4.1. INCRETIN VÀ CÁC PHƯƠNG THỨC ĐIỀU TRỊ DựA TRÊN INCRETIN4.1.1. Khái niệm Incretin 4.1.1. Khái niệm Incretin
Đầu thể kỷ XX, nhiều câu hỏi bắt đầu được đặt ra từ những bằng chứng cho thấy một số tín hiệu ở ruột (để đáp ứng với thức ăn đi vào) có thể làm tăng đáp ứng của tuyến tụy nội tiết với carbohydrat [187]. Năm 1930, thuật ngữ “incretin” được La Baưe dùng để miêu tả những hormon tìm thấy trong dịch chiết tá tràng có các đặc tính kích thích insulin và hạ glucose huyết [151]. Những kỹ thuật xét nghiệm miễn dịch đã chứng tỏ tác động của glucose tại tụy không phải là yếu tố duy nhất gây tăng tiết insulin [187]. Elrick và McIntyre đã quan sát thấy đáp ứng insulin với glucose đường uống vượt xa so với glucose đưa vào bằng đưÒTig tiêm tĩnh mạch, hiện tượng này gọi là hiệu ứng incretin (incretin effect) [138]. Hiệu ứng này đã được định lượng khi so sánh lượng insulin và peptid c đáp ứng với glucose khi dùng đường uống và đường tiêm tĩnh mạch [158], kết quả là hơn 70% lượng insulin tiết ra để đáp ứng lại glucose đường uống là do hiệu ứng incretin.
Một số hormon được phân lập từ ruột đã được chứng minh là có thể gây ra hiệu ứng incretin, gọi chung là các hormon incretin. Trong số đó, hai incretin quan trọng nhất là glucose-dependent insulinotropic peptid (GIP) và glucagon-ỉike peptid (GLP)-l. Đây là hai hormon có tác dụng tăng sinh và hoạt hóa insulin. Tác dụng của hai hormon này trên sự chuyển hóa glucose đã được chứng minh bằng nhiều thử nghiệm. [187]
4.1.2. Đặc tính sinh lý và hóa sinh của incretin4.I.2.I. Glucose-dependent ỉnsuỉinotropic peptid 4.I.2.I. Glucose-dependent ỉnsuỉinotropic peptid
GIP được tiết ra từ tế bào K ở vùng giữa của hỗng tràng khi có tín hiệu hấp thu carbohydrat và lipid ở tá tràng [170], [174]. Những nghiên cứu trên người và động
vật cho thấy tác dụng tăng sinh và hoạt hóa insulin của GIP là để đáp ứng lại mức glucose huyết cao [171]. GIP không ức chế tiết glucagon mà trên thực tế trong tình trạng glucose huyết bình thường, nó còn kích thích tiết glucagon [49]. GIP kích thích các con đường truyền tín hiệu qua trung gian PKA/AMP, MAPK, PI3K/PKB theo cơ chế phụ thuộc insulin và phụ thuộc liều dùng. Do đó GIP làm tăng sinh và tăng tỉ lệ sống sót của tế bào beta [209]. GIP không có tác dụng trên tốc độ rỗng của dạ dày [140].
