортикостероидтар, протеаза ингибиторлары (ҚАИТС-қа қарсы дәрілердің түрі) және атипиялық антипсихотиктер.
Ұйқы кезінде жарыққа түсу
Ұйқы кезінде жарыққа ұшырау инсулинге төзімділіктің пайда болуына және жүрек соғу жылдамдығының артуына себеп болады.
Гормондар
Көптеген гормондар инсулинге қарсы тұруды тудыруы мүмкін, оның ішінде кортизол, өсу гормоны және адам плаценталық лактогені. Кортизол инсулиннің әсерін күшсіздетеді және бауырдағы глюконеогенездің жоғарылауына, глюкозаның перифериялық пайдаланылуының төмендеуіне және инсулинге қарсы тұрудың күшеюіне алып келуі мүмкін. Бұл, глюкоза тасымалдаушыларының (әсіресе GLUT4) жасуша мембранасына жылжуын төмендету арқылы жүзеге асырылады. Адамдарда бариатриялық хирургиядан кейін және егеуқұйрық ішегі хирургиялық жолмен алынған кемірлерде инсулинге сезімталдықтың айтарлықтай жақсарғанына байланысты, кіші ішектің бастапқы бөлігінің шырышты қабығында дене жасушаларын инсулинге қарсы тұруға сигнал беретін белгілі бір зат өндіріледі деп болжанады. Оны өндіретін тіндер алынса, сигнал тоқтатылады және дене жасушалары инсулинге қалыпты сезімталдыққа оралады. Қазірге дейін мұндай зат табылған жоқ және мұндай заттың болуы болжамды болып қала береді. Лептин – OB генінен және май жасушаларынан өндірілетін гормон. Оның физиологиялық рөлі – аштықты реттеу, организм тоқ болғанда ескерту арқылы. Зерттеулер көрсеткендей, лептиннің жетіспеушілігі ауыр семіздікке әкеледі және инсулинге қарсы тұрумен тығыз байланысты.
Аурулар
Поликистоздық жұмыртқалар синдромы және алкогольдік емес майлы бауыр ауруы (НАЖББ) инсулинге қарсылықпен байланысты. Гепатит С сонымен қатар адамдардың 2-ші типті қант диабеті мен инсулинге қарсылық даму қаупін 3-4 есе арттырады.
Митохондриялық дисфункция
Әр түрлі әдістемелерді қолданған көптеген зерттеулер митохондрияның бұзылған функциясы инсулинге қарсы тұрудың пайда болуында маңызды рөл атқаратынын көрсетеді. Митохондриялық дисфункция реактивті оттегі түзілімдерінің пайда болуынан, генетикалық факторлардан, қартаюдан және митохондриялық биогенездің азаюынан туындауы мүмкін. Дегенмен, маңызды мәселелерге жауап әлі күнге дейін табылмады. Егер қатаң зерттеулермен расталса, митохондриялық аурулар мен инсулинге сезімталдықтың төмендеуі арасындағы байланыс жаңа емдеу жолдарының ашылуына мүмкіндік береді.
Қабыну
Жұқпалы аурулар сияқты жедел немесе созылмалы қабыну инсулинге қарсы тұруға себеп болуы мүмкін. TNF α – липолизді күшейту, инсулин сигнал беруді бұзу және GLUT4 экспрессиясын төмендету арқылы инсулинге қарсы тұруды дамытуға ықпал ететін цитокин.
Генетика
Инсулинге сезімталдықтың бірнеше генетикалық локустары анықталды. Оларға инсулинге қарсы тұрумен байланысты NAT2, GCKR және IGFI гендерінің жанындағы локустардағы өзгерістер кіреді. Қосымша зерттеулер осы гендердің жанындағы локустар инсулинге қарсы тұрумен байланысты екенін көрсетті. Дегенмен, осы локустар инсулинге қарсы тұрудың генетикалық компонентінің барлық 25–44% құрайды деп бағаланады.
