فهرست

عنوان صفحه

پیشگفتار

اهداف و فرضیات

فصل اول :کلیات و مروری بر مطالعات گذشته...................................................................... 2

1-1-ساختمان و عملکرد پانکراس............................................................................................. 2

1-2-انسولین..................................................................................................................... 2

1-3-اثر گلوکزروی نسخه برداری-ترجمه و رهایش انسولین.............................................................. 3

1-3-اثر گلوکزروی نسخه برداری-ترجمه و رهایش انسولین.............................................................. 3

1-4- نقش های فیزیولوژیک انسولین........................

1-4-1- اثر انسولین بر متابولیسم کربوهیدرات............

 

1-4-2- اثر انسولین بر متابولیسم چربی........................................................................................ 10

الف) شیلومیکرونها........................................

..................................................VLDL ب)

………………………………………………………………………………LDLج)

.............................…………………………………HDLد)

1-4-3- اثر انسولین بر متابولیسم پروتئین...................................................................................... 11

1-4-4-اثرات دیگرانسولین..................................................................................................... 11

1- 5-گیرنده های گلوکز در غشاء............................................................................................ 11

1- 6-دیابت ملیتوس یا دیابت شیرین.......................................................................................... 13

1- 6-1-دیابت ملیتوس نوعI.................................................................................................. 14

1- 6-2-دیابت ملیتوس نوعII................................................................................................. 15

1- 7-علائم دیابت شیرین...................................................................................................... 15

1- 8-عوارض دیابت........................................................................................................... 16

1- 9-بیماری دیابت و اختلال در متابولیسم چربی........................................................................... 18

1-10-دیابت وآنزیمهای کبدی........................................................................................................ 24

1-11-دیابت وعملکرد کلیه ................................................................................................. 25

1-12- Streptozocin((STZ............................................................................................. 28

1-13- داروهای شیمیایی و درمان دیابت ملیتوس............................................................................ 28

1-14- داروهای گیاهی و درمان دیابت......................

1-15- گیاه Daucus Carota و دیابت ملیتوی........................................................................... 29

فصل دوم: وسایل، مواد و روشها

2-1- وسایل...................................................................................................................... 31

2-2- مواد........................................................................................................................ 33

2-3- جامعه مورد مطالعه........................................................................................................ 33

2-4- گروههاي مورد مطالعه................................................................................................... 33

2-5- روش تهیه عصاره دانه هویج............................................................................................. 34

2-6- روش القاء دیابت......................................................................................................... 34

2-7- روش اندازه گیری فاکتورهای بیوشیمیایی سرم........................................................................ 37

2-8- روش انجام مطالعات بافت شناسی........................

2-9- روش تجزیه و تحلیل داده ها............................................................................................. 37

منابع...................................................

خلاصه انگلیسی

جداول ضمیمه

 

1-1- ساختمان و عملکرد پانکراس

پانکراس یک عضو لبوله و نرم است که به طور مایل در عرض دیواره شکم ، در ناحیه پشت معده قرار گرفته و از دوازدهه تا طحال کشیده شده است [1].

پانکراس از دو نوع بافت عمده تشکیل شده است: 1- آسینوسها که شیره های هضمی را به دوازدهه ترشح می کنند. 2- جزایر لانگرهانس که هورمونهایی را مستقیماً به درون خون ترشح می کنند. جزایر لانگرهانس از چهار نوع سلول تشکیل شده اند :سلولهای بتا حدود 60% از کل سلولها را تشکیل می دهند، که انسولین و آمیلین را ترشح می کنند .سلوهای که حدود 25% از کل سلولها را تشکیل می دهند، گلوکاگن ترشحمی کنند و سلولهای دلتا که حدود 10% از کل سلولها را تشکیل می دهند، سوماتوستاتین ترشح می کنند. سلولهای PP هم که به تعداد کم در جزایر وجود دارند، هورمونی به نام پلی پپتید پانکراس ترشح می کنند که عملکرد آن نامعلوم است [21]. جزایر لانگرهانس 1 تا 2 % از وزن بدن را تشکیل می دهند و در انسان 2-1 میلیون از جزایر لانگرهانس وجود دارد، که قطر هر یک 3/0میلی متراست[131]. سرعت تکثیر سلولهای بتای جزایر لانگرهانس در بزرگسالان بسیار کم و در هر 24 ساعت، حدود% 3-2 می باشد[24].

