1.2.1. Định nghĩa khỏng insulin
Khỏng insulin là sự suy giảm hiệu quả sinh học của insulin, thường biểu hiện bằng tăng nồng độ insulin trong mỏu. Cú thể núi cỏch khỏc: khỏng insulin xảy ra khi tế bào mụ đớch khụng đỏp ứng hoặc cú phản ứng chống lại
sự tăng insulin mỏu. Insulin là hormon chớnh làm giảm nồng độ glucose mỏu, do tế bào bờta đảo tụy tiết ra, lưu hành trong mỏu và tỏc động đến tế bào đớch. Cỏc biến cố xảy ra ở bất cứ vị trớ nào cũng sẽ ảnh hưởng đến tỏc dụng của hormon này .
Trờn lõm sàng, hội chứng khỏng insulin cú nhiều biểu hiện khỏc nhau. Cỏc đặc tớnh lõm sàng cú thể được giải thớch một phần bằng cơ chế thay đổi sinh húa. Insulin bỏm và phỏt huy tỏc dụng chủ yếu thụng qua receptor insulin và một phần qua receptor của yếu tố tăng trưởng giống insulin (IGF-1). Insulin tỏc động ở mức tế bào thụng qua cỏc dẫn truyền tớn hiệu hậu receptor tại cỏc tế bào đớch. Tiểu đơn vị b của receptor insulin là một tyrosin kinase, sẽ được hoạt húa khi insulin gắn vào tiểu đơn vị a, nú tự phosphoryl húa và kộo theo một loạt cỏc tỏc động của insulin trong tế bào. Nồng độ insulin, tỡnh trạng bệnh lý, sinh lý và nhiều loại thuốc cú ảnh hưởng đến việc điều hũa mật độ và tớnh nhạy cảm của cỏc receptor insulin. Bộo phỡ, nguyờn nhõn chớnh của khỏng insulin, cú tỡnh trạng giảm số lượng receptor và giảm hoạt tớnh của hậu receptor với tyrosinkinase. Chuyển húa lipid và protein theo con đường đường phõn khụng enzym tạo ra cỏc sản phẩm đường, tăng cỏc stress oxy húa, tăng hoạt động protein kinase C và cỏc bệnh vi mạch.
Khỏng insulin cú thể do: (1) tế bào beta tiết sản phẩm bất thường, (2) cú chất đối khỏng insulin trong mỏu, (3) khỏng insulin tại cỏc receptor, (4) giảm tỏc dụng của insulin tại mụ đớch.
1.2.2. Cỏc nguyờn nhõn gõy khỏng insulin
1.2.2.1. Tế bào beta tiết sản phẩm bất thường
Nhiều nghiờn cứu phỏt hiện ra cỏc phõn tử insulin cú bất thường về cấu trỳc và tỏc dụng sinh học, đú là hậu quả của đột biến gen cấu trỳc insulin. Một số nghiờn cứu khỏc lại thấy tăng proinsulin cú tớnh chất gia đỡnh, do proinsulin chuyển khụng hoàn toàn thành insulin tại tế bào beta, hậu quả của bất thường về cấu trỳc tại cỏc vị trớ cắt C-peptide của phõn tử proinsulin.
Hỡnh 1.1: Proinsulin tăng bất thường ở cỏc BN ĐTĐ týp 2.
Người ta thường thấy hiện tượng phõn tử proinsulin và proinsulin tỏch ra tại vị trớ 32-33 ở bệnh nhõn đỏi thỏo đường týp 2 tăng gấp 2-3 lần so với người bỡnh thường.
1.2.2.2. Khỏng thể khỏng insulin
Khỏng thể khỏng insulin cú thể hỡnh thành ở những bệnh nhõn điều trị bằng insulin lõu ngày. Những khỏng thể này làm thay đổi thời gian tỏc dụng thụng thường của insulin. Tuy nhiờn chỉ trong trường hợp bất thường thỡ khỏng thể này mới gõy được khỏng insulin thực sự. Một số ớt bệnh nhõn cú khỏng thể khỏng insulin xuất hiện tự phỏt mặc dự khụng được điều trị bằng insulin. Những khỏng thể này cú thể tương tỏc với phộp đo miễn dịch insulin, làm tăng insulin mỏu nhưng khụng gõy khỏng insulin[16].
Thực tế cho thấy những người sử dụng insulin động vật lõu dài cú thể xuất hiện khỏng thể khỏng insunlin, xuất hiện globulin miễn dịch nội sinh lưu hành trong mỏu khỏng lại thụ thể insulin [6,13].
