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PM2.5暴露与胰岛素抵抗 ——氧化应激可能起中介作用

September 22, 2017 原文导读 Comments Off on PM2.5暴露与胰岛素抵抗 ——氧化应激可能起中介作用

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动物研究和人群流行病学研究表明,暴露于细颗粒物(PM2.5)会增加患II型糖尿病的风险。但目前尚不清楚PM2.5暴露如何导致全身胰岛素抵抗,后者是II型糖尿病的病因。在一项新的小鼠研究中[EHP 124(12):1830-1839 (2016) Haberzettl P, et al.],研究人员发现肺部的氧化应激可能是PM2.5暴露和血管胰岛素抵抗之间的一个中间步骤,而血管胰岛素抵抗是全身胰岛素抵抗的先兆。

II型糖尿病是由于机体对胰腺产生的胰岛素缺乏反应而产生的。II型糖尿病可导致高血糖水平和潜在的致命并发症。全球范围内,成人糖尿病(包括I型和II型)患病率翻了一番,从1980年的4.7%增长到2014年的8.5%,全球糖尿病患者人数约为4亿2千2百万。在儿童和青少年中也已观察到II型糖尿病患病率的增加,而20年前这一人群II型糖尿病非常罕见。

成人II型糖尿病的增加大多被归因于肥胖发病率的上升和缺乏锻炼等,这也是公认的II型糖尿病的危险因素。然而,空气污染物暴露,包括PM2.5,也可能在其中起到一定的作用。

“有很多实验和流行病学研究证据表明,低水平的空气污染物暴露[可能引起]胰岛素抵抗和对II型糖尿病易感,” 马里兰大学医学院(University of Maryland School of Medicine)

一项新的小鼠研究的作者推测,当PM2.5暴露在肺中引起氧化应激时,可能会引起血管胰岛素抵
抗。这项实验研究并不能替代人群研究,但它可以有助于我们了解空气污染是如何增加胰岛素抵
抗和II型糖尿病的风险。
©Hindustan Times/Getty Images

的助理教授Sanjay Rajagopalan说道。他没有参与这项新的动物研究。Rajagopalan说:“空气污染在其中所起的作用不如高脂饮食或缺乏运动来得重要,它们被认为是主导因素,但不要低估了空气污染的重要性。”

先前的小鼠实验研究表明,血管胰岛素抵抗(发生在血管)先于全身胰岛素抵抗发生(发生在肌肉、肝脏和脂肪组织)。在高脂饮食和肥胖动物中,PM2.5暴露与全身和血管胰岛素抵抗均存在关联。

氧化应激被广泛认为在PM2.5暴露和毒性作用之间起中介作用。这项新研究的作者假设,当PM2.5暴露在肺中引起氧化应激时,可能会引起血管胰岛素抵抗。他们运用一系列的实验检验了这一假说,在实验中,他们给小鼠喂食对照饲料或高脂肪饲料,并将小鼠暴露在过滤空气或浓缩PM2.5(CAP)中染毒9天或30天。

CAP暴露与小鼠血管胰岛素抵抗有关,CAP暴露小鼠同时存在血管炎症和功能障碍,甚至在控制饮食的小鼠体内也发现了上述改变。作者指出,CAP暴露与氧化应激和脂质过氧化的血浆标志物的增加有关,而且在抗氧化剂预处理的小鼠体内,并未发现与CAP相关的血管胰岛素信号的早期变化。他们还发现,CAP暴露引起肺组织中由氧化应激特异性诱导的基因表达增加。在肺组织中过表达这些基因中的一个基因的小鼠对CAP的反应性降低。

这项新的发现不仅可以用于解释空气污染与代谢性疾病的关联,也可用于解释空气污染与心血管疾病间的关联,后者通常被认为与PM2.5暴露有关。此外,该模型还表明,不仅仅是肥胖,还有任何其他涉及氧化应激的情况都可能增加对PM2.5毒性的易感性。论文的第一作者、路易斯威尔大学医学院(University of Louisville School of Medicine)助理教授

Petra Haberzettl说:“下一步最重要的就是要找出肺部氧化应激是如何进入血管的,每个人都可以受到空气污染的影响,但那些有哮喘疾病、消瘦且没有代谢性疾病的人,可能对颗粒物暴露更为易感。”

Rajagopalan提醒,本实验研究并不能替代人群研究,也不能完全复制人体的接触情况。他说:“尽管如此,这些发现提示了空气污染是如何通过肺介导的机制改变对胰岛素抵抗和II型糖尿病(通常被认为是全身性疾病)的易感性。”

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Julia R. Barrett,硕士,生命科学编辑,居住在威斯康星州麦迪逊市的科学作家和编辑。她是国家科学作家协会(National Association of Science Writers)会员以及生命科学编辑委员会(Board of Editors in the Life Sciences)成员。

译自EHP 124(10): A236 (2016)

翻译:张蕴晖

*本文参考文献请浏览英文原文

原文链接

http://dx.doi.org/10.1289/ehp.124-A236


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