ДИАГНОСТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ И РЕГУЛЯТОРНЫЕ ФУНКЦИИ ПРОИНСУЛИНА

Аннотация

Проинсулин — один из показателей, отображающих функциональную активность поджелудочной железы. При инсулиннезависимом диабете соотношение проинсулин/инсулин увеличивается. В обзоре рассмотрены причины возникновения гиперпроинсулинемии и диагностическое значение проинсулина у больных сахарным диабетом 1 и 2 типов. Обсуждается роль проинсулина в регуляции метаболических путей и сохранении функциональной активности клеток в физиологических условиях, во время старения и при патологических процессах. Исследования в этих направлениях обосновывают включение прогормона инсулина в суперсемейство сигнальных факторов. Рассмотрены нейропротекторная активность проинсулина и его потенциал в качестве терапевтического инструмента при нейродегенеративных заболеваниях и дистрофии сетчатки.

Об авторах

Список литературы

Steiner D. F. The proinsulin C-peptide — a multirole model. Experimental Diabesity Research. 2004; 5(1): 7-14.

Brandenburg D. History and diagnostic significance of C-peptide. Exp. Diabetes Res. 2008: 576862.

Смирнова О.М. Роль комбинированной терапии в лечении сахарного диабета 2. Consilium medicum. 2005; 7(9):739-43.

Ваизова О.Е. Инсулин: от открытия до эволюции. В кн.: Ваизова О. Е., Столяров В. А., Самойлова Ю. Г., ред. Инсулин и инсулинотерапия. Томск: Печатная мануфактура; 2009: 2-23.

Балаболкин М. И., ред. Эндокринология: Учебник. 2-е изд. М.: Универсум паблишинг; 1998. 416 с. Invest. 2002; 32(Suppl 3): 14-23.

Boden G., Shulman G.I. Free fatty acids in obesity and type 2 diabetes: defining their role in the development of insulin resistance and beta-cell dysfunction. Eur. J. Clin. Invest. 2002; 32(Suppl 3): 14-23

Дедов И.И., Смирнова О.М., Кононенко И.В. Новые представления о нарушении глюкозостимулированной секреции инсулина при сахарном диабете 2 типа. Клинические последствия. Сахарный диабет. 2015; 18 (3): 23-31

Kahn S.E., Halban Ph. A. Release of incompletely processed proinsulin is the cause of the disproportionate proinsulinemia of NIDDM. Diabetes. 1997; 46(11): 1725-32.

Haataja L., Snapp E., Wright J.M., Liu A.B. Hardy M.B. Wheeler et al. Proinsulin intermolecular interactions during secretory trafficking in pancreatic cells. J. Biol. Chem. 2013; 288(3): 1896-906.

Каналес Х., Богомолов М.В., ред. Виртуозная инсулинотерапия. М.: Диабетическая газета; 2002

Breuer T. G. K., Menge B. A., Banasch M., Uhl W., Tannapfel A., Schmidt W.E., Nauck M. A. et al. Proinsulin levels in patients with pancreatic diabetes are associated with functional changes in insulin secretion rather than pancreatic b-cell area. Eur. J. Endocrinol. 2010; 163: 551-8.

Skyler J.S. Atlas of Diabetes. 4th ed. Miami: Springer; 2012.

Фаллер Д. М., Шилдс Д. Молекулярная биология клетки: руководство для врачей. М.: Бином-Пресс; 2011

Birkeland K.I., Torjesen P.A., Eriksson J., Vaaler S., Groop L. Hyperproinsulinemia of type 2 diabetes is not present before the development of hyperglycemia. Diabetes Care. 1994; 17: 1307-10.

Pfutzner A., Weber M.M., Forst T. A biomarker concept for assessment of insulin resistence, b-cell function and chronic systemic inflammation in type 2 diabetes mellitus. Clin. Lab. 2008; 54(11-12): 485-90.

Steiner D. F. Chemestry and biosynthesis of the islet hormones. In: DeGroot L., Jameson J. L., eds. Endocrinol. Philadelphia: Elsevier; 2006: 925-60.

