75
Endocrine Pancreas Adipose hormores Diabetes mellitus and hypoglycemia นน.นนนนนน นนนนนนนน

Endocrine Pancreas Adipose hormores Diabetes mellitus and hypoglycemia นพ. ฐสิณัส ดิษยบุตร

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Endocrine Pancreas Adipose hormores Diabetes mellitus and hypoglycemia นพ. ฐสิณัส ดิษยบุตร

Endocrine Pancreas Adipose hormoresDiabetes mellitus and hypoglycemia

นพ.ฐสิ�ณั�สิ ดิ�ษยบุ ตร

Page 2: Endocrine Pancreas Adipose hormores Diabetes mellitus and hypoglycemia นพ. ฐสิณัส ดิษยบุตร

Insulin

GlucagonSomatosta

tis

Polypeptide Y

Pancreas

Biosynthesis

Structure Regul

ation

Action

Receptor

Metabolic effects

Leptin

Adiponectin

Resistin

Others

Adipocyte

Biosynthesis

Structure Regul

ation

ActionRecep

tor

Metabolic effects

Page 3: Endocrine Pancreas Adipose hormores Diabetes mellitus and hypoglycemia นพ. ฐสิณัส ดิษยบุตร

Disorders of glucose homeostasis

Diabetes

Hyper

glycemia

Hypoglycemia

Etiology

Classification Risk

factors

Symptoms & Signs

Pathophysiology

Complication

Management

Page 4: Endocrine Pancreas Adipose hormores Diabetes mellitus and hypoglycemia นพ. ฐสิณัส ดิษยบุตร

Islets of Langerhans

60% 25% 10%

Page 5: Endocrine Pancreas Adipose hormores Diabetes mellitus and hypoglycemia นพ. ฐสิณัส ดิษยบุตร

InsulinFrederick G. Banting

(1891-1941)

Polypeptide hormone MW. = 5807 Dalton 51 amino acids arranged in 2 polypeptides chains ( A=21 , B=30 ) Produced by B-cells of islets of Langerhans

Charles Best

Page 6: Endocrine Pancreas Adipose hormores Diabetes mellitus and hypoglycemia นพ. ฐสิณัส ดิษยบุตร
Page 7: Endocrine Pancreas Adipose hormores Diabetes mellitus and hypoglycemia นพ. ฐสิณัส ดิษยบุตร

F V N Q H L C G S H L V E A L Y L V C G E R G F F Y T P K TR

REAE

G

DLQV

NV

NQ

GRK Q L S G E L A L P Q L S G A G P G G G L E V Q

I

E

CC T S

IC

S L Y Q L E Y C

C- PEPTIDE

A- CHAIN

B- CHAIN

H2N

COOH

A1

A21

B1 B30

การสั�งเคราะห์�และโครงสัร�างของอ�นสั�ล�น

Page 8: Endocrine Pancreas Adipose hormores Diabetes mellitus and hypoglycemia นพ. ฐสิณัส ดิษยบุตร

กลไกการควบค�มการห์ล��งอ�นสั�ล�น

X

Page 9: Endocrine Pancreas Adipose hormores Diabetes mellitus and hypoglycemia นพ. ฐสิณัส ดิษยบุตร
Page 10: Endocrine Pancreas Adipose hormores Diabetes mellitus and hypoglycemia นพ. ฐสิณัส ดิษยบุตร
Page 11: Endocrine Pancreas Adipose hormores Diabetes mellitus and hypoglycemia นพ. ฐสิณัส ดิษยบุตร

Regulation of Secretion

Major Minor

Glucose + Amino acids + Neural input (vagus n) + Gut hormones + (secretin, gastrin, CCK,GIP, GLP-1 glucagon) Epinephrine - Insulin -

Page 12: Endocrine Pancreas Adipose hormores Diabetes mellitus and hypoglycemia นพ. ฐสิณัส ดิษยบุตร

Insulin

-10 0 10 20 30 40 50 60 70 80เวลา (นาที�)

