Амилин, или островковый амилоидный полипептид

фото Амилин, или островковый амилоидный полипептид
Амилин, или островковый амилоидный полипептид поджелудочной железы (LAPP), был очищен и идентифицирован в 1987 г. Однако еще в 1900—1901 гг. Е. Opie описал гиалиновую дегенерацию панкреатических островков. Такой гиалиноз, или отложение амилоида, является обычной морфологической картиной сахарного диабета типа 2. Амилоид обнаруживают в виде белковых волокон диаметром 8—10 нм в поджелудочной железе кошек и макак резусов, больных сахарным диабетом. Амилоид островков поджелудочной железы человека и кошек по гисто- и физико-химическим свойствам отличается от так называемого первичного или вторичного амилоида печени, почек и селезенки. Предполагают, что островковый амилоидный полипептид является местным секреторным продуктом, участвующим в патогенезе сахарного диабета типа 2, так как он обнаруживается более чем у 90% таких больных. G. S. Cooper и др. (1987) изолировали этот пептид, названный ими амилином, из поджелудочной железы больных сахарным диабетом типа 2 и расшифровали его аминокислотный состав. Отложения амилина, или амилоид, представляют собой образования, состоящие из амилоидных фибрилл, которые обнаруживаются как в островках поджелудочной железы больных диабетом типа 2, так и в 50% случаев всех инсулином человека.


Описано образование амилоидоза у больного сахарным диабетом в местах повторных инъекций инсулина. Интересно, что в состав такого амилоида входит неизменный свиной инсулин. Остается не совсем понятным, каким образом молекула амилина конвертируется в В-листовидную конформацию с последующей полимеризацией и образованием фибрилл. Показано, что амилин человека относительно нерастворим и полимеризация его в фибриллы протекает in vitro в концентрированных растворах при нейтральном или щелочном значении рН. Накопление фибрилл амилина внутри клетки является фактором, способствующим нарушению внутриклеточного обмена и ведет к смерти клетки через апоптоз. Однако, по данным Т. D. O'Brien и др. (1995), внутриклеточное накопление амилина приводило к смерти клеток не при активации апоптоза, а вследствие некроза. В связи с тем что внеклеточный амилин обладает цитотоксическим действием, не исключается его двойственная роль в механизмах патогенеза сахарного диабета типа 2.

Ген, ответственный за синтез амилина, локализуется на коротком плече 12-й хромосомы, тогда как гены кальцитониноподобных пептидов — на 11-й хромосоме.


Ген амилина состоит из 3 экзонов. Экспрессия этого гена наблюдается в основном в В-клетках поджелудочной железы, где он идентифицируется на 14-й неделе беременности, а поданным P. A. In't Veld и др. (1992) — уже на 10-й неделе. Молекула амилина включает 37 аминокислотных остатков, в нормальном состоянии его карбоксильный конец содержит амидную группу. Структура молекулы амилина сходна (около 50% идентичности) со структурой молекулы нейропептидов, состоящей из 37 аминокислотных остатков (кальцитониноподобные пептиды 1 и 2). Они широко представлены в С-клетках щитовидной железы, а также в нервной системе и вызывают вазодилатацию, угнетение секреции соляной кислоты в желудке и инсулина.

К. Н. Johnson и др. (1991) установили, что амилин локализуется в секреторных гранулах р-клеток и высвобождается из них вместе с инсулином в ответ на введение глюкозы или других веществ. В процессе биосинтеза амилин человека и крысы образуется из молекулы препроамилина, включающей 89 и 93 аминокислотных остатков соответственно. Процессинг амилина внутри р-клеток осуществляется под влиянием прогормона конвертазы или эндопептидазы РС2, т.


е. тех же ферментов, которые участвуют в процессинге инсулина. До настоящего времени остается необъяснимым наличие повышенного количества проинсулина в сыворотке крови больных при инсулинорезистентных формах сахарного диабета. Не исключается, что такое состояние может быть связано со значительным снижением количества или активности эндопептидаз, участвующих в процессинге инсулина и амилина. В процессе эмбриогенеза иммунореактивный амилин идентифицируется в плюригормональных клетках островка плодов человека и коэкспрессируется с глюкагоном и соматостатином в соответствующих клетках. Таким образом, небольшое количество амилина выявляется в а- и В-клетках, а также в желудке — в антральной или в области его дна, где он выявляется в субпопуляции клеток, содержащих серотонин. Амилин экспрессируется в чувствительных нейронах дорсального рога спинного мозга, в хвостовом ядре тройничного нерва, где он выявляется вместе с кальцитониноподобным пептидом.