1-2- انسولین (مهمترین هورمون پانکراس)

انسولین یک هورمون پپتیدی با وزن مولکولی 6000 دالتون می باشد که از 2 زنجیره پپتیدی که با پیوند دی سولفیدی به هم متصلند، تشکیل شده است [21] و تفاوت کمی در ترکیب آمینواسیدی مولکول انسولین از گونه ای به گونه دیگر وجود دارد. انسولین نیمه عمر نسبتاً کوتاهی دارد که در انسان حدود 5 دقیقه است. ژن سازنده این هورمون درانسان روی کروموزم شماره 11 واقع شده است[135]. انسولین در پانکراس به شکل یک پیش ساز تک زنجیره ای غیر فعال بنام پره پرو انسولین سنتز شده و توالی نشانگر انتهای آمینی این مولکول آن را برای هدایت به وزیکولهای ترشحی نشاندار می نماید. با برداشت پروتئولیتیک این توالی نشانگر و ایجاد سه پیوند دی سولفیدی، پروانسولین تولید شده که داخل وزیکول های ترشحی پانکراس ذخیره می گردد. افزایش غلظت خونی گلوکز، ترشح انسولین را آغاز می نماید، پروانسولین توسط یک پروتئاز اختصاصی که در وزیکولهای ترشحی پانکراس وجود دارد،به انسولین فعال تبدیل می گردد که همراه با شکستن دو پیوند پپتیدی و ایجاد مولکول بالغ انسولین می باشد[131]. برای رهایش انسولین، وزیکولها باید با غشای سلولی ترکیب شوند و محتوی آن هابه فضای خارج سلولی آزاد شود.یک گروه از پروتئینها به نام [1](SNARES)، برای هدایت وزیکولهای انسولین به غشای پلاسمائی نقش دارند. اتصال وزیکولها، باغشای پلاسمائی همراه با اتصال پروتئین های Syntaxin , synaptosomal و پروتئین SNAP-25، با پروتئین وزیکول یاVAMP-2 یا synaptobrevin-2 می باشد. که Syntaxinو SNAP-25به عنوان [2]t-SNARE و VAMP-2[3] به عنوانV-SNARE شناخته شده اند[57].