ระดิ�บุ

อิ�นสิ ล

�นในพ

ลาสิม

า (m

U/m

L)

100

80

60

40

20

0

การเพ��มขอิงระดิ�บุ insulin ในเล�อิดิภายหล�งการเพ��มขอิงระดิ�บุน!"าตาลมากกว#าปกต� - 23 เที#าอิย#างรวดิเร&ว

ระดิ�บุกล'โคสิในพลาสิมา(mg/100mL)

ปร�มา

ณักา

รหล� �ง

อิ�นสิ ล

�น(จำ

!านวน

เที#าข

อิงปก

ต�)

0 100 200 300 400 500 600

20

15

10

5

0

ระดิ�บุการหล��ง insulin เม��อิม�การเปล��ยนแปลงระดิ�บุกล'โคสิในเล�อิดิ

Regulation of Secretion

Page 13: Endocrine Pancreas Adipose hormores Diabetes mellitus and hypoglycemia นพ. ฐสิณัส ดิษยบุตร

Insulin receptorα unit (outer membrane)

β unit (transmembrane)

Page 14: Endocrine Pancreas Adipose hormores Diabetes mellitus and hypoglycemia นพ. ฐสิณัส ดิษยบุตร
Page 15: Endocrine Pancreas Adipose hormores Diabetes mellitus and hypoglycemia นพ. ฐสิณัส ดิษยบุตร
Page 16: Endocrine Pancreas Adipose hormores Diabetes mellitus and hypoglycemia นพ. ฐสิณัส ดิษยบุตร

Insulin Insulin receptor

alpha

beta

Tyrosine

Insulin binding activatesreceptor tyrosine kinase activity

Biologic effects

Protein kinases

Protein kinases-P

beta

Tyrosine- P

Insulin-receptor complex

Induction &Repression ofSpecific genes

Reversal ofGlucagon-Stimulatedphosphorylation

Stimulation of glucose transport

PhosphorylationOf proteinsInsulin signaling and action

Page 17: Endocrine Pancreas Adipose hormores Diabetes mellitus and hypoglycemia นพ. ฐสิณัส ดิษยบุตร

Insulin internalization

Richard A Roth: Diabetes Mellitus: A Fundamental and Clinical Text, 3rd Edition

Page 18: Endocrine Pancreas Adipose hormores Diabetes mellitus and hypoglycemia นพ. ฐสิณัส ดิษยบุตร
Page 19: Endocrine Pancreas Adipose hormores Diabetes mellitus and hypoglycemia นพ. ฐสิณัส ดิษยบุตร

Glucose transporters

Active transport

Facillitatedtransport

Insulinsensitive

Insulininsensitive

Most tissueseg. muscle , adipose

Epithelium of intestinal ,renal tubule ,choroid plexus

RBC , WBClens of eyecornea , liverbrain

Glucose transporter (GLUT )

Glucose-Na co-transport

Page 20: Endocrine Pancreas Adipose hormores Diabetes mellitus and hypoglycemia นพ. ฐสิณัส ดิษยบุตร

Glucose transporter (GLUT)

GLUT Tissue/OrganGLUT-1 RBC, endothelial cells and other cells

GLUT-2 (bidirectional) Renal tubular cell, intestinal epithelial cell, liver, pancreas

GLUT-3 Neurons, placenta

GLUT-4 Adipose tissue, striated muscle

Page 21: Endocrine Pancreas Adipose hormores Diabetes mellitus and hypoglycemia นพ. ฐสิณัส ดิษยบุตร

insulin

Page 22: Endocrine Pancreas Adipose hormores Diabetes mellitus and hypoglycemia นพ. ฐสิณัส ดิษยบุตร

Glucagon

Page 23: Endocrine Pancreas Adipose hormores Diabetes mellitus and hypoglycemia นพ. ฐสิณัส ดิษยบุตร
Page 24: Endocrine Pancreas Adipose hormores Diabetes mellitus and hypoglycemia นพ. ฐสิณัส ดิษยบุตร