При гибридизации и клонировании кДНК было показано, что В-клетки являются основным местом экспрессии амилина. Продукция амилин-мРНК определяется в желудочно-кишечном тракте, легких, ЦНС и отсутствует в селезенке, надпочечниках, диафрагме. Амилинм РНК составляет 1—5% всего количества РНК в поджелудочной железе. Экспрессия гена амилина снижена у животных с индуцированным сахарным диабетом типа 1 и значительно увеличена в моделях диабета, протекающего с инсулиновой резистентностью, гиперинсулинемией и ожирением.

Амилин, содержащийся в поджелудочной железе человека или циркулирующий в периферическом кровообращении, представлен следующими 4 формами: негликозилированный амилин и 3 альтернативные формы гликозилированного амилина. Значение гликозилированных форм амилина пока не ясно, так как они не комплексируются с соответствующими рецепторами, т. е. функционально неактивны и уровень их повышен у больных с нарушением толерантности к глюкозе или страдающих диабетом типа 2. S. Sakagashira и др. (1996) описали мутацию гена амилина (S20G), этиологическое значение которой пока неясно.

Секреция инсулина и амилина увеличивается в культуре р-клеток или в перфузируемой поджелудочной железе крыс в ответ на глюкозу или пероральные антидиабетические препараты, например глибенкламид, толбутамид и глибурид, гликлазид, аргинин или p-гидроксимасляную кислоту. Исследования на изолированных р-клетках показали, что при всех перечисленных состояниях наблюдаются параллельные изменения в содержании амилина и инсулина. Количество образующегося при этом амилина составляет 1—20% от молярного количества инсулина. Содержание амилина в плазме крови натощак у практически здоровых лиц составляет 6,4 пМ/л, у больных сахарным диабетом типа 2 оно увеличено, а при сахарном диабете типа 1 уменьшено в связи с аутоиммунной деструкцией Р-клеток; у здоровых лиц оно уменьшалось в период инсулиновой гипогликемии и двухфазно увеличивалось при внутривенном введении глюкозы. Наибольшее повышение содержания амилина в плазме крови наблюдалось у больных диабетом типа 2 с ожирением и выраженной резистентностью к инсулину. Показано также, что у больных сахарным диабетом типа 2 содержание постпрандиального амилина в плазме крови увеличивается под влиянием приема сульфонилмочевинных препаратов. Сравнительно недавно опубликован новый высокочувствительный иммунометрический метод определения амилина в неэкстрагируемой плазме крови с чувствительностью 0,5—2 пмоль/л. При этом концентрация амилина в плазме крови у практически здоровых лиц натощак составляла 4—8 пмоль/л, а в постпрандиальный период — 15—25 пмоль/л. Использование в этом методе определения моноклональных антител позволяет различать количественно гликозилированные и негликозилированные формы амилина, что имеет важное значение для ответа на вопрос об их биологической значимости в организме.

Определяя отложения амилоида и количество иммунореактивного амилина в островках поджелудочной железы у 160 больных диабетом (материал патологоанатомического исследования) и ретроспективно сравнивая эти данные с клиническим течением заболевания, М. Nieuwenhuis и др. (1991) показали, что у больных диабетом типа 2 амилоид обнаруживался почти в 100% островков (у здоровых в 16%); это затрудняло функционирование р-клеток и сопровождалось ухудшением клинического течения диабета. Отложения иммунореактивного амилина в поджелудочной железе выявлены у 75,7% больных диабетом типа 2 (и у 8,3% здоровых людей); отмечено соответствие между количеством амилина и длительностью течения сахарного диабета.