شکل 1-1- نقش SNAREsدرانتفال وزیکولها [28

1- 3- اثر گلوکز بر نسخه برداری، ترجمه و رهایشانسولین

افزایش غلظت گلوکز خون بعد از خوردن یک غذای پرکربوهیدرات، سبب افزایش ترشح انسولین و کاهش ترشح گلوکاگن می گردد [4]. انسولین در بدن ذخیره مواد غذایی را افزایش داده و آزاد سازی آن ها را کاهش می دهد. انسولین غلظت گلوکز، اسیدهای چرب، کتواسیدها و اسیدهای آمینه سرم را کاهش می دهد.محل های مهم عملکرد انسولین، کبد، سلولهای ماهیچه ای وچربی میباشند و در هر بافتهدف، متابولیسم کربوهیدرات، چربی و پروتئین به طور هماهنگ تنظیم می شوند [21].عوامل مختلفی ترشح انسولین را تحریک می کند. روند تحریک ترشح انسولین به افزایش کلسیم سیتوزول در سلولهای بتا نیازمند است. برای رهایش انسولین مقدار cAMPو نیز فعالیت سیستم فسفاتیدیل – پروتئین کیناز C افزایش می یابد. در روند رهایش انسولین، سلول بتا دپلاریزه شده و وجود پتاسیم و کلسیم در مایع بین سلولی برای حداکثر پاسخ سلولهای بتا به گلوکز ضروری می باشد.گلوکز،ساخت انسولین را با افزایش سرعت رونویسی از ژن انسولین و افزایش سرعت ترجمه mRNA، تحریک می کند [21]سلولهای بتا دارای ذخایر زیادی از انسولین در وزیکولها می باشند و گلوکز یک تنظیم کننده فیزیولوژیکی مهم نسخه برداری، ترجمه، بیوسنتز و ترشح انسولین بوده و دارای اثرات سریع بر روی رهایش وزیکولهای انسولین، و اثرات بلند مدت بر نسخه برداری و ترجمه mRNA می باشد [75و128]. در طول دوره طولانی متابولیسم گلوکز (بیش از12ساعت)گلوکز، بیوسنتز انسولین را با تسریع نسخه برداری از ژن انسولین وافزایش ترجمه mRNAی پره پروانسولین افزایش می دهد [57] . تحقیقات نشان داده که سلولهای بتا، انسولین را در پاسخ به خودِ گلوکز آزادنمی کنند، بلکه انسولین را در پاسخ به متابولیسم گلوکز آزاد می کنند.گلوکز توسط ناقلGluT2 وارد سلولهای بتا می شود. سپس گلوکز داخل سلولی متابولیزه شده و تولید ATP می کند.این سبب افزایش نسبت ATP به ADP و در نتیجه بسته شدن کانالهای K_{ATP و} دپلاریزاسیون غشا می شود [72]. دپلاریزاسیون غشا، با بسته شدن کانالهای K_ATP، سبب باز شدن کانالهای کلسیم وابسته به ولتاژ و در نتیجه، ورود کلسیم و افزایش غلظت کلسیم داخل سلولی و در نهایت اگزوسیتوز وزیکولهای انسولین همراه است [26].

شکل 1-2- مکانیسم رهایش انسولین در سلولهای بتا [26] 1-4- نقش های فیزیولوژیک انسولین:

1- 4-1- اثر انسولین بر متابولیسم کربوهیدارات

گلوکز به همه سلولها وارد می شود ولی در بافت ماهیچه ای و چربی، انسولین انتقال گلوکز به سیتوپلاسم را تحریک می کند و گلوکز به سرعت فسفریله می شود. به دلیل فسفریلاسیون سریع، غلظت گلوکز در داخل سلول به طور طبیعی پائین است و شیب غلظت گلوکز به طرف داخل سلول است [21]. در بافت ماهیچه ای و کبد، انسولین تولید گلیکوژن از گلوکز 6- فسفات را تحریک می کند. در بافت چربی، انسولین تولید گلیسرول فسفات را تحریک می کند که این محصول،اسیدهای چرب آزاد را استریفیه کرده و آنها را به صورت تری گلیسرید ذخیره می کند.انسولین تبدیل گلوکز به گلیکوژن را تحریک کرده و تبدیل گلیکوژن به گلوکز را مهار می کند [21]. مقداری از گلوکز در غیاب انسولین به داخل سلولها وارد می شود اما انسولین سرعت انتقال گلوکز را افزایش می دهد.غشای سلول چربی به گلوکز غیر قابل نفوذ است.انسولین ورود به سلولهای ماهیچه ای وچربی را با افزایش تولید رسپتورهای گلوکز در غشای سلولی افزایش می دهد[131].

1-4-2- اثر انسولین بر متابولیسم چربی

انسولین چندین اثر دارد که باعث ذخیره چربی در بافت چربی می شود .انسولین میزان مصرف گلوکز توسط بسیاری از بافتهای بدن را افزایش می دهد. انسولین همچنین سبب افزایش سنتز اسید چرب می شود سنتز اسید چرب در سلولهای کبدی انجام می شود. سپس اسید چرب توسط لیپو پروتئین ها به سلول چربی منتقل شده و در آنجا ذخیره می شود. همچنین سبب مهار عمل آنزیم لیپاز حساس به هورمون که تری گلیسیرید ذخیره شده در سلول چربی را هیدرولیز می کند، می شود. انسولین انتقال گلوکز به داخل سلولهای چربی را افزایش می دهد و این گلوکز برای سنتز مقدار کمی اسید چرب مورد استفاده قرار می گیرد و در ساختمان آلفاگلیسرول فسفات بکار می رود که با اسید چرب ترکیب شده و تری گلیسرید را تولید می کند. این هورمون محتوای چربی کبد را افزایش داده و در بعضی شرایط آزادسازی لیپوپروتئین های با چگالی خیلی پائین را از کبد افزایش می دهد [21].