4.I.2.2. Glucagon-lỉke peptid-1
GLP-1 là một hormon tách ra từ phân tử proglucagon nhờ các enzym prohormon convertase-1 và -3 [41]. Proglucagon là một tiền hormon gồm 160 acid amin, có chủ yếu ở tế bào alpha của tụy và tế bào L, một loại tế bào nội tiết có nhiều ở hồi tràng và kết tràng [183]. Gần đây GLP-1 còn được chứng minh là có ở các dòng tế bào nội tiết GLUTag, STC-1 ở ruột [183]. Tại tế bào alpha và tế bào L có những dạng enzym convertase đặc trưng khác nhau, quyết định sự chia cắt thành các loại hormon khác nhau từ phân tử proglucagon ban đầu, gọi chung là các peptid có nguồn gốc từ proglucagon (PGDPs). ở tế bào L, sự chia cắt phân tử proglucagon bởi prohormon convertase-1 và -3 (PC 1/3) giải phóng ra GLP-1, GLP-2, glicentin oxytomodulin [41]. Trong khi đó ở tế bào alpha, hoạt động tương tự của prohormon convertase 2 tạo ra glucagon, glicentin tuyến tụy và mảnh vỡ lớn của proglucagon (chứa bên trong trình tự của nó cả GLP-1 và GLP-2) (Hình 4.1). [41]
Tế bào L tiết ra GLP-1 chủ yếu là để đáp ứng lại kích thích từ thức ăn đưa vào ruột, carbohydrat là chất kích thích mạnh nhất, tiếp theo là các acid béo không no [48], [198]. Thức ăn dạng lỏng có khả năng kích thích mạnh hơn dạng rắn [17], Acetylcholin và một số peptid ở ruột cũng có vai trò gián tiếp trong việc tiết GLP-1, receptor muscarinic tồn tại trên màng tế bào L và những receptor cholinergic nội tại có thể kích thích tiết GLP-1 [7], [79]. Sự tiết GLP-1 xảy ra theo cơ chế 2 pha, pha đầu được tmng gian bởi các yếu tố dẫn truyền thần kinh, pha sau là do sự liên kết trực tiếp giữa các yếu tố đó với tế bào L [11]. Sau bữa ăn, nồng độ GLP-1 tăng từ 5-
Tế bào Alpha G R P P ...I I G l u c l ^ o n * * ] ^ !~IP1 ] f ~~ ~GIUFM...''| " ¡p ^ " | -I Mành vtf l(Ai của proglucagon
pfáhantione co«vertase 2 l
Proglucagon ị GRPP I Gtacagửn ị IP1 I GLP.1 I IP2 ị GLP-2 I
1 74 4 Ạ Ạ 4 4 Ạ Ạ prohiQrrponiĩ convertís® 1/3 T ế bào l I G R P P I G l u ^ o n ỊI P 1 I f G L P - 1 Ị | l p 21 [ '''G L F - z " 0l:ỉeeiìtlrì Ị"^íi7^^oii"ỴỈpi ] Oxyntorpơdulm
Hình 4.1. Sự chia cắt phân tử proglucagon tại tế bào alpha và tế bào L [41]
Receptor của GLP-1 (GLP-IR) đã được phân lập và nuôi cấy từ đảo tụy chuột, được xác định là thuộc nhóm B trong họ các receptor liên kết với protein G (GPCRs), bao gồm cả receptor của glucagon, GLP-2, GIP và secretin [205]. GLP- IR được phát hiện có ở đảo tụy, phổi, tim, ruột và vùng dưới đồi [24]. Ngoài ra, các receptor của GLP-1 còn có ở các sợi thần kinh hướng tâm phân bố ở tĩnh mạch cửa [210]. Nhiều nghiên cứu hiện nay đã chứng minh hoạt động của GLP-IR gắn cặp với nhiều loại protein G khác nhau như Gtts, Gttq/Ii, Gttii 2và Gữo [148], Sự kết hợp của GLP-IR với Gtts dẫn tới sự kích hoạt hóa adenyl cyclase và protein kinase A (PKA). GLP-1 được hoạt hóa nhờ trung gian caveolin-1 hoặc phosphoryl hóa nhờ enzym G-protein receptor kinase (GRK)-5. [104], [201]
GLP-1 có nhiều tác dụng sinh học khác nhau (hình 4.2) [186], trước hết là đối với sự tiết insulin ở tế bào beta đảo tụy. Theo quan niệm cổ điển, GLP-1 gây tăng tiết insulin qua cơ chế hoạt hóa GLP-IR ở tế bào beta đảo tụy dẫn tới sự tăng AMP vòng và hoạt hóa PKA [74], [131]. PKA được hoạt hóa làm đóng kênh phụ thuộc ATP, làm tăng calci nội bào và dẫn tới giải phóng insulin [131]. Tuy nhiên những nghiên cứu gần đây đã chứng minh rằng có thể tác dụng kích thích tiết insulin của GLP-1 là thông qua các yếu tố trao đổi nucleotid guanin quy định bởi
AMP vòng, P-aưestin-1, và protein kinase c [106], [197], [200]. Hơn nữa, sự hoạt hóa GLP-IR cũng làm tăng biểu hiện gen mã hóa insulin và quá trình sinh tổng hợp