Патофизиология
Қалыпты метаболизм кезінде қандағы глюкозаның жоғарылауы Лангерхан аралдарындағы бета (β) жасушаларын, қарын безінде орналасқан, қанға инсулин бөлуге итермелейді. Инсулин денедегі инсулинге сезімтал тіндерге (негізінен қаңқа бұлшық еттері, майлы тіндер және бауыр) глюкозаны сіңіруге көмектеседі, бұл энергиямен қамтамасыз етеді және қандағы глюкоза деңгейін төмендетеді. Бета жасушалары қандағы глюкоза деңгейі төмендеген кезде инсулин шығаруды азайтады, бұл қандағы глюкозаның шамамен 5 ммоль/л (90 мг/дл) тұрақты деңгейде сақталуына мүмкіндік береді. Инсулинге төзімді адамда инсулиннің қалыпты деңгейі қандағы глюкоза деңгейін бақылауда бірдей тиімділікке ие болмайды. Инсулинге қарсылық жағдайында организм инсулин өндіргенде, жасушалар оны тиімді сіңіре алмайды немесе пайдалана алмайды, нәтижесінде ол қан ағынында қалады. Май және бұлшық ет жасушалары сияқты белгілі бір жасуша түрлері глюкозаны сіңіру үшін инсулинге мұқтаж. Осы жасушалардың айналымдағы инсулинге жеткілікті жауап бермеуі қандағы глюкоза деңгейінің жоғарылауына әкеледі. Бауыр әдетте инсулиннің қатысуымен глюкоза секрециясын азайту арқылы глюкоза деңгейін реттеуге көмектеседі. Алайда, инсулинге қарсылық кезінде бауырдың глюкоза өндірісінің қалыпты азаюы жүрмей қалуы мүмкін, бұл қандағы глюкозаның жоғарылауына қосымша себеп болады. Май жасушаларындағы инсулинге қарсылық айналымдағы липидтердің сіңірілуінің азаюына және сақталған триглицеридтердің гидролизіне әкеледі. Бұл қан плазмасындағы бос май қышқылдарының деңгейінің жоғарылауына және инсулинге қарсылықтың одан әрі нашарлауына әкеледі. Инсулин май жасушаларына энергияны сақтау үшін негізгі гормоналды сигнал болғандықтан, олар бауыр және қаңқа бұлшық еттерінің резистенттігіне қарамастан, сезімталдығын сақтауға бейім. Инсулинге қарсылық жаңа май тінінің қалыптасуын ынталандырады және салмақ қосуды жеделдетеді. Гипергликемия жағдайында β-жасушалардың жеткілікті инсулин өндіре алмауы инсулинге қарсылықтан 2-типті қант диабетіне өтуді сипаттайды. Инсулинге қарсылық инсулинге қарсылық танытатын адамдар мен 2-типті диабетпен ауыратын науқастарда ішек арқылы апоB48 өндірілу жылдамдығымен тығыз байланысты. Инсулинге төзімділік көбінесе висцеральді майлылық, гипертония, гипергликемия және триглицеридтердің жоғарылауын, шағын тығыздықты липопротеин (sdLDL) бөлшектерінің және жоғары тығыздықты липопротеин (HDL) холестеринінің деңгейінің төмендеуін қамтитын дислипидемиямен ауыратын адамдарда кездеседі. Висцеральді майлылыққа қатысты көптеген деректер инсулинге қарсылықпен екі мықты байланысты көрсетеді. Біріншіден, тері асты майлы тіндерден айырмашылығы, висцеральді майлы жасушалар ісік некрозы факторы альфа (TNF α), интерлейкин 1 және -6 және т.