Майоров А.Ю. Инсулинорезистентность в патогенезе сахарного диабета 2 типа. Сахарный диабет. 2011; 14(1): 35-43

Wu T-J., Lin C-L., Taylor R. L., and Kao P. C. Proinsulin level in diabetes mellitus measured by a new immunochemiluminometric assay. Ann. Clin. Lab. Sci. 1995; 25(6): 467-74

Зубова А.В., Потеряева О.Н., Русских Г.С., Геворгян М.М. Иммуноферментный анализ проинсулина в сыворотке крови больных сахарным диабетом 2 типа. Медицина и образование в Сибири. 2015; №1. https://www.ngmu.ru/cozo /mos/article/text_full.php?id=1656.

Зубова А.В., Потеряева О.Н., Русских Г.С., Геворгян М.М. Содержание проинсулина и гликозилированного гемоглобина в зависимости от стадии компенсации сахарного диабета. Медицина и образование в Сибири. 2015; 3. https://www.ngmu.ru/cozo/mos/article/pdf.php?id=1812.

Потеряева О.Н., Русских Г.С., Зубова А.В., Геворгян М.М. Проинсулин — диагностический биохимический маркер декомпенсированного сахарного диабета 2 типа. Клиническая лабораторная диагностика. 2017; 62(5): 278-282.

Gottsater A., Owens D.R., Luzio S., Sundkvist G. Proinsulin secretion during the first 3 years after diagnosis in diabetic patients with and without islet cell antibodies. Diabetes care. 1996; 19 (6): 659-62

Себко Т.В., Доброхотова Ю.Э., Иванова Т.А. Генетические маркеры инсулинорезистентности при гестационном сахарном диабете. Cахарный диабет. 2009; 12(4): 38-41

Spinas G.A., Snorgaard O., Hartling S.G., Oberholzer M., Berger W. Elevated proinsulin levels related to islet cell antibodies in first-degree relatives of IDDM patients. Diabetes Care. 1992; 15(5): 632-37.

Røder M.E., Knip M., Hartling S.G., Akerblom H.K., Binder C. Disproportionately elevated proinsulin levels precede the onset of insulin-dependent diabetes mellitus in siblings with low first phase insulin responses. J. Clin. Endocrinol. Metabolism. 1994; 79(6): 1570-5.

Vauhkonen I., Niskanen L., Knip M., Mykkänen L.M., Haffner S., Uusitupa M., Laakso M. Subtle hyperproinsulinaemia characterises the defective insulin secretory capacity in offspring of glutamic acid decarboxylase antibody-positive patients with latent autoimmune diabetes mellitus in adults. Eur. J. Endocrinol. 2005; 153(2): 265-73.

Лотош Н.Ю., Селищева А.А., Надоров С.А., Бадыштов Б.А., Волков И.Э., Савельев С.В. Уровень проинсулина в крови детей, больных сахарным диабетом 1 типа разной продолжительности. Биомедицинская химия. 2013; 59(5): 563-9

Furukawa H., Carroll L.J., Swift H.H., Steiner D.F. Long-term elevation of free fatty acids leads to delayed processing of proinsulin and progormon convertases 2 and 3 in pancreatic beta-cell line MIN6. Diabetes. 1999; 48(7): 1395-401.

Schafer S.A., Machicao F., Fritsche A., Haring H.U., Kantarzis K. New type 2 diabetes risk genes provide new insights in insulin secretion mechanisms. Diabetes Res. Clin. Pract. 2011; 93(Suppl. 1): S9-24.

Stoy J., Edghill E.L., Flanagan S.E., Ye H., Paz V.P., Pluzhnikov A., Below J.E., Hayes M.G., Cox N.J., Lipkind G.M., Lipton R.B., Greeley S.A., Patch A.M., Ellard S., Steiner D.F., Hattersley A.T., Philipson L.H., Bell G.I. Neonatal Diabetes International Collaborative Group. Insulin gene mutations as a cause of permanent neonatal diabetes. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2007; 104 (38): 15040-4.