1.2.2.3. Khỏng thể khỏng receptor insulin
Một thể hiếm gặp là xuất hiện cỏc khỏng thể khỏng trực tiếp receptor insulin (khỏng insulin týp B), gặp chủ yếu ở nữ, và hầu hết bệnh nhõn đều cú cỏc bệnh tự miễn khỏc như lupus ban đỏ hệ thống. Thể này thường phối hợp
với chứng gai đen, dày sừng, khỏng insulin nặng và đỏi thỏo đường. Đụi khi bệnh nhõn cú những đợt hạ đường mỏu. Cỏc khỏng thể lưu hành gắn với receptor insulin in vivo và bằng cỏch đú sẽ ức chế và/hoặc bắt chước tỏc dụng của insulin, do đú hậu quả là khỏng insulin hoặc cú khi gõy hạ đường mỏu.
1.2.2.4. Rối loạn dẫn truyền tớn hiệu insulin
Khỏng insulin được đặc trưng bởi giảm tỏc dụng của insulin tại rất nhiều cơ quan đớch. Đột biến gen insulin receptor tỡm thấy ở cỏc bệnh nhõn khỏng insulin hoặc đỏi thỏo đường. Ngoài ra cỏc nghiờn cứu cũn chứng minh cú sự giảm hoạt tớnh của IR tyrosin kinase ở cỏc con chuột bộo phỡ khỏng insulin và ở cỏc bệnh nhõn đỏi thỏo đường typ 2, độc lập với sự thay đổi cấu trỳc gen receptor insulin. Tuy nhiờn chỉ riờng việc thay đổi cấu trỳc receptor insulin trờn màng tế bào khụng đủ giải thớch cho sự suy giảm hoạt tớnh của receptor insulin. Gúp phần vào quỏ trỡnh đú cũn cú sự phosphoryl húa serine/threonine receptor ở mặt trong tế bào của 1 số đồng phõn PKC. Cỏc nghiờn cứu về đột biến gen cho thấy serine tồn dư 1189/90/94 ở nhỏnh tận C của domain kinase, mặc dự khụng ảnh hưởng đến sự tự phosphoryl húa của insulin receptor nhưng lại cần thiết cho quỏ trỡnh phosphoryl húa chất nền IRS-1, IRS-1 và SHC. Cơ chế thứ hai dẫn tới giảm hoạt tớnh insulin ở cỏc đối tượng bộo phỡ và cỏc bệnh nhõn cú tăng insulin mỏu kộo dài là sự tăng insulin/yếu tố tăng trưởng 1 giống insulin (IGF-1) tại cỏc mụ đớch của insulin, kết quả là làm giảm dẫn truyền tớn hiệu insulin do tăng insulin mỏu và/hoặc tăng tỏc động của IGF-1R [80].
1.2.3. Khỏng insulin và cỏc rối loạn trong hội chứng chuyển húa
1.2.3.1. Khỏng insulin và rối loạn đụng mỏu
Khỏng insulin làm tăng nồng độ insulin và proinsulin trong mỏu gõy hậu quả là tăng lượng PAI-1, làm cho quỏ trỡnh tiờu fibrin bị rối loạn, gõy tổn thương mạch mỏu dễ dàng hơn. Trong hội chứng chuyển húa cơ thể bị rối loạn quỏ trỡnh đụng mỏu, ba thành phần chớnh bị kớch hoạt là tiểu cầu, tế bào
nội mạc và cỏc yếu tố đụng mỏu huyết tương. Khỏng insulin làm kớch hoạt tiểu cầu, tăng quỏ trỡnh hỡnh thành cục mỏu đụng, giảm quỏ trỡnh tiờu sợi huyết gõy rối loạn chức năng tế bào nội mạc và hậu quả là rối loạn quỏ trỡnh đụng mỏu [81;82].
1.2.3.2. Khỏng insulin gõy tăng huyết ỏp
- Insulin là một yếu tố gión mạch ở người bỡnh thường nhưng lại là yếu tố co mạch ở những người cú khỏng insulin, rối loạn glucose, tuổi cao. Khỏng insulin gõy giảm tiết NO, giảm tưới mỏu tổ chức và giảm chuyển húa glucose. - Khỏng insulin làm tăng phản ứng của hệ giao cảm dẫn tới co mạch ngoại vi, tăng nhịp tim và tăng huyết ỏp.