Амилин является антагонистом инсулина. И действительно, амилин угнетал секрецию инсулина в ответ на неглюкозные стимуляторы секреции инсулина. Эти же авторы, используя мощный антагонист амилина, которым является кальцитонин лосося 8—32 в исследованиях на перфузируемой поджелудочной железе крыс, еще раз подтвердили влияние амилина на высвобождение и секрецию инсулина, глюкагона и соматостатина. Аналогичные данные, касающиеся ингибирования секреции инсулина амилином были получены и при применении этого препарата у человека. Однако имеются сообщения о том, что угнетающее действие амилина на секрецию инсулина зависит от уровня глюкозы. Так, R. A. Silvestre и др. (1997) четко продемонстрировали, что концентрация амилина 75 пмоль/л блокирует секрецию инсулина на 90% в изолированной поджелудочной железе крысы при содержании глюкозы в перфузируемой жидкости от 3,2 до 7 ммоль/л и на 80% — при содержании глюкозы от 5,5 — до 9 ммоль/л. При концентрации глюкозы в перфузируемой жидкости от 5,5 до 16,6 и от 9 до 13 ммоль/л ингибирующего влияния амилина на секрецию инсулина уже не наблюдалось. Более того, даже увеличение концентрации амилина до 750 пмоль/л при концентрации глюкозы от 5,5 до 16,6 и от 9 до 13 ммоль/л не влияло на секрецию инсулина. Результаты этих исследований показывают, что амилин снижает секрецию инсулина только при уровне глюкозы, выявляемой у человека при спокойном состоянии.

Инфузия амилина экспериментальным животным приводит к выраженной гипергликемии и вызывает резистентность к инсулину. Гипергликемический эффект более выражен у амилина, чем у глюкагона, и сопровождается повышением уровня лактата в крови, увеличением образования глюкозы печенью. Наряду с этим снижается содержание кальция в сыворотке крови и отмечается преходящая артериальная гипотензия. В культуре свежих гепатоцитов амилин увеличивает образование лактата и пирувата, но не влияет на скорость высвобождения глюкозы или на запасы гликогена. Рецепторы к амилину обнаружены лишь на непаренхиматозных клетках печени, не участвующих в регуляции метаболизма глюкозы в печени. Видимо, данные о влиянии амилина на образование глюкозы печенью in vivo объясняются непрямым влиянием амилина на углеводный обмен.

Изучая механизм влияния амилина на углеводный обмен, Т. J. Rink и соавт. (1991) установили, что инсулин и амилин влияют на цикл Кори. Если инсулин стимулирует накопление периферических запасов гликогена, то амилин стимулирует гликогенолиз, который является источником повышенного уровня лактата в плазме крови у экспериментальных животных. В скелетных мышцах амилин снижает скорость поглощения глюкозы и накопления гликогена, увеличивает образование лактата, который используется как энергетический материал для образования глюкозы (глюконеогенез) в печени, приводя к повышению гликогенолиза и скорости образования глюкозы печенью (цикл Кори). При этом активность фосфорилазы увеличивается в 2 раза, а стимуляция гликогенолиза осуществляется через цАМФ-независимую протеинкиназу. Угнетая стимулированное инсулином поглощение глюкозы мышцами, амилин оказывает это влияние дистальнее области инсулинорецепторного взаимодействия.

Изучению механизмов резистентности к инсулину при введении амилина посвящена работа J. Betts и соавт. (1991). Обнаружено, что инфузия амилина ингибировала стимулированное инсулином периферическое распределение глюкозы эквивалентно скорости инфузии инсулина и усиливала образование глюкозы печенью у здоровых крыс; это действие сохранялось после прерывания инфузии амилина, а влияние на периферическое распределение глюкозы быстро прекращалось. Повышение резистентности к инсулину под влиянием амилина, по мнению S. Frontoni и др. (1991), первично связано с уменьшением содержания гликогена в мышцах, что приводит к повышению уровня глюкозо-6-фосфата, усилению гликолиза, уменьшению транспорта глюкозы и/или ее фосфорилирования. Однако транспорт глюкозы в изолированных адипоцитах, взятых у людей астенического телосложения, у больных ожирением и сахарным диабетом типа 2, не изменялся под влиянием амилина в разных концентрациях. Таким образом, амилин способствует развитию резистентности к инсулину в скелетных мышцах, но это влияние не распространяется на адипоциты.

Исследования с использованием экзогенного синтетического амилина, проведенные при его инфузии как практически здоровым людям, так и экспериментальным животным, не полностью поддерживают приведенное выше предположение о влиянии амилина на развитие инсулинорезистентности. Концентрации амилина в крови, эквивалентные тем, которые выявляются у практически здоровых людей (5—50 пмоль/л), не влияли на периферическое распределение глюкозы у собак. Для того чтобы изменить ответ периферических тканей к инсулину под влиянием амилина , необходимы очень высокие концентрации последнего. Так, очень высокие концентрации амилина в крови, достигающие 1500 пмоль/л, не влияли на скорость периферического распределения внутривенно вводимой глюкозы у практически здоровых лиц.