Тихонович Ю.И., Петряйкина Е.Е., Рыбкина Е.Г., Гаряева И.В., Тюльпаков А.Н. Моногенный сахарный диабет, обусловленный мутацией в гене (INS). Проблемы эндокринологии. 2013; 59(2): 45-48

Liu M., Weiss M.A., Arunagiri A., Yong J., Rege N., Sun J., Haataja L., Kaufman R.J., Arvan P. Biosynthesis, structure, and folding of the insulin precursor protein. Diabetes Obes. Metab. 2018; 20(Suppl 2): 28-50.

Sun J., Cui J. He Q., Chen Z., Arvan P., Liu M. Proinsulin misfolding and endoplasmic reticulum stress during the development and progression of diabetes. Molecul. Aspects Medicine. 2015; 42: 105-18.

Дедов И.И., Смирнова О.М., Горелышев А.С. Стресс эндоплазматического ретикулума: цитологический сценарий патогенеза заболеваний человека. Проблемы эндокринологии. 2012; 58(5)

Lui M., Hodish I., Haataja L., Lara-Lemus R., Rajpal G., Wright J., Arvan P. Proinsulin misfolding and diabetes: mutant INS gene-induced diabetes of youth. Trends. Endocrinol. Metab. 2010; 21(11): 652-9.

Alarcon C., Boland B.B., Uchizono Y., Moore P.C., Peterson B., Rajan S., Rhodes O.S., Noske A.B., Haataja L., Arvan P., Marsh B.J., Austin J., Rhodes C.J. Pancreatic β-cell adaptive plasticity in obesity increases insulin production but adversely affects secretary function. Diabetes. 2016; 65: 438-50.

Nolan C.J. and Delghingaro-Augusto V. Reversibility of defects in proinsulin processing and islet b-cell failure in obesity-related Type 2 diabetes. Diabetes. 2016; 65(2): 352-4.

Hasnain S.Z., Borg D.J., Harcourt B.E., Tong H., Sheng Y.H., Ng C.P., Das I., Wang R., Chen A.C., Loudovaris T., Kay T.W., Thomas H.E., Whitehead J.P., Forbes J.M., Prins J.B., McGuckin M.A. Glycemic control in diabetes is restored by therapeutic manipulation of cytokines that regulate beta cell stress. Nat. Med. 2014; 20(12): 1417-26.

Rabinovitch A. Roles of cytokines in IDDM pathogenesis and islet β-cell destruction. Diabetes Reviews. 1993; 1: 215-40.

Delaney C.A., Pavlovic D., Hoorens A., Pipeleers D.G., Eizirik D. L. Cytokines induce deoxyribonucleic acid strand breaks and apoptosis in human pancreatic islet cells. Endocrinology. 1997; 138: 2610-4.

Hostens K., Pavlovic D., Zambre Y., Ling Z., Van Schravendijk C., Eizirik D. L., Pipeleers D.G. Exposure of human islets to cytokines can result in disproportionately elevated proinsulin release. J. Clin. Invest. 1999; 104(1): 67-72.

Seaquist E.R., Kahn S.E., Clark P.M., Hales C.N., Porte D. Jr., Robertson R.P. Hyperproinsulinemia is associated with increased b-cell demand after hemipancreatectomy in humans. J. Clin. Investigation. 1996; 97: 455-60.

Потеряева О.Н., Русских Г.С., Панин Л.Е. Анализ активности матриксных металлопротеиназ и α-1 протеиназного ингибитора в сыворотке крови больных сахарным диабетом 2 типа. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины.2011; 152 (11): 509-10

Poteryaeva O.N., Russkikh, G. S., Zubova A.V., Gevorgyan M.M., Usynin I.F. Changes in activity of matrix metalloproteinases and serum concentration of proinsulin and C-peptide depending on the compensation stage of type 2 diabetes mellitus. Вulleten´ eksperimental´noy biologii i meditsiny. 2018; 164(6): 730-3. (in Russian)

McLennan S.V., Kelly D.J., Schache M., Waltham M., Dy V., Langham R.G., Yue D.K., Gilbert R.E. Advanced glycation end products decrease mesangial cell MMP — 7: a role in matrix accumulation in diabetic nephropathy. Kidney Int. 2007; 72(4): 481-8.