- Lý do thứ ba là insulin cú tỏc dụng chống đào thải natri niệu thụng qua hệ rennin-angiotensin-aldosterone. Nhiều nghiờn cứu cho thấy cú thể cải thiện tỡnh trạng khỏng insulin bằng chế độ ăn giảm muối, ỏp dụng cho cỏc đối tượng bỡnh thường cũng như người tăng huyết ỏp. Khi cú khỏng insulin sẽ cú tăng thể tớch tuần hoàn do tăng giữ natri, làm tăng huyết ỏp.
- Giả thuyết cuối cựng về mối liờn quan giữa khỏng insulin và tăng huyết ỏp là cơ chế phõn bố lại cation. Bơm Na/K+ ATPase rất nhạy cảm với insulin. Trong tỡnh trạng khỏng insulin, bơm này làm tăng nồng độ Natri trong tế bào kộo theo tăng nồng độ canxi trong tế bào và dẫn tới nhiều biến chứng trờn thành mạch [83].
1.2.3.3. Khỏng insulin liờn quan đến rối loạn lipid mỏu
Chuyển húa cỏc lipoprotein ở gan chủ yếu được kiểm soỏt bởi insulin. Insulin là yếu tố điều hũa quan trọng hoạt tớnh của hai enzyme trong chuyển húa lipid:
- Lipase và enzym bị ức chế bởi insulin. Khi insulin giảm, hoạt độ lipase tăng, làm tăng thủy phõn lipid ở tổ chức mỡ, dẫn tới làm tăng acid bộo
tự do trong mỏu. Cỏc acid bộo tự do này để tổng hợp triglycerid và được vận chuyển dưới dạng lipoprotein tỷ trọng rất thấp (VLDL).
- Khi cú khỏng insulin, acid bộo tự do sẽ tăng cường đến gan làm tăng tổng hợp triglycerid. Đồng thời cũng tăng tạo mỡ, giảm nồng độ lipoproteinlipase ở mụ ngoại biờn. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Sự tớch lũy cholesterol trong mỏu là biểu hiện sự cõn bằng giữa hai quỏ trỡnh thu nhận và loại bỏ cholesterol. Trong đú cú vai trũ quan trọng của cỏc HDL- C. Gắn HDL-C vào cỏc vị trớ gắn bề mặt của tế bào làm khởi phỏt sự chuyển vị của cholesterol từ kho nội bào ra bề mặt tế bào, mà từ đú nú cú thể bị loại bỏ bởi cỏc hạt nhận, nhiều khi là chớnh cỏc HDL-C. Cỏc vị trớ gắn HDL-C trờn bề mặt tế bào tăng lờn để đỏp ứng với sự tớch tụ cholesterol, tạo thuận lợi cho tế bào loại bỏ cholesterol dư thừa. Đõy được xem là cơ chế bảo vệ thành mạch của HDL-C.
Tỡnh trạng khỏng insulin làm thay đổi hoạt tớnh của men lipase nội bào và men lipoprotein lipase do dú liờn quan đến sự tăng triglyceride và giảm HDL-cholesterol ở bệnh nhõn đỏi thỏo đường týp 2 [84;85].
1.2.3.4. Khỏng insulin gõy tăng glucose mỏu
Mụ cơ xương là mụ ngoại vi quan trọng nhất trong đề khỏng insulin. Cỏc nghiờn cứu trờn mụ hỡnh thực nghiệm cũng như trờn cơ thể cho thấy giảm dẫn truyền tớn hiệu insulin gõy giảm vận chuyển glucose ở cơ xương. Cỏc nguyờn nhõn khỏc gõy đề khỏng insulin tại cơ xương là sự thay đổi đặc hiệu cỏc con đường dẫn truyền tớn hiệu insulin, bao gồm giảm chất lượng protein IRS-1, rối loạn phosphoryl húa IRS-1, giảm hoạt tớnh PI3K, hoặc thay đổi trỡnh diện protein của tiểu đơn vị điều hũa PI3K. Thay đổi sự trỡnh diện hoặc di chuyển GLUT4 đến màng tế bào là cơ chế sinh bệnh chớnh. Tuy nhiờn sự thay đổi này là tiờn phỏt hay thứ phỏt sau một chuỗi cỏc rối loạn chuyển húa thỡ chưa rừ ràng. Khỏng insulin ở cơ xương là hậu quả của cỏc tương tỏc phức tạp giữa cỏc yếu tố nội-ngoại sinh [86].