Как уже отмечалось, амилин обладает низкой растворимостью и очень нестабилен в таком состоянии, тогда как аналог амилина прамлинтид лишен этих свойств. Прамлинтид — это амилин, в молекуле которого аминокислотные остатки в положениях 25, 28 и 29 заменены на пролин. Прамлинтид растворим в воде и не вызывает агрегации молекул, как это выражено у амилина. Помимо этого, биоэквивалентность амилина человека, крысы и прамлинтида практически одинакова. Прамлинтид достоверно снижает уровень постпрандиальной гипергликемии, и этот эффект имеет место только при пероральном приеме глюкозы и отсутствует при ее внутривенном введении. Это позволяет считать, что ингибирующее влияние прамлинтида на постпрандиальную гипергликемию связано с изменением абсорбции глюкозы в желудочно-кишечном тракте. Было показано, что это действие прамлинтида обусловлено угнетением транспорта пищи из желудка в кишечник, т. е. замедлением опорожнения желудка как у больных сахарным диабетом типа 1, так и у крыс. Так, у крыс амилин замедляет опорожнение желудка более чем в 15 раз по сравнению с ГПП-1 и более чем в 20 раз по сравнению с ХЦК-8. Угнетение опорожнения желудка опосредуется центральным механизмом, и для проявления этого влияния необходима интактность блуждающего нерва.

Амилин не только угнетает опорожнение желудка, но и оказывает ингибирующее влияние на секрецию желудочного сока, стимулированную пентагастрином. Не исключено, что этот эффект амилина является опосредованным через усиление под его влиянием высвобождения соматостатина 5-клетками антрального отдела желудка. Это подтверждается исследованиями М. Zaki и др. (1996), которые показали, что амилин стимулирует высвобождение соматостатина, который в свою очередь угнетает секрецию гистамина и соляной кислоты клетками дна желудка. Более того, амилин обладает четко выраженным гастропротективным влиянием и предупреждает развитие этанолиндуцированного гастрита или эрозии слизистой оболочки желудка, развивающейся у крыс под воздействием индометацина или этанола. Учитывая, что гастропротективное действие более четко проявляется при введении амилина в желудочки мозга, некоторые положительные эффекты амилина на слизистую оболочку желудка, по-видимому опосредуются и центральными механизмами.

В исследованиях на животных показано, что амилин угнетает аргининстимулированную секрецию глюкагона почти на 65% и этот глюкагонстатический эффект (почти на 50%) проявляется при концентрации амилина 18 пмоль/л и в 6 раз более выражен у амилина по сравнению с ГПП-1. Интересно, что у больных сахарным диабетом типа 1 прамлинтид ингибировал не только постпрандиальную гипергликемию, но и содержание глюкагона в сыворотке крови. Однако это влияние амилина на секрецию глюкагона отсутствует при проведении исследований на перфузируемой поджелудочной железе. Не исключено, что это ингибирующее влияние амилина на секрецию глюкагона опосредуется внепанкреатическими, возможно, центральными механизмами.

Кроме того, амилин снижает потребление пищи, и это аноректическое действие может быть блокировано его антагонистами, к которым относятся селективный рецепторный антагонист АС187 и рецепторный антагонист CGRP(8—37). Амилин и ХЦК-8 являются синергистами, и их аноректическое действие при совместном применении было в 16—31 раз более выражено, чем при их самостоятельном действии. Не исключено, что аноректический эффект амилина является результатом его центрального действия, так как это влияние более выражено при его введении в желудочки мозга и опосредуется гистаминергическими, а не серотонинергическими механизмами. Длительное применение амилина у крыс или прамлинтида у инсулинопотребных больных сахарным диабетом типа 2 в течение 28 дней приводит к снижению массы тела.