Thrailkill K.M., Bunn R.C., Fowlkes J.L. Matrix metalloproteinases: their potential role in the pathogenesis of diabetic nephropathy. Endocrine. 2009; 35(1): 1-10.

De la Rose E.J., De Pablo F. Proinsulin: from hormonal precursor to neuroprotective factor. Front. Mol. Neurosci. 2011; 4(20): 1-7.

De Pablo F., Hernández-Sánchez C., De la Rose E.J. The prohormone proinsulin as a neuroprotective factor: past history and future prospects. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2018; 11: 426.

Gralle M. The neuronal insulin receptor in its environment. J. Neurochem. 2017; 140(3): 359-367.

Belfiore A., Frasca F., Pandini G., Sciacca L., Vigneri R. Insulin receptor isoforms and insulin receptor/insulin-like growth factor receptor hybrids in physiology and disease. Endocr. Rev. 2009; 30(6): 586-623.

Hernández-Sánchez C., Mansilla A., de la Rosa, E. J. and de Pablo F. Proinsulin in development: new roles for an ancient prohormone. Diabetologia. 2006; 49 (6): 1142-50.

Hernández-Sánchez C., Rubio E.,Serna J., De la Rosa E. J., De Pablo F. Unprocessed proinsulin promotes cell survival duringneurulation in the chick embryo. Diabetes. 2002; 51 (3): 770-7.

Valenciano A. I., Corrochano S., de Pablo F., De la Villa P. and De la Rosa E. J. Proinsulin/insulin is synthesized locally and prevents caspase- and cathepsin-mediated cell death in the embryonic mouse retina. J. Neurochem. 2006; 99(2): 524-36.

Fernández-Sánchez L., Lax P. Isiegas C., Ayuso E., Ruiz J.M., De la Villa P., Bosch F., De la Rosa E.J., Cuenca N. Proinsulin slows retinal degeneration and vision loss in the P23H rat model of retinitis pigmentosa. Hum. gene ther. 2012; 23(12): 1290-1300.

Isiegas C., Marinich-Madzarevich J.A., Marchena M., Ruiz J.M., Cano M.J., De la Villa P., Hernández-Sánchez C., De la Rose E.J., De Pablo F. Intravitreal injection of proinsulin-loaded microspheres delays photoreceptor cell death and vision loss in the rd10 mouse model of retinitis pigmentosa. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 2016; 57 (8): 3610-8.

Kojima H., Fujimiya M., Matsumura K., Nakahara T., Hara M., Chan L. Extrapancreatic insulin-producing cells in multiple organs in diabetes. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2004; 101(8): 2458-63.

Fujimiya M., Kojima H., Ichinose M., Arai R., Kimura H., Kashiwagi A., Chan L. Fusion of proinsulin-producing bone marrow-derived cells with hepatocytes in diabetes. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2007; 104(10): 4030-5.

Buras E.D., Yang L., Saha P., Kim J., Mehta P., Yang Y., Hilsenbeck S., Kojima H., Chen W., Smith C. W., Chan L. Proinsulin-producing, hyperglycemia-induced adipose tissue macrophages underlie insulin resistance in high fat-fed diabetic mice. FASEB J. 2018; 29: 3537-48.

Terashima T., Kojima H., Chan L. Bone marrow expression of poly (ADP-ribose) polymerase underlies diabetic neuropathy via hematopoietic-neuronal cells fusion. FASEB. J. 2012; 26(1): 295-308.

Wilkinson T. N. and Bathgate R. A. The evolution of the relaxin peptide family and their receptors. Adv. Exp. Med. Biol. 2007; 612: 1-13.

Алексеев Л.П., Дедов И.И., Хаитов Р.М., Болдырева М.Н., Трофимов Д.Ю., Петеркова В.А., Кураева Т.Л., Абрамов Д.Д. Иммуногенетика сахарного диабета 1 типа — от фундаментальных исследований к клинике. Вестник РАМН. 2012; 67(1): 75-80

Ali M. A., Liu Y-F., Arif S., Tatovic D., Shariff H., Gibson V. B. et al. Metabolic and immune effects of immunotherapy with proinsulin peptide in human new-onset type 1 diabetes. Sci. Transl. Med. 2017; 9, eaaf7779

Ключевые слова