Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Các hiệu ứng ion tế bào của insulin trên hồng cầu người bình thường: một nghiên cứu bằng cộng hưởng từ hạt nhân
Tóm tắt
Nồng độ canxi tự do trong tế bào hồng cầu tăng, và nồng độ magie tự do cùng giá trị pH bị ức chế có liên quan đến tình trạng tăng insulin huyết và đề kháng insulin ở huy hypertension, béo phì và tiểu đường type 2 (không phụ thuộc vào insulin). Để xác định vai trò của insulin trong quá trình này, chúng tôi đã sử dụng kỹ thuật phổ cộng hưởng từ hạt nhân 19F và 31P để nghiên cứu tác động ion tế bào của insulin trong vitro trên các hồng cầu người bình thường. Insulin đã làm gia tăng nồng độ canxi tự do trong tế bào theo cách phụ thuộc vào liều lượng và thời gian. Tác động bắt đầu từ 10 μU/ml, đạt đỉnh tại 200 μU/ml, và tiếp tục ở cả hai liều 500 μU/ml và 1000 μU/ml. Tại 200 μU/ml, nồng độ canxi tự do đã tăng từ 24.6±2.5 nmol/l lên giá trị đỉnh tại 120 phút là 66.4±11 nmol/l (p<0.05 so với cơ sở), nồng độ vẫn duy trì ở mức cao trong suốt thời gian ủ (45.7±5.6 nmol/l tại 60 phút, và 47.9±9.1 nmol/l tại 180 phút, p<0.05 so với cơ sở, tương ứng). Tương tự, insulin cũng đã làm tăng nồng độ magie tự do trong tế bào ở tất cả các thời điểm (tại cơ sở: 177±11 μmol/l; 60 phút: 209±19 μmol/l; 120 phút: 206±22 μmol/l; và 180 phút: 202±12 μmol/l; p<0.05 so với cơ sở ở tất cả các thời điểm). Không có sự thay đổi nào về pH do insulin gây ra được quan sát thấy. Chúng tôi kết luận (i) rằng insulin ở nồng độ sinh lý có thể tham gia vào việc điều hòa các cation hai hóa trị trong hồng cầu người trưởng thành, (ii) rằng insulin tự nó không thể giải thích cho các tổn thương ion tế bào đã được mô tả trước đó ở bệnh tăng huyết áp và tiểu đường, và (iii) rằng các nghiên cứu lâm sàng trong tương lai về chuyển hóa ion tế bào nên được thực hiện trong trạng thái nhịn ăn, được kiểm soát cho nồng độ insulin đang lưu hành, hoặc cả hai.
Từ khóa
#insulin; hồng cầu người; canxi; magie; pH; bệnh tăng huyết áp; tiểu đường type 2; phổ cộng hưởng từ hạt nhânTài liệu tham khảo
Modan M, Halkin H, Almay S et al. (1985) Hyperinsulinemia: a link between hypertension, obesity and glucose tolerance. J Clin Invest 75: 809–817
Ferrannini E, Buzzigoli G, Bonadonna R et al. (1987) Insulin resistance in essential hypertension. N Engl J Med 317: 350–357
Welborne TA, Wearne K (1979) Coronary heart disease incidence and cardiovascular mortality in Busselton with reference to glucose and insulin concentration. Diabetes Care 2: 154–160
Reaven GM, Hoffman BB (1987) A role for insulin in the aetiology and course of hypertension. Lancet 2: 435–437
DeFronzo RA, Cooke CR, Andres R, Fabona CR, Davis PJ (1975) The effect of insulin on renal handling of sodium, potassium, calcium and phosphate in man. J Clin Invest 55: 845–855
Rowe JW, Young BY, Minaker KL, Stevens AL, Pallata J, Landsberg L (1981) Effect of insulin and glucose infusion on the sympathetic nervous system activity in normal men. Diabetes 30: 219–225
Rocchini AP, Moorehead C, De Remer S, Goodfriend TL, Ball DL (1990) Hyperinsulinemia and the aldosterone and pressor response to angiotensin II. Hypertension 15: 861–866
Stout RW, Bierman E, Ross R (1975) Effect of insulin on the proliferation of cultured primate arterial smooth cells. Circ Res 36: 319–327
Resnick LM, Gupta RK, Bhargava KK, Gruenspan H, Alderman MH, Laragh JH (1991) Cellular ions in hypertension, diabetes, and obesity: a nuclear magnetic resonance spectroscopic study. Hypertension 17: 951–957
Resnick LM, Gupta RK, Laragh JH (1984) Intracellular free magnesium in erythrocyte of essential hypertension. Proc Natl Acad Sci USA 81: 6511–6515
Resnick LM, Roman MJ, Gupta RK, Laragh JH (1990) Intracellular cation determinants of left ventricular mass. Am J Hypert 3: 15A (Abstract)
Resnick LM, Gupta RK, Gruenspan H, Alderman MH, Laragh JH (1990) Hypertension and peripheral insulin resistance: mediating role of intracellular free magnesium. Am J Hypertens 3: 373–379
Resnick LM, Barbagallo M, Gupta RK, Laragh JH (1991) How do insulin and glucose contribute to hypertension? — cellular ionic effects. J Am Soc Nephrol 2: 482 (Abstract)
