Căng thẳng oxy hóa: tế bào β dễ tổn thương
Tóm tắt
Các cơ chế phòng vệ chống oxy hóa của tế bào β tụy đặc biệt yếu và có thể bị quá tải bởi sự mất cân bằng redox phát sinh từ việc sản xuất quá mức các loại oxy phản ứng và các loài nitơ phản ứng. Những hậu quả của sự mất cân bằng redox này bao gồm quá trình peroxy hóa lipid, oxy hóa protein, tổn thương DNA và sự can thiệp của các loài phản ứng với các con đường truyền tín hiệu, điều này góp phần đáng kể vào sự suy giảm và chết tế bào β trong bệnh tiểu đường loại 1 và loại 2. Các loại oxy phản ứng, các gốc superoxide (O2•−), hydrogen peroxide (H2O2) và, trong giai đoạn phản ứng cuối cùng được xúc tác bởi sắt, các gốc hydroxyl phản ứng mạnh nhất và độc hại nhất (OH•) được sản xuất trong cả hai quá trình tấn công tế bào β do cytokine gây viêm trong bệnh tiểu đường loại 1 và sự suy giảm chức năng tế bào β do glucolipotoxicity trong bệnh tiểu đường loại 2. Kết hợp với NO•, vốn độc hại tự nó, cũng như thông qua phản ứng của nó với O2•− và hình thành sau đó peroxynitrite, các loài phản ứng đóng vai trò trung tâm trong sự chết của tế bào β trong quá trình suy giảm dung nạp glucose khi phát triển bệnh tiểu đường.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
Lenzen, 1996, Low antioxidant enzyme gene expression in pancreatic islets compared with various other mouse tissues, Free Radical Biol. Med., 20, 463, 10.1016/0891-5849(96)02051-5
Tiedge, 1997, Relation between antioxidant enzyme gene expression and antioxidative defense status of insulin-producing cells, Diabetes, 46, 1733, 10.2337/diab.46.11.1733
Halliwell, 2007, Free Radicals in Biology and Medicine
Turrens, 2003, Mitochondrial formation of reactive oxygen species, J. Physiol., 552, 335, 10.1113/jphysiol.2003.049478
Pi, 2007, Reactive oxygen species as a signal in glucose-stimulated insulin secretion, Diabetes, 56, 1783, 10.2337/db06-1601
Scandalios, 2005, Oxidative stress: molecular perception and transduction of signals triggering antioxidant gene defenses, Braz. J. Med. Biol. Res., 38, 995, 10.1590/S0100-879X2005000700003
Lenzen, 2008, The mechanisms of alloxan- and streptozotocin-induced diabetes, Diabetologia, 51, 216, 10.1007/s00125-007-0886-7
Jörns, 2005, Immune cell infiltration, cytokine expression, and β-cell apoptosis during the development of type 1 diabetes in the spontaneously diabetic LEW.1AR1/Ztm-iddm rat, Diabetes, 54, 2041, 10.2337/diabetes.54.7.2041
Eizirik, 2001, A choice of death: the signal-transduction of immune-mediated β-cell apoptosis, Diabetologia, 44, 2115, 10.1007/s001250100021
Pirot, 2006, Interferon-γ potentiates endoplasmic reticulum stress-induced death by reducing pancreatic β-cell defence mechanisms, Diabetologia, 49, 1229, 10.1007/s00125-006-0214-7
Souza, 2008, Interaction between pro-inflammatory and anti-inflammatory cytokines in insulin-producing cells, J. Endocrinol., 197, 139, 10.1677/JOE-07-0638
Lortz, 2005, Importance of mitochondrial superoxide dismutase expression in insulin-producing cells for the toxicity of reactive oxygen species and proinflammatory cytokines, Diabetologia, 48, 1541, 10.1007/s00125-005-1822-3
Azevedo-Martins, 2003, Improvement of the mitochondrial antioxidant defense status prevents cytokine-induced nuclear factor-κB activation in insulin-producing cells, Diabetes, 52, 93, 10.2337/diabetes.52.1.93
Gurgul, 2004, Mitochondrial catalase overexpression protects insulin-producing cells against toxicity of reactive oxygen species and proinflammatory cytokines, Diabetes, 53, 2271, 10.2337/diabetes.53.9.2271
Eizirik, 2008, The role for endoplasmic reticulum stress in diabetes mellitus, Endocr. Rev., 29, 42, 10.1210/er.2007-0015
Evans, 2003, Are oxidative stress-activated signaling pathways mediators of insulin resistance and β-cell dysfunction?, Diabetes, 52, 1, 10.2337/diabetes.52.1.1
Diakogiannaki, 2007, Mechanisms involved in the cytotoxic and cytoprotective actions of saturated versus monounsaturated long-chain fatty acids in pancreatic β-cells, J. Endocrinol., 194, 283, 10.1677/JOE-07-0082
Robertson, 2006, Oxidative stress and impaired insulin secretion in type 2 diabetes, Curr. Opin. Pharmacol., 6, 615, 10.1016/j.coph.2006.09.002
Robertson, 2007, Chronic oxidative stress as a mechanism for glucose toxicity of the β-cell in type 2 diabetes, Cell Biochem. Biophys., 48, 139, 10.1007/s12013-007-0026-5
Cnop, 2005, Mechanisms of pancreatic β-cell death in type 1 and type 2 diabetes: many differences, few similarities, Diabetes, 54, S97, 10.2337/diabetes.54.suppl_2.S97
Jörns, 2006, β-Cell death in hyperglycaemic Psammomys obesus is not cytokine-mediated, Diabetologia, 49, 2704, 10.1007/s00125-006-0413-2
Kharroubi, 2004, Free fatty acids and cytokines induce pancreatic β-cell apoptosis by different mechanisms: role of nuclear factor-κB and endoplasmic reticulum stress, Endocrinology, 145, 5087, 10.1210/en.2004-0478
Ashcroft, 2006, KATP channels and insulin secretion: a key role in health and disease, Biochem. Soc. Trans., 34, 243, 10.1042/BST0340243
Saleh, 2002, Uncoupling protein-2: evidence for its function as a metabolic regulator, Diabetologia, 45, 174, 10.1007/s00125-001-0737-x
Brownlee, 2003, A radical explanation for glucose-induced β-cell dysfunction, J. Clin. Invest., 112, 1788, 10.1172/JCI200320501
Brownlee, 2005, The pathobiology of diabetic complications: a unifying mechanism, Diabetes, 54, 1615, 10.2337/diabetes.54.6.1615
Newsholme, 2007, Diabetes associated cell stress and dysfunction: role of mitochondrial and non-mitochondrial ROS production and activity, J. Physiol., 583, 9, 10.1113/jphysiol.2007.135871
Moffitt, 2005, Adverse physicochemical properties of tripalmitin in β-cells lead to morphological changes and lipotoxicity in vitro, Diabetologia, 48, 1819, 10.1007/s00125-005-1861-9
Zraika, 2006, The influence of genetic background on the induction of oxidative stress and impaired insulin secretion in mouse islets, Diabetologia, 49, 1254, 10.1007/s00125-006-0212-9
Freeman, 2006, Nicotinamide nucleotide transhydrogenase: a key role in insulin secretion, Cell Metab., 3, 35, 10.1016/j.cmet.2005.10.008