胰岛素相关成员及功能

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作者:池博专刊 发布日期:2020-12-30 09:00

胰岛素是一种由胰腺β细胞释放的激素,对血液中营养水平的升高作出反应。胰岛素能促使葡萄糖、脂肪酸和氨基酸进入肝脏、脂肪组织和肌肉,并促进这些营养物质以糖原、脂类和蛋白质的形式储存。不能吸收和储存营养物质会导致糖尿病。Ⅰ型糖尿病的特点是无法合成胰岛素,而在2型糖尿病中,机体对胰岛素的作用产生了抵抗,这归因于胰岛素信号通路的缺陷。

除此以外,胰岛素(insulin)及其相关肽胰岛素样生长因子(IGFs)在哺乳动物生理中具有多种作用。它们在生长和发育中的关键作用众所周知。我公司研发的胰岛素相关的ELISA试剂盒如下。那么这些成员之间有什么样的关系,有哪些作用呢?

货号 产品名称 产品名称 产品名称
EK1289 Human Proinsulin ELISA Kit Proinsulin 胰岛素原
EK1251 Human C-peptide ELISA Kit C-peptide C肽
EK9220 Human/Canine/Porcine Insulin ELISA Kit Insulin 胰岛素
EK9125 Glucagon ELISA Kit Glucagon 胰高血糖素
EK1131 Human IGF-1 ELISA Kit IGF-1 胰岛素样生长因子1
EK1178 Human IGF-1R/CD221 ELISA Kit IGF-1R/CD221 胰岛素样生长因子1受体(IGF-1R)
EK1255 Human IGFBP-1 ELISA Kit IGFBP-1 胰岛素样生长因子结合蛋白1
EK1278 Human IGFBP-2 ELISA Kit IGFBP-2 胰岛素样生长因子结合蛋白2
EK1168 Human IGFBP-3 ELISA Kit IGFBP-3 胰岛素样生长因子结合蛋白3
EK1277 Human IGFBP-4 ELISA Kit IGFBP-4 胰岛素样生长因子结合蛋白4
EK1296 Human IGFBP-6 ELISA Kit IGFBP-6 胰岛素样生长因子结合蛋白6
EK1287 Human IGFBP-7 ELISA Kit IGFBP-7 胰岛素样生长因子结合蛋白7

1、成员介绍
胰岛素原(proinsulin)是胰岛素的前体物质,可分解为胰岛素insulin和C肽(图1),具有双重免疫活性,既可与胰岛素抗体结合,又可与C肽抗体结合。胰岛素原由胰岛β细胞合成和分泌,主要在肾脏分解代谢。生理情况下,只有极少量的胰岛素原释放入血,在病理情况下,胰岛β细胞释放胰岛素原增多,血中胰岛素原水平升高。

图1. 胰岛素原可分解为C-肽和胰岛素

胰高血糖素(glucagon)(图2)亦称胰增血糖素、抗胰岛素或胰岛素B。它是伴随胰岛素由脊椎动物胰脏的胰岛α细胞分泌的一种激素。与胰岛素相对抗,起着增加血糖的作用。

图2. 胰高血糖素氨基酸序列

胰岛素样生长因子(IGFs)是一类广谱促生长因子,化学结构与胰岛素原类似,氨基酸具70%一致性。血清中含有多种IGFs,但到目前为止,已提纯的只有两种,IGF-1、IGF-II。这两者占血清中可提取IGFs总量的90%以上。Insulin在维持正常血糖水平方面起着基础性作用,IGF-I在葡萄糖反调节中起着补充作用。

IGFs/insulin轴内有3种配体:insulin、IGF-Ⅰ、IGF-Ⅱ。有 7种受体:胰岛素受体INSR(两种亚型:INSRA、INSRB)、IGF-1R、IGF-2R和杂合受体(INSRA/INSRB、IGF-1R/INSRA、IGF-1R/INSRB),他们与配体的亲和力不同(图3)。IGF-1R属于酪氨酸激酶受体的一大类,与胰岛素受体(INSR)具有高度同源性。

图3. IGFs/insulin轴内配体及受体

此外,IGFs在组织和血液中均与胰岛素样生长因子结合蛋白(IGFBPs)相结合,以复合物的形式存在。目前发现有6个IGFBP,名为IGFBP-1—IGFBP-6。还有BP相关蛋白(IGFBP-rP1),也称为IGFBP-7。IGFBPs作为转运蛋白,延长IGFs的半衰期,调节IGFs的清除,提供组织特异性定位,并直接调节IGFs的作用。现在也发现,大多数IGFBP还具有独立于IGF的作用。