б. сияқты қабынуға қарсы цитокиндерді едәуір мөлшерде өндіреді. Көптеген эксперименталды модельдерде бұл қабынуға ықпал ететін цитокиндер май және бұлшық ет жасушаларындағы инсулиннің қалыпты әрекетін бұзады және инсулинге қарсылықтың пайда болуына ықпал етуі мүмкін. Қабынуға қарсы цитокиндер өндірісіне көп көңіл бөлінген, бұл - инсулинге қарсылықты тудыратын қабыну маркерлері мен медиаторларының транскрипциясын күшейтетін ақуыз желісі IKK β/NF κB жолы. Екіншіден, висцеральді майлылық бауырда майдың жинақталуымен байланысты, бұл жағдай алкогольдік емес майлы бауыр ауруы (NAFLD) деп аталады. NAFLD-нің нәтижесі - қан ағынына бос май қышқылдарының шамадан тыс бөлінуі (липолиздің күшеюіне байланысты) және гликоген қорының бауырда глюкозаға (гликогенолизге) бөлінуінің күшеюі, бұл екеуі де перифериялық инсулинге қарсылықты күшейтіп, 2-типті қант диабетіне шалдығу қаупін арттырады. Видаль Пуигтің пікірінше, майлы тіндердің шамадан тыс кеңеюі тұрақты оң энергия балансы жағдайында (мысалы, асыра тамақтану кезінде) липотоксикалық және қабынушылық әсерлерге әкелуі мүмкін, бұл инсулинге қарсылық және онымен байланысты аурулардың пайда болуына себеп болуы мүмкін. Сонымен қатар, инсулинге қарсылық жиі гиперкоагуляциялық күймен (фибринолиздің бұзылуы) және қабыну цитокиндерінің деңгейінің жоғарылауымен байланысты.
Молекулалық механизм
Молекулалық деңгейде жасуша инсулинді инсулин рецепторлары арқылы сезінеді, ал сигнал PI3K/Akt/mTOR сигналдық жолы деп аталатын сигналдық каскад арқылы таралады. Жақындағы зерттеулер бұл жолдың белгілі бір жасуша түрлері үшін физиологиялық жағдайларда екі тұрақты күйге ие ауысу механизмі ретінде жұмыс істеуі мүмкін екенін, ал инсулинге жауап берудің шекті құбылыс болуы мүмкін екенін көрсетті. Инсулинге жолдың сезімталдығын көптеген факторлар, мысалы, бос май қышқылдарының липолизі, төмендетуі мүмкін, бұл инсулинге қарсы тұруға әкеледі. Дегенмен, кең көзқараспен қарағанда, сезімталдықты реттеу (сезімталдықты азайтуды қоса алғанда) – организмнің өзгеріп жатқан ортаға немесе метаболикалық жағдайларға бейімделуінің әдеттегі тәжірибесі. Мысалы, жүктілік кезінде маңызды метаболикалық өзгерістер болады, оның барысында ананың бұлшықтарының инсулинге сезімталдығы төмендеуі керек, бұл ана мен ұрықтың миы үшін көбірек глюкозаны сақтауға мүмкіндік береді. Бұл бейімделу реакция шегін көтеру арқылы жүзеге асырылуы мүмкін, соның салдарынан сезімталдық пайда болуы кешіктіріледі. Бұл плаценталық өсу факторының секрециясы арқылы іске асырылады, ол инсулин рецепторлық субстрат (IRS) пен PI3K арасындағы өзара әрекетке бөгет қояды. Бұл тұжырым инсулинге қарсы тұрудың реттелетін шегі гипотезасының негізін құрайды.
Инсулиннің оразадағы деңгейі
Аш қарынға алынған қан сарысуындағы инсулин деңгейі 29 микроЕБ/мл немесе 174 пмоль/л-ден жоғары болса, бұл инсулинге қарсы тұруды білдіреді. Соңғы тамақтанғаннан кейін үш сағат өткен соң да осы көрсеткіштер қолданылады.