Giảm quỏ trỡnh chuyển GLUT4 từ khoang trong bào tương ra màng tế bào để vận chuyển glucose dưới tỏc dụng của insulin. Nồng độ GLUT4 trong tế bào và khả năng vận chuyển glucose của cỏc tế bào cơ và tế bào mỡ giảm đi 40% ở những người bộo khụng bị bệnh đỏi thỏo đường và 85% ở những người bộo cú đỏi thỏo đường týp2. Giảm hoạt động của men chịu trỏch nhiệm tổng hợp glycogen (ezym glycogenosynthase ). Giảm khả năng phosphoryl hoỏ để chuyển glucose thành G-6-P ở cơ. Ngoài ra cũn thấy cú hiện tượng giảm hoạt tớnh enzym chủ yếu trong quỏ trỡnh oxy hoỏ glucose (enzym pyruvat - dehydrogenase -PHD) do tăng axit bộo tự do sinh ra từ phõn huỷ lipid .
Quỏ thừa lượng acid bộo tự do trong cơ gõy đề khỏng insulin [24]. Cơ chế chưa rừ ràng. Tuy nhiờn, tỏc giả Randle cho rằng cỏc acid bộo tự do dư thừa ức chế quỏ trỡnh oxi húa glucose (chu trỡnh glucose-acid bộo). Gần đõy, nhiều nghiờn cứu đó chứng minh nồng độ diacylglycerol trong cơ tăng cao, kớch thớch quỏ trỡnh phosphoryl húa serin của thụ thể insulin và do đú ức chế dẫn truyền tớn hiệu bỡnh thường của insulin, làm giảm tỏc dụng chuyển húa glucose tại cơ gõy tăng glucose mỏu [87]. Cỏc acid bộo tự do cũng làm giảm độ nhạy insulin ở cơ do ức chế thu nhận glucose, tăng sản xuất PAI-1 và fibrinogen [61;88]. Tỏc giả Hawkin đưa ra giả thiết rằng cỏc acid bộo tự do hoạt hoỏ con đường hexosamin đõy là nguyờn nhõn gõy ra khỏng insulin. Cũn Long và Pekala lại cho rằng cỏc acid bộo tự do gõy khỏng insulin bằng cỏch ức chế gen điều hoà GLUT-4 của tế bào. Cỏc acid bộo tự do ức chế hoạt động của insulin lờn quỏ trỡnh tạo ra glucose nội sinh.
Phúng thớch glucose tại gan cú thể bị ức chế hoàn toàn bởi nồng độ cao insulin sinh lý và insulin quỏ mức sinh lý ở bệnh nhõn đỏi thỏo đường týp2. Khỏng insulin tại gan gúp phần vào tăng quỏ mức tốc độ sản xuất glucose, tăng glucose mỏu. Giảm khả năng ức chế phúng thớch glucose tại gan ở bệnh nhõn đỏi thỏo đường týp2 cú thể thứ phỏt sau rối loạn ức chế sinh acid bộo tự
do của insulin. Tăng lượng acid bộo chưa este húa tới gan làm tăng lượng triglycerit trong gan (gan nhiễm mỡ), tăng tổng hợp glucose và triglycerit, giải phúng VLDL, tạo vũng xoắn bệnh lý. Thờm vào đú, gia tăng luồng tiền chất của glucose như lactate, alamine và glycerol từ tổ chức ngoại biờn đến gan cũng tham gia vào sự duy trỡ gia tăng tốc độ phúng thớch glucose tại gan trong đề khỏng insulin [89].