2、 功 能
IGFs轴在正常生长发育中起着基础性作用。在癌症、神经系统疾病、心血管疾病、内分泌疾病(包括肢端肥大症、糖尿病和甲状腺眼病)、皮肤疾病(如痤疮和牛皮癣)以及伴随衰老的虚弱的发病机制中也发挥作用。

IGF-I主要由肝脏在生长激素的刺激下产生。IGF-I也普遍表达,因此可能具有特定的局部效应。IGF-I的大部分(99%)与七种结合蛋白中的一种结合。IGF-I通过激活包括RAS/RAF/MEK和PI3K/AKT在内的信号通路参与增殖、分化和葡萄糖调节。IGF-1作为一种非常重要的激素,除了在癌症、内分泌疾病中发挥作用,对心血管系统的正常生理也起作用。尽管存在全身效应,IGF-1在心血管系统中发挥了广泛的影响,影响代谢稳态、血管舒张、心肌收缩和肥大、自噬、凋亡和抗氧化过程。IGF-1信号通路也参与骨骼对机械信号的反应过程。IGF-1R是机械刺激传递给下游效应器所必需的,当IGF-1R被删除时,传递就会丢失。虽然其分子机制尚未完全阐明,但IGF信号通路及其与包括整合素、雌激素受体和wnt/β-catenin在内的潜在连锁信号级联的相互作用在调节肿瘤骨细胞对机械刺激的适应性反应中起着重要作用。IGF-I作为一种关键的生长因子,还调节大脑从胚胎到成年阶段的神经发生和突触形成;参与外伤性脑损伤(TBI)和阿尔茨海默病(AD)发病机制。IGFs及其结合蛋白在眼部疾病中既有保护作用又有有害作用。IGF-II研究相对较少,在许多组织中表达,尤其是胎盘,以调节人类出生前后的生长发育。也参与糖尿病、肥胖、癌症等病理过程。

IGFBPs除了结合IGFs,调节IGFs外,被证明具有独立于IGFs的作用。这些作用包括(i)与包括细胞外间隙和基质、细胞表面和细胞内空间的非IGF蛋白质的相互作用,(ii)与其他生长因子途径(包括EGF、TGF-β和VEGF)的相互作用和调节,以及(iii)直接或间接的入核转录效应。通过这些IGF依赖性和非依赖性的作用,IGFBPs调节细胞的增殖、存活、迁移、衰老、自噬和血管生成等重要的细胞过程。它们与一系列疾病有关,包括恶性疾病、代谢疾病、神经系统疾病和免疫疾病。更全面地了解它们的细胞作用可能会导致基于IGFBP的新的治疗机会的发展。IGFs及其结合蛋白在眼部疾病中既有保护作用又有有害作用。最近的研究表明不同IGFBPs在视网膜层和玻璃体中的表达模式。IGFBP-3在血管保护中具有促进血管祖细胞增殖、迁移和向损伤部位分化的作用。IGFBP-3通过减少糖尿病患者小胶质细胞的活化,增加周细胞的包裹并显示抗炎作用。IGFBP-5最近被认为在增殖性玻璃体视网膜病变中介导纤维化,但也减少了新生血管的形成。因此,IGF和IGFBPs之间的调节平衡可以对靶组织产生深远的影响。

所以,以上这些胰岛素相关因子,其作用不止于糖尿病。联科生物自主研发十多年,ELISA试剂盒质控严格,性价比高。欢迎选购!

本文主要摘自:

● Osher E, Macaulay VM. Therapeutic Targeting of the IGF Axis. Cells. 2019 Aug 14;8(8):895

● Obradovic M, Zafirovic S, Soskic S, Stanimirovic J, Trpkovic A, Jevremovic D, Isenovic ER. Effects of IGF-1 on the Cardiovascular System. Curr Pharm Des. 2019;25(35):3715-3725

● Tian F, Wang Y, Bikle DD. IGF-1 signaling mediated cell-specific skeletal mechano-transduction. J Orthop Res. 2018 Feb;36(2):576-583.

● Whitney L. Stuard, Rossella Titone, Danielle M. Robertson. The IGF/Insulin-IGFBP Axis in Corneal Development, Wound Healing, and Disease. Front. Endocrinol., 2020.https://doi.org/10.3389/fendo.2020.00024.

● Natalie J. Haywood, Thomas A. Slater, Connor J. Matthews, and Stephen B. Wheatcroft. The insulin like growth factor and binding protein family: Novel therapeutic targets in obesity & diabetes. Mol Metab. 2019 Jan; 19: 86–96.