Глюкозаға төзімділікті тексеру
Глюкозаға төзімділік тестісі (ГТТ), қант диабетін диагностикалау үшін қолданылатын процедура, кезінде науқас аш болған күйде 75 грамм глюкозаны ізеді. Содан кейін келесі екі сағат бойы қандағы глюкоза деңгейі өлшенеді. Нәтижелер Дүниежүзілік денсаулық сақтау ұйымының (ДДҰ) ұсынымдары бойынша бағаланады. Екі сағаттан кейін гликемия 7.8 ммоль/л (140 мг/дл) төмен болса, қалыпты деп есептеледі, 7.8 мен 11.0 ммоль/л (140-197 мг/дл) аралығында болса, глюкозаға төзімділіктің бұзылуы (IGT) деп саналады, ал 11.1 ммоль/л (200 мг/дл) жоғары немесе тең болса, қант диабеті деп диагностикаланады. Ауыз арқылы глюкозаға төзімділік тестісі (ОГТТ) қарапайым инсулинге төзімділік жағдайында қалыпты немесе шамалы бұзылған болуы мүмкін. Көбінесе алғашқы өлшемдерде глюкоза деңгейінің жоғарылауы байқалады, бұл тамақтанғаннан кейін (ас ішкеннен кейін) инсулин өндірісінің жоғалуын көрсетеді. Тестіні ұзарту (тағы бірнеше сағатқа) инсулин өндірісінің физиологиялық тамақтанғаннан кейінгі жауабының жеткіліксіздігінен кейін шамадан тыс өндірілуі нәтижесінде болатын гипогликемиялық "төмендеуді" анықтауға мүмкіндік береді.
Гиперинсулиномиялық еугликемиялық тұтқа
Инсулинге қарсы тұруды зерттеу және анықтаудың алтын стандарты – "гиперинсулинемиялық еугликемиялық қыспақ", себебі ол гипогликемия тудырмастан, жоғары инсулин деңгейін толықтыруға қажетті глюкоза мөлшерін өлшейді. Бұл глюкозалық қыспақ әдісінің бір түрі. Бұл тест клиникалық тәжірибеде сирек қолданылады, бірақ медициналық зерттеулерде, мысалы, түрлі дәрілердің әсерін бағалау үшін пайдаланылады. Глюкоза инфузиясының жылдамдығы диабет туралы әдебиеттерде көбінесе GINF мәні деп аталады. Процедура шамамен екі сағатқа созылады. Перифериялық тамыр арқылы инсулин минутына 10–120 мЕ/м² мөлшерінде инфузияланады. Инсулин инфузиясын толықтыру үшін, қандағы қант деңгейін 5–5,5 ммоль/л аралығында ұстап тұру мақсатында 20% глюкоза инфузияланады. Глюкоза инфузиясының жылдамдығы әр 5–10 минут сайын қандағы қант деңгейін тексеру арқылы анықталады. Соңғы әдістердің қатарында – сандық инсулинге сезімталдық индексі (QUICKI) және инсулинге сезімталдықты өлшеуге арналған SPINA GR. Бұл есептелген көрсеткіштердің барлығы ашқарын инсулин және глюкоза деңгейін пайдаланып инсулинге қарсы тұруды есептейді және олардың барлығы қыспақ зерттеулерінің нәтижелерімен үлкен дәрежеде сәйкес келеді.
Алдын алу және басқару
Дұрыс салмақты ұстап тұру және жүйелі түрде дене шынықтырумен айналысу инсулинге қарсы тұру қаупін азайтуға көмектеседі. Метформин де, тиазолидиндиондар да инсулинге сезімталдықты жақсартады. Метформин диабетке дейінгі және 2-типті диабетке бекітілген және инсулинге қарсы тұру үшін ең көп тағайындалатын дәрілердің біріне айналды. Диабеттің алдын алу бағдарламасы (ДПП) көрсеткендей, жаттығулар мен диета 2-типті диабетке даму қаупін төмендетуде метформиннен шамамен екі есе тиімді. Алайда, ДПП сынағына қатысушылар 2,8 жылдың соңында жоғалтқан салмағының шамамен 40% -ын қайта алды, нәтижесінде өмір салты бойынша араласуда да, сынақтың бақылау тобында да диабет даму жиілігі ұқсас болды. Эпидемиологиялық зерттеулерде дене белсенділігінің жоғары деңгейі (күнде 90 минуттан артық) диабетке шалдығу қаупін 28% -ға төмендетеді. Бұдан әрі, дене шынықтыру семіз немесе артық салмақты балалар мен жасөспірімдердегі (19 жасқа дейінгі) инсулинге қарсы тұрудың тиімді қарсыласы болып табылады. Авторлар қарсылық және кешенді жаттығулардың маңыздылығын төмендетуге қарсы ескертеді, себебі осы жаттығу түрі әдетте аэробикалық жаттығуларға қарағанда аз зерттелген. Кейбір полиқанықпаған май қышқылдары (омега-3) инсулинге қарсы тұрудың 2-типті диабетке қарай дамуын тежеуі мүмкін, бірақ омега-3 май қышқылдары инсулинге қарсы тұруды кері қайтару қабілеті шектеулі көрінеді және 2-типті диабет орнағаннан кейін тиімділігін жоғалтады.