1-4-3- اثر انسولین بر متابولیسم پروتئین

انسولین انتقال آمینواسیدها را از طریق غشای پلاسمایی به داخل سیتوپلاسم افزایش می دهد. انسولین ساخت و سنتز پروتئین ها را افزایش داده و باعث رشد می گردد و با اثر مستقیم خود بر ریبوزومها، ترجمه mRNA را افزایش داده و پروتئین های جدید می سازد [21].

1-4-4- اثرات دیگر انسولین

ساخت گلیکوژن و پروتئین نیاز به جذب پتاسیم، فسفات و منیزیوم دارد، که انتقال این الکترولیتها از فضای خارج سلولی به فضای داخل سلول با حضور انسولین انجام می شود بنابراین با ترشح انسولین غلظت پتاسیم، فسفات و منیزیم کاهش می یابد. انسولین همچنین باز جذب پتاسیم، فسفات و سدیم را از توبولهای کلیه افزایش می دهد [21].

1-5-گیرنده های گلوکز در غشاء

گیرنده های گلوکز، که مسئول انتقال گلوکز از غشای سلولی هستند، یک خانواده از پروتئین های به هم وابسته اند. که 12 بار از غشای سلولی عبور می کند. 4 ناقل مختلف برای گلوکز به نام های GLuT₁، GLuT₂، GLuT₃، GLuT₄، شناخته شده است.این رسپتورها دارای 494-493 آمینواسیدند و از نظر میل ترکیبی به گلوکز و توزیع بافتی متفاوتند [131].

GLuT₁: یک ناقل مهم گلوکز است که در اکثر سلولهای بدن انسان وجود داشته و یک نقش مرکزی در متابولسیم دارد. ساختمان GLuT₁، یک ساختار سه بعدی می باشد [8]. در گلبول های قرمز خون انسان بیشترین مقدار GLuT₁، با بیش از 000/200 مولکول در هر سلول وجود دارد [139].

GLuT₂ : در کبد، سلولهای اپی تلیال روده کوچک و سلولهای بتای جزایر پانکراس وجود دارد.

GLuT₃ : در سیستم اعصاب مرکزی و مغز وجود دارد.

GLuT₄ : در بافتهایی که به انسولین پاسخ می دهد و در ماهیچه اسکلتی، بافت چربی و قلب وجود دارند. به طور کلی ساختار این ناقلین به هم شبیه بوده و همه آنها دارای ناحیه ای هستند که کربوهیدرات می تواند با پروتئین باند شود [12].تحقیقات نشان داده که موتاسیون در ژن GLuT₁، باعث ایجاد بیماری به نام Devivo می شود. این بیماری یک اختلال آتوزومال محسوب می شود، در این بیماری غلظت گلوکز در مایع مغزی نخاعی کاهش می یابد که این، در نتیجه کاهش انتقال گلوکز از سد خونی مغزی می باشد [108].مولکولهای GLuT₄ در سیتوپلاسم سلولهای حساس به انسولین وجود دارد و هنگامی که سلول در معرض انسولین قرار گیرد، ناقلین به سرعت به سمت غشای سلول حرکت می کنند و در هنگام توقف تحریک توسط انسولین ناقلین به سیتوپلاسم بر می گردند.ولی ناقلین دیگر در غشای سلول باقی می مانند [12]. نتیجه ی تحقیق بر روی موشهای شناگر نشان داده ،که میزان انتقال گلوکز در سلولهای چربی آنها 36%افزایش می یابد و این، نتیجه ی افزایش تعداد GLuT4در سطح سلول در پاسخ به انسولین و در نهایت توانایی استفاده ار منابع انرژی مثل گلوکز، در ورزش می باشد [53]. نقص در عملکرد GluT4 سبب کاهش جذب گلوکز توسط سلولهای ماهیچه ای و چربی و در نتیجه افزایش میزان گلوکز خون و دیابت می شود[113].