1.2.4. Cỏc phương phỏp chẩn đoỏn khỏng insulin 1.2.4.1. Cỏc phương phỏp trực tiếp
Kỹ thuật “kẹp glucose tăng insulin mỏu” (hyperinsulinemic euglycemic clamp test)
Đõy là phương phỏp chớnh xỏc nhất hay “tiờu chuẩn vàng” trong chẩn đoỏn khỏng insulin. Nồng độ glucose được kẹp chặt hay cố định ở một mức nhất định, đồng thời cố định nồng độ insulin mỏu ở ngưỡng cao nhằm ức chế tiết insulin nội sinh và đo mức độ chuyển húa glucose của cơ thể. Kỹ thuật “kẹp glucose” được thực hiện như sau:
Kỹ thuật kẹp glucose theo DeFronzo và cộng sự [90]:
Bệnh nhõn được làm nghiệm phỏp vào 8 giờ sỏng, nhịn ăn và uống cỏc loại thuốc ớt nhất 10 tiếng. Đặt 1 catheter tĩnh mạch khuỷu tay để làm đường truyền Glucose 20% và Insulin. Một catheter khỏc được đặt vào tĩnh mạch ngoại vi của tay đối diện làm đường lấy mỏu xột nghiệm. Sau khi ổn định bệnh nhõn khoảng 30 phỳt, insulin được truyền liều nạp trong 10 phỳt đầu nhằm nõng cao đột ngột nồng độ insulin mỏu lờn ngưỡng khoảng 80- 100 àU/ml, sau đú duy trỡ ngưỡng này bằng cỏch truyền insulin liờn tục bằng bơm tiờm điện với tốc độ 40mU/m2 diện tớch da/phỳt trong 110 phỳt tiếp theo. Theo lý thuyết, mức insulin trong mỏu cao như vậy sẽ lập tức gõy phản ứng hạ thấp đường mỏu, do đú để duy trỡ đường mỏu tại một ngưỡng nhất định chỳng ta phải truyền glucose. Glucose mỏu được thử mỗi 5 phỳt một lần tại giường bằng mỏy Onetouch Sure Step của Johnson & Johnson. Tốc độ truyền
Glucose 20% được điều chỉnh mỗi 5 phỳt một lần nhằm duy trỡ nồng độ glucose mỏu ổn định ở ngưỡng khoảng 5 mmol/l.
Khi insulin ngoại sinh được truyền vào với liều như trờn sẽ gõy ức chế hoàn toàn insulin nội sinh và glucose nội sinh trong cơ thể. Khi glucose mỏu được kẹp ổn định, lượng glucose truyền vào chớnh bằng lượng glucose chuyển húa tại cỏc mụ và do đú phản ỏnh sự nhạy cảm insulin tại mụ ngoại vi với insulin ngoại sinh. Mức độ khỏng insulin được đỏnh giỏ bằng chỉ số M: tốc độ truyền glucose trung bỡnh trong 30 phỳt cuối của nghiệm phỏp (mg/kg-phỳt).
Ưu điểm và ứng dụng của phương phỏp
Ưu điểm của phương phỏp kẹp là đỏnh giỏ độ nhạy/mức độ khỏng insulin trong cơ thể bằng cỏch đo trực tiếp lượng glucose cơ thể sử dụng trong tỡnh trạng tăng insulin mỏu một cỏch ổn định. Phương phỏp này cú độ lệch thấp, độ phõn biệt giữa cỏc cỏ thể cao [3]. Khi kết hợp truyền glucose cú đỏnh dấu phúng xạ, cú thể đo lường được lượng glucose phõn bố trong cơ, mụ ngoại vi hay trong gan, như vậy trong tỡnh trạng ổn định chỳng ta cú thể đỏnh giỏ và phõn biệt được độ nhạy/độ khỏng insulin ở mụ ngoại vi (thường là cơ) và gan. Tương tự như vậy, khi dựng chất đỏnh dấu phúng xạ lờn glycerol hoặc acid amin trong nghiệm phỏp kẹp cú thể đỏnh giỏ độ nhạy của insulin trờn cỏc mặt chuyển húa lipid và protid. Ngoài ra cũn cú thể kết hợp với mỏy đo cộng hưởng từ hạt nhõn P để đo tốc độ tổng hợp ATP trong ty thể tế bào cơ và độ tập trung phospho vụ cơ trong tế bào cơ do tỏc động của insulin. Kết hợp với phương phỏp siờu õm doppler và siờu õm cản õm để đỏnh giỏ độ nhạy của insulin trờn mạch mỏu. Trong nghiờn cứu, phương phỏp này khụng đũi hỏi cỡ mẫu lớn (thường chỉ < 100), vỡ cú thể sử dụng số liệu của cỏc nghiờn cứu khỏc làm đối chứng, tham khảo. Phương phỏp này thường được sử dụng trong nghiờn cứu và so sỏnh với cỏc chỉ số giỏn tiếp để lựa chọn chỉ số cú giỏ trị nhất cho mỗi đối tượng [5].
Hạn chế
Phương phỏp này khỏ tốn kộm, mất nhiều thời gian, cần trang thiết bị của phũng nghiờn cứu và nghiờn cứu viờn cần cú kinh nghiệm, kỹ thuật tiến hành nghiệm phỏp. Do vậy, đối với cỏc nghiờn cứu cộng đồng, cỏc đỏnh giỏ