В последние годы появились убедительные данные о новых аспектах действия амилина, в частности о его влиянии на почки. Было показано, что в почках амилин комплексируется с высокоаффинными связывающими местами, локализованными в их корковом слое. Результатом такого комплексирования является стимуляция аденилатциклазы и активирование ренина в плазме. Стимуляция ангиотензинальдостероновой системы под влиянием амилина наблюдается не только у экспериментальных животных, но и у человека. Эти данные позволили высказать предположение о том, что гиперамилинемия в результате задержки натрия в организме и вследствие этого прессорного эффекта может вести к развитию гипертензии. Однако исследования, проведенные в этой же лаборатории, показали что при остром применении амилина у крыс отмечалось диуретическое и натрийуретическое его действие. Следует отметить, что амилин обладает активностью вазодилататора и подобно кальцитонину ингибирует остеокластическую резорбцию костной ткани, что сопровождается снижением концентрации кальция в сыворотке крови. Не исключается, что амилин определенную роль играет в процессах гомеостаза кальция в организме.

Амилин, как и прамлинтид, экскретируется из организма в основном через почки, и клиренс амилина имеет прямую корреляцию как со скоростью клубочковой фильтрации, так и со скоростью кровотока в почках. Если инсулин деградируется преимущественно в печени, то, как показывают исследования, печень не принимает участия в метаболизме и экскреции амилина. И действительно, у больных с ХПН уровень амилина в плазме крови повышен. В лаборатории, руководимой A. A. Young (1996), показано, что фармакокинетика амилина и прамлитида у крыс одинакова. Период полураспада прамлинтида у человека составляет 20—45 мин, что значительно ниже по сравнению с инсулином. Таким образом, амилин является одним из гормонов желудочно-кишечного тракта, характеризующихся, как правило, множественными эффектами биологического действия, которые можно разделить на внутрипанкреатические и внепанкреатические.

К внутрипанкреатическим влияниям амилина относятся: угнетение секреции инсулина и глюкагона, стимуляция высвобождения соматостатина, а также образование фибрилл амилоида, которые, накапливаясь внутриклеточно, способствуют уменьшению количества В-клеток посредством увеличения апоптоза (не исключается некроза) и скорости развития абсолютной инсулиновой недостаточности у больных сахарным диабетом типа 2. Такая эволюция клеточного состава островка поджелудочной железы под влиянием амилина подтверждается исследованиями на трансгенных мышах, которые экспрессируют амилин человека. Это первое сообщение, в котором четко представлены данные о роли амилина в патогенезе сахарного диабета типа 2 у экспериментальных животных. Амилинтрансгенные мыши при избыточном кормлении их жиром экспрессируют повышенную секрецию амилина, приводя к его отложению в островках поджелудочной железы, что сопровождается недостаточностью секреции инсулина на последних стадиях диабета типа 2. Кроме того, амилин комплексируется с некоторыми внутриклеточными белками (например, хапероновые белки), приводя к нарушению функции В-клетки и, возможно, ускорению апоптоза. Показано, что хапероновые белки, или белки температурного шока, располагаются между N-концевым сигнальным пептидом и матричным белком. Основной функцией такого белка, вероятно, является его способность предотвращать образование из полипептидной цепи неспецифических хаотичных клубков, или агрегатов белков, и обеспечивать доставку (транспорт) их к субклеточным мишеням, создавая условия для завершения свертывания белковой молекулы. Следует иметь в виду, что внеклеточно локализованный амилин обладает цитотоксическим действием и также может участвовать в патогенезе сахарного диабета типа 2. В связи с этим не исключается, что общее воздействие амилина на развитие диабета является суммарным трех составляющих: внутриклеточное избыточное отложение амилина и чисто механическое влияние на функцию В-клеток с последующей их недостаточностью, взаимодействие амилина с хапероновыми и другими внутриклеточными белками, цитотоксическое влияние внеклеточного амилина.

Внепанкреатическое влияние амилина проявляется угнетением инсулинстимулированного синтеза гликогена и повышенного образования лактата в скелетных мышцах; умеренной анорексией и угнетением скорости опорожнения желудка, ингибированием желудочной секреции, стимуляцией ренинангиотензин-альдостероновой системы, вазодилатацией и угнетением резорбции костной ткани. Эти эффекты амилина являются следствием его паракринного, гормонального и центрального действия.


Оцените статью: (12 голосов)
4.33 5 12

Cтатьи из раздела Диабетология:


Другие гормоны островка поджелудочной железы
2007-2017 © Copyright ООО «МЕДКАРТА». Все права на материалы, находящиеся на сайте medkarta.com,
охраняются в соответствии с законодательством РФ, в том числе, об авторском праве и смежных правах.