.

شکل1-3- ناقل گلوکز در غشای سلولهای پستانداران [131]

1-6– دیابت ملیتوس ) دیابت شیرین (

در تمدنهای قدیمی مصر، یونان، رم باستان و هندوستان بیماری دیابت تا حدودی معرفی شده است. مولفان اولیه کتب پزشکی کاهش وزن، دفع زیاد ادرار، و مزه شیرین آن را گزارش دادند. آره تئو، یک شهروند یونانی، متوجه تشنگی شدید و ادرار زیاد این افراد گردید و این حالت را دیابت به معنای عبور کردن نامید. توماس و یلیس پزشکی از اهالی لندن در سال 1675 متوجه مزه شیرین ادرار شد و به دنبال کلمه دیابت، واژه mellitus به معنای «عسل مانند» را افزود [2].

دیابت شیرین یک سندرم و اختلال متابولیسمی است که معمولاً در اثر توارث و عوامل محیطی ایجاد وسبب افزایش میزان قند خون (hyperglycemia) می شود[117]. تحقیقات نشان داده که اندازه سلول بتا به میزان زیادی دردیابت ملیتوس کاهش می یابد . همچنین مشخص شده که در طول حاملگی در موشها، اندازه سلول بتا ی جزایر لانگرهانس،حدود50% افزایش می یابد [98].دو نوع دیابت ملیتوس وجود دارد: دیابت نوع Ιو دیابت نوع ΙΙ

1-6-1- دیابت ملیتوس نوع I

در دیابت نوع I، بدن انسولین تولید نمی کند. که این نوع دیابت اغلب در بچه ها و جوانان اتفاق می افتد. این افراد باید روزانه انسولین تزریق کنند تا زنده بمانند. این نوع دیابت برای 10-5 درصد از افراد اتفاق می افتد. دیابت نوع I در نتیجه تخریب سلولهای بتای پانکراس ایجاد می شود. در انسان ها کمبود انسولین یک مشکل پاتولوژیکی جدی محسوب می شود. دیابت نوع I در حیوانات توسط آلوکسان،استرپتوزوتوسین و مواد دیگری که سبب تخریب سلولهای بتای پانکراس می شوند، ایجاد می شود[131]. معالجه ی دیابت نوع I با تزریق انسولین که فقدان هورمون را جایگزین می کند و یا در سالهای اخیر، با پیوند پانکراس و پیوند جزایر لانگرهانس انجام می شود [110]. دیابت نوع 1، یک پاسخ اتوایمیون است که در اثر مواجهه با عفونت های ویروسی شروع می شود.آسیب پذیری توسط عفونتهای ویروسی برای همه افراد یکسان نیست و همه افراد توسط ویروس تحت تأثیر قرار نمی گیرند [52].

1-6-2- دیابت ملیتوس نوع II

دیابت نوع 2 یا دیابت بزرگسالان یک اختلال متابولیکی است که با مقاومت به انسولین و افزایش قند خون همراه است. در این نوع دیابت، سلولهای بدن بدرستی به انسولین پاسخ نمی دهند [131]. این نوع دیابت با تجویز استرپتوزوتوسین یا نیکوتین آمید در رت ها القاء می شود و با کاهش اندازه وتعداد جزایر لانگرهانس پانکراس نیز همراه است [79]. طی تحقیقات انجام شده بر روی مبتلایان به دیابت در آمریکای شمالی نشان داده شده است که مبتلایان به دیابت نوع 2، 95-90 درصد از جمعیت دیابتی ها را تشکیل می دهند و حدود 20% از این جمعیت بالای 65 سال سن دارند [27و42]. علاوه بر سن فاکتورهای دیگری مانند: رژیم غذایی پرچربی و فعالیت کم خطر ابتلا به دیابت نوع 2 را افزایش می دهد [138].