Resnick LM, Gupta RK, Sosa RE, Corbett ML, Laragh JH (1987) Intracellular pH in human and experimental hypertension. Proc Natl Acad Sci USA 84: 7663–7667
Moon RB, Richards JH (1973) Determination of intracellular pH by 31P magnetic resonance. J Biol Chem 248: 7276–7278
Levy LA, Murphy E, London RE (1987) Synthesis and characterization of 19F-NMR chelators for measurement of cytosolic free calcium. Am J Physiol 252: C441-C449
Resnick LM (1991) Calcium metabolism in hypertension and allied metabolic disorders. Diabetes Care 14: 505–520
Paolisso G, Sgambato S, Passariello B et al. (1986) Insulin induces opposite changes in plasma and erythrocyte magnesium concentration in normal man. Diabetologia 29: 644–647
Draznin B, Kao M, Sussman KE (1987) Insulin and glyburide increase cytosolic free calcium concentration in isolated rat adipocytes. Diabetes 36: 174–178
Perhshading HA, McDonald J (1979) Direct addition of insulin inhibits a high affinity Ca-ATPase in isolated adypocyte plasma membranes. Nature(Lond) 281: 495–497
Davis FB, Davis PJ, Nat G et al. (1985) The effect of in vivo glucose administration on human erythrocyte Ca-ATPase activity and on enzyme responsiveness in vitro to thyroid hormone and calmodulin. Diabetes 34: 639–646
Molenaar WH, Tsien RY, van der Saag PT, Laat SW (1983) Na-H exchange and cytoplasmic pH in the action of growth factors in human fibroblasts. Nature (Lond) 304: 645–648
Hoffman JM, Ishizuka T, Farese RV (1991) Interrelated effects of insulin and glucose on diacylglycerol-protein kinase-C signalling in rat adipocytes and solei muscle in vitro and in vivo in diabetic rats. Endocrinology 128: 2937–2948
Lostroh AJ, Krahl ME (1973) Accumulation in vitro of magnesium and potassium in rat uterus: ion pump activity. Bioch Bioph Acta 291: 260–268
Lostroh AJ, Krahl ME (1974) Magnesium, a second messenger for insulin: ion translocation coupled to transport activity. Adv Enzyme Regulation 12: 73–81
Feray JC, Garay R (1986) An Na+ -stimulated Mg2+ -transport system in human red blood cells. Bioch Bioph Acta 856: 76–84
Pontremoli R, Rivera A, Canessa M (1991) Insulin and cytosolic free calcium modulate the human red cell Na/H exchanger. Clin Res 39: 192A (Abstract)
Resnick LM, Gupta RK, Gruenspan H, Laragh JH (1988) Intracellular ion response to glucose tolerance: relation of hypertension, obesity, and insulin resistance. Circulation 78: II 570 (Abstract)
Taylor DJ, Coppack SW, Cadoux-Hudson TAD et al. (1991) Effect of insulin on intracellular pH and phosphate metabolism in human skeletal muscle in vivo. Clin Sci 81: 123–128
Meyer RA, Kushmerick MJ, Dillon PF, Brown TR (1983) Lack of insulin effect on intracellular pH in mammalian skeletal muscle. Fed Proc 42: 1248 (Abstract)
Klip A, Ramal T, Cragoe EJ Jr (1986) Insulin-induced cytoplasmic alkalinization and glucose transport in muscle cells. Am J Physiol 250: C720-C728
Mathias CJ, daCosta DF, Fosbraey P, Christensen NJ, Bannister R (1987) Hypotensive and sedative effect of insulin in autonomic nervous failure. Br Med J 295: 161–163
Resnick LM (1989) Hypertension, and abnormal glucose homeostasis: possible role of divalent cation metabolism. Am J Med 87 [Suppl 6A]: 17S-22S
Karaki H, Hatano K, Weiss GB (1983) Effect of magnesium on 45Ca uptake and release at different sites in rabbit aortic smooth muscle. Pfluegers Arch 398: 29–32
Tasi MD, Dragemberg T, Thulin E, Forsen S (1987) Is the binding of magnesium to calmodulin significant? An investigation by magnesium-25 nuclear magnetic resonance study. Biochemistry 26: 3635–3643
Altura BM, Altura BT, Carella A, Gebrenwold A, Mukarawa T, Nishio A (1987) Mg-Ca interaction in contractility of vascular smooth muscle: Mg versus organic calcium channel blockers on myogenic tone and agonist-induced responsiveness of blood vessels. Can J Physiol Pharmacol 65: 729–745
Paolisso G, Passariello B, Sgambato S et al. (1987) Impaired insulin-mediated erythrocyte magnesium accumulation in essential hypertension. Clin Sci 73: 535–539
Paolisso G, Sgambato S, Giugliano D et al. (1988) Impaired insulin-induced erythrocyte magnesium accumulation is correlated to impaired insulin-mediated glucose disposal in type 2 (non-insulin-dependent) diabetic patients. Diabetologia 31: 910–915