文档介绍：胰岛素抵抗与支链氨基酸代谢
【关键词】胰岛素抵抗;支链氨基酸;亮氨酸;异亮氨酸;缬氨酸
【中图分类号】R575 【文献标识码】A 【文章编号】1004-7484(2013)05-0089-02
1 概述
胰岛素抵抗是代谢综合征及2型糖尿病的主要发病机制。胰岛素不仅在糖脂代谢中起着重要作用,而且与蛋白质代谢密切相关。支链氨基酸(BCAAs)是一类特殊类型的氨基酸,其代谢与胰岛素分泌及胰岛素敏感性有关,从胰岛素抵抗发展到胰岛素绝对缺乏的过程中,血浆BCAAs水平呈逐渐升高趋势。糖尿病酮症酸中毒的患者,血BCAAs的升高极其明显,当给予有效的控制时,BCAAs又降至正常水平。BCAAs的分解代谢还受到其它能够引起胰岛素抵抗的疾病如肝、肾功能不全等的影响。
2 支链氨基酸的分解代谢
支链氨基酸包括亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸,其都是营养必需氨基酸。亮氨酸和异亮氨酸的侧链是一个异丁基团,支链分别在γ和β碳链上。缬氨酸的侧链是异丙基团,支链在β碳链上。
BCAAs分解代谢的第一步是被支链氨基酸转氨酶(BCAT)催化生成相应的支链α酮酸(BCKAs),这一步反应是可逆性的,这表明BCAAs可以转化为BCKAs,也可以由它们合成。BCAAs分解代谢的第二步是BCKAs在α酮酸脱氢酶(BCKD)复合物的催化下氧化脱羧。此步为不可逆反应,并且使BCKAs氧化生成最终产物:NADH、CO2及各自不同的终产物,亮氨酸生成乙酰乙酸和乙酰CoA,异亮氨酸生成琥珀酰CoA和乙酰CoA,缬氨酸生成琥珀酰CoA。
BCAT和BCKD复合物广泛存在于人体的各组织当中,表明BCAA在各组织中均可发生转氨基作用氧化分解。骨骼肌组织对BCAA转氨基和氧化作用最强[1]。但同时BCKD激酶在肌组织中的浓度最高,也提示骨骼肌同样具有抑制BCKAs氧化的作用。还有报道,骨骼肌中BCAT的活性比BCKD复合物更强[2]。现已证实,肾脏内BCKD复合物的活性最高,且抑制其酶活性的能力最弱,这也说明肾脏是一个BCAAs/BCKAs被氧化的重要场所。
许多因素影响BCKD复合物活性和BCAAs的氧化。正常机体内,胰岛素抑制亮氨酸的氧化,而糖尿病患者的这种作用减弱[3,4]。剧烈的运动激活骨骼肌内BCKD复合物的酶活性,但随着不断的训练,这种活性的增强逐渐减少,BCKD激酶含量不断增加[5]。在一个小型随机交叉实验当中发现,在健康年轻人和老年人骨骼肌内BCAT和BCKD复合物的活性相当[6]。
3 支链氨基酸的动力学
餐后进食高动物蛋白后,血浆中的BCAAs水平明显上升,即使BCAAs在动物蛋白中仅占总氨基酸的20%左右,BCAAs仍可达到空腹时的2倍[7,8]。高动物蛋白餐后全身各组织的BCAAs急剧上升反映转氨能力和小肠的吸收功能。s主要转变为亮氨酸[9]。正常志愿者高动物蛋白饮食后,其血液BCAAs升高远较BCKAs明显。血浆中BCAAs被肌肉所摄取,在餐后2小时内肌肉主要以谷氨酸盐的形式释放出来[10]。
空腹健康人体空腹状态下,骨骼肌组织可以持续释放氨基酸,以丙氨酸和谷氨酸盐最为显著,而谷氨酸盐是由小肠释放后被肌肉组织所摄取的。空腹时,释放出的丙氨酸和谷氨酸盐超过肌肉组织中其含量的60-80%,从而也提示,丙氨酸和谷氨酸盐从头合成而来,