1-7- علائم دیابت شیرین

علایم دیابت شیرین شامل پر ادراری، پر نوشی، پرخوری، کاهش وزن بدن، افزایش قند خون، ایجاد قند در ادرار، کتوزیز، اسیدوز و کوما می باشد. اختلال بیوشیمیایی که منجر به ایجاد این علایم می شود شامل: کاهش ورود گلوکز به داخل بافتهای محیطی مختلف و افزایش رهایش گلوکز به داخل جریان خون از کبد (افزایش گلوکونئوز کبدی) می باشد [131].

بدلیل اینکه در بدن مبتلایان به دیابت، مقادیر زیادی استواستات تولید می شود، خون آن ها حاوی مقادیر زیادی استن سمی می باشد. استن بوی مشخصی به هوای تنفسی می دهد که گاهی در تشخیص دیابت مفید است [4].

1-8- عوارض دیابت ملیتوس

در درازمدت عوارض دیابت ملیتوس شامل:1- عوارض عروقی که خود شامل دو نوع می باشند: الف) عوارض میکروواسکولار: رتنیوپاتی، نوروپاتی و نفروپاتی. ب) عوارض ماکروواسکولار: بیماری های عروق محیطی و عروق مغزی. 2- عوارض غیرعروقی: شامل گاستروپارزی (اختلالی در بیماران دیابتی نوع 1 و 2 که محتویات معده با تأخیر طولانی تخلیه می گردد و اعصاب معده به خوبی کار نمی کند)، ناتوانی های جنسی و تغییرات پوستی است. احتمال کوری در بیماران دیابتی 20 بار بیشتر از افراد دیگر بوده و همچنین نارسایی کلیوی ناشی از نفروپاتی دیابتی دلیل عمده مرگ و میر در بیماران دیابتی بوده و بالغ بر 30 تا 35 درصد بیماران را شامل می شود [3].

افزایش مزمن قند خون بر روی عملکرد سلول ها بوسیله انواعی از ساز و کارهای مختلف، اختلال ایجاد می کند،که می توان : فعالیت افزایش یافته مسیر پلی ال (polyol) [121] (یک مسیر متابولیکی دو مرحله ای که دراین مسیر گلوکز به سوربیتول و سپس به فروکتوز تبدیل می شود و در نهایت سبب اختلال در رگها و بینایی می شود) [45]، حالت اکسیداسیون و احیای تغییر یافته درون یاخته ای، اختلال پمپ سدیم پتاسیم و گلیکوزیلاسیون غیر آنزیمی را نام برد. هیپرگلیسمی، همچنین سبب افزایش نفوذ پذیری عروق، تراوش و نشت پروتئین های پلاسما، و فاکتور رشد به بیرون می گردد [3].

تحقیقات نشان داده که در بیماری دیابت ،افزایش پروتئین کیناز C، در چسبندگی سلولهای سفید به دیواره ی رگهای خونی نقش دارد و شواهد نشان داده که مهار پروتئین کیناز C از این چسبندگی جلوگیری کرده و استرس اکسیداتیو را می کاهد [40]. در این بیماری، التهاب وفعالیت مونوسیتهانیز افزایش می یابد [38]. نتایج، نشان داده که در بیماری دیابت، تولید محصولات نهایی گلیکوزیله شده مشتق از گلوکز روی عملکرد سلولهای قلبی و سلولهای اندوتلیال اثر گذاشته و سبب سکته قلبی دراین افراد می شود [104].در بیماری دیابت افزایش تولید رادیکالهای آزاد اکسیژن سبب تخریب غشاهای سلولی می شود و نقص در سیستم آنزیمی از بین برنده رادیکالهای آزاد اکسیژن در این بیماری گزارش شده است [96].

 

1.SNAP Receptors

2.Transpot SNAP Recepor

3.Vesicular SNAP Recepor