Тарих
Инсулинге қарсы тұрудың 2-ші типті қант диабетінің түпкі себебі болуы мүмкін деген пікірді алғаш рет профессор Вильгельм Фальта 1931 жылы Венада жариялаған, ал 1936 жылы Лондон университетінің колледж ауруханасының медициналық орталығынан сэр Гарольд Персиваль Химсворт оны маңызды фактор ретінде растады. Дегенмен, 2-ші типті қант диабеті өтемақы инсулин секрециясының қатар жүретін жеткіліксіздігі болмаса, дамымайды.
Өзгермелі түсіндірмелер
Кейбір ғалымдар инсулинге төзімділік пен семіздіктің өзі метаболикалық бұзылыс емес, ағза мүшелерін липотоксикациядан (қан және тіндердегі липидтердің қауіпті деңгейі) қорғау үшін жасалған, тұрақты калориялық артықшылыққа бейімделудің жауабы ғана деп санайды: "Сондықтан семіздікті патология немесе ауру ретінде қарастырмай, тұрақты калориялық артықшылыққа нормативті, физиологиялық жауап ретінде қарастыру керек. Инсулинге сезімтал тіндерде, соның ішінде қаңқа бұлшық еттері мен бауырда липидтердің жоғары деңгейіне байланысты, липидтерге толы жасушалардан глюкозаны шығару липогендік субстраттың одан әрі жиналуына қарсы компенсаторлық қорғаныс механизмі деп ұсынылған". Инсулинге төзімділік эволюциялық бейімделу болуы мүмкін деген басым пікірлердің бірі – үнемді ген гипотезасы. Бұл гипотеза инсулинге төзімділік пен 2-типті қант диабетіне генетикалық компоненттер бар болса, осы фенотиптерге қарсы таңдау жасалатынын көрсетеді. Дегенмен, нормальды гликемиялық деңгейі бар және қант диабетімен ауыратын адамдардың арасында инсулинге төзімділіктің орташа көрсеткіші артқан. Дж. В. Нилдің пікірінше, ежелгі адамдар аштық кезеңдерінде глюкозаны сақтауға көмектесетін гендерге ие болу артықшылықты берген. Бірақ, қазіргі заманғы ортада жағдай басқа. Заманауи гипотезалар инсулин метаболизмінің әлеуметтік-экологиялық бейімделу ретінде жұмыс істейтінін, инсулиннің дене компоненттеріне энергияны бөлу механизмі екенін және инсулинге сезімталдықтың осы энергия бөлімін реттеуге бейімделу екенін ұсынады. Мінез-құлықтық өзгеріс гипотезасы инсулинге төзімділіктің репродуктивтік және мінез-құлық стратегияларын өзгертудің екі жолына алып келетінін көрсетеді. Бұл стратегиялар "r-ден K-ға" және "солдаттан дипломатқа" деп аталады. "r-K" стратегиясы инсулинді плацента арқылы ұрыққа бағыттауды қамтиды, нәтижесінде ұрықтың салмағы артады, бірақ анасының салмағы өзгермейді, бұл ата-аналық инвестицияның (K стратегиясы) жоғарылауын көрсетеді. "Солдаттан дипломатқа" стратегиясында қаңқа бұлшық еттерінің инсулинге сезімталдығының төмендеуі глюкозаны миға қайта бағыттауы мүмкін, ал миға инсулин рецепторлары қажет емес. Әртүрлі зерттеулерде бұл когнитивтік дамуды жақсартатыны көрсетілген.