Glucose

depletion

Glucagon release

Page 25: Endocrine Pancreas Adipose hormores Diabetes mellitus and hypoglycemia นพ. ฐสิณัส ดิษยบุตร

GlucagonRegulation of Secretion

Major Minor

Glucose -Insulin -Amino acid +

Cortisol + Neural (stress) + Gut hormones + Epinephrine +

+ = stimulates - = inhibits

Page 26: Endocrine Pancreas Adipose hormores Diabetes mellitus and hypoglycemia นพ. ฐสิณัส ดิษยบุตร
Page 27: Endocrine Pancreas Adipose hormores Diabetes mellitus and hypoglycemia นพ. ฐสิณัส ดิษยบุตร

glucagon

Page 28: Endocrine Pancreas Adipose hormores Diabetes mellitus and hypoglycemia นพ. ฐสิณัส ดิษยบุตร
Page 29: Endocrine Pancreas Adipose hormores Diabetes mellitus and hypoglycemia นพ. ฐสิณัส ดิษยบุตร
Page 30: Endocrine Pancreas Adipose hormores Diabetes mellitus and hypoglycemia นพ. ฐสิณัส ดิษยบุตร
Page 31: Endocrine Pancreas Adipose hormores Diabetes mellitus and hypoglycemia นพ. ฐสิณัส ดิษยบุตร
Page 32: Endocrine Pancreas Adipose hormores Diabetes mellitus and hypoglycemia นพ. ฐสิณัส ดิษยบุตร

Enzyme Activity Insulin Glucagon

Gluconeogenesis and glucose exportGlucose-6-phosphataseFructose-1,6-bisphosphatasePEPCK

PyruvateGlucokinase6-phosphofructo-1-kinasePyruvate kinase

Glycolysis and glucose oxidation

Insulin and glucagon effect on carbohydrate metabolism

Page 33: Endocrine Pancreas Adipose hormores Diabetes mellitus and hypoglycemia นพ. ฐสิณัส ดิษยบุตร
Page 34: Endocrine Pancreas Adipose hormores Diabetes mellitus and hypoglycemia นพ. ฐสิณัส ดิษยบุตร
Page 35: Endocrine Pancreas Adipose hormores Diabetes mellitus and hypoglycemia นพ. ฐสิณัส ดิษยบุตร

Somatostatin

Secrete from delta cell of pancreas, stomach intestine and periventricular nucleus of hypothalamus

Page 36: Endocrine Pancreas Adipose hormores Diabetes mellitus and hypoglycemia นพ. ฐสิณัส ดิษยบุตร

Somatostatin action

Inhibitory hormone

Brain (anterior pituitary)- Inhibit Growth hormone release- Inhibit TSH

Gastrointestinal tract- Suppress the release of gastrin, cholecystokinin, motilin,

secretin, vasoactive intestinal peptide, gastric inhibitory peptide

- Inhibit both insulin and glucagon release- Suppress pancreatic enzyme release- Decrease gastric emptying rate, reduce GI muscle

contraction and blood flow

Page 37: Endocrine Pancreas Adipose hormores Diabetes mellitus and hypoglycemia นพ. ฐสิณัส ดิษยบุตร

Somatostatin action

Page 38: Endocrine Pancreas Adipose hormores Diabetes mellitus and hypoglycemia นพ. ฐสิณัส ดิษยบุตร
Page 39: Endocrine Pancreas Adipose hormores Diabetes mellitus and hypoglycemia นพ. ฐสิณัส ดิษยบุตร
Page 40: Endocrine Pancreas Adipose hormores Diabetes mellitus and hypoglycemia นพ. ฐสิณัส ดิษยบุตร

Adiponectin

Energy metabolism• Adiponectin level

inversely correlate with adipose tissue percentage

• Impair adipocyte differentiation

• Increase energy expenditure

• Increase fatty acid ebeta-oxidation and reduce fat mass

• Inhibit hepatic gluconeogenesis

Anti-inflammatory response• Inversely correlate with

inflammatory cytokines• Suppress DM, obesity,

atherosclerosis. NASH• Reduce insulin resistance

Page 41: Endocrine Pancreas Adipose hormores Diabetes mellitus and hypoglycemia นพ. ฐสิณัส ดิษยบุตร

Adiponectin

Herbert Tilg1 and Alexander R. Moschen. Adipocytokines: mediators linking adipose tissue, inflammation and immunity. Nature Reviews Immunology 6, 772-783

Page 42: Endocrine Pancreas Adipose hormores Diabetes mellitus and hypoglycemia นพ. ฐสิณัส ดิษยบุตร

Herbert Tilg1 and Alexander R. Moschen. Adipocytokines: mediators linking adipose tissue, inflammation and immunity. Nature Reviews Immunology 6, 772-783

Page 43: Endocrine Pancreas Adipose hormores Diabetes mellitus and hypoglycemia นพ. ฐสิณัส ดิษยบุตร

Resistin

Inflammatory response• Increase inflammatory

cytokine production (IL-1, IL-6, IL-12, TNF-α, NF-kB)

• Up-regulate adhesion molecule (ICAM1, VCAM1)

• Correlate with chronic inflammation

Inflammatory response• Strongly correlate with

obesity• Associates with insulin

resistance• Central resistin increases

glucose-induced insulin secretion and beta-cell mass, leading to hyperinsulinemia, insulin resistance and allow body to adapt for obesity, while maintaining normal glucose level in DM

Page 44: Endocrine Pancreas Adipose hormores Diabetes mellitus and hypoglycemia นพ. ฐสิณัส ดิษยบุตร
Page 45: Endocrine Pancreas Adipose hormores Diabetes mellitus and hypoglycemia นพ. ฐสิณัส ดิษยบุตร

Central resistin nullifies central leptin action, induces hyperinsulinemia, and prevents obesity.

Burcelin R Endocrinology 2008;149:443-444

Page 46: Endocrine Pancreas Adipose hormores Diabetes mellitus and hypoglycemia นพ. ฐสิณัส ดิษยบุตร

Resistin

Page 47: Endocrine Pancreas Adipose hormores Diabetes mellitus and hypoglycemia นพ. ฐสิณัส ดิษยบุตร

Daniel R.  Human resistin: found in translation from mouse to man. Trend in Endo and Metabo: 22(7) 2011: 259-265

Effects of resistin

Page 48: Endocrine Pancreas Adipose hormores Diabetes mellitus and hypoglycemia นพ. ฐสิณัส ดิษยบุตร

Adipose hormones in summary

Page 49: Endocrine Pancreas Adipose hormores Diabetes mellitus and hypoglycemia นพ. ฐสิณัส ดิษยบุตร

Ana Bertha Zavalza-Gómez. Adipokines and insulin resistance during pregnancy. Diabetes Research and Clinical Practice: 80(1) 2008, 8–15

Page 50: Endocrine Pancreas Adipose hormores Diabetes mellitus and hypoglycemia นพ. ฐสิณัส ดิษยบุตร

Tilg and Moschen Nature Reviews Immunology 6, 772–783 (October 2006) | doi:10.1038/nri1937

Page 51: Endocrine Pancreas Adipose hormores Diabetes mellitus and hypoglycemia นพ. ฐสิณัส ดิษยบุตร
Page 52: Endocrine Pancreas Adipose hormores Diabetes mellitus and hypoglycemia นพ. ฐสิณัส ดิษยบุตร

Diabetes mellitus

Hypoglycemia

Page 53: Endocrine Pancreas Adipose hormores Diabetes mellitus and hypoglycemia นพ. ฐสิณัส ดิษยบุตร

Type 1(beta-cell destruction, usually leading to absolute insulin deficiency

Autoimmune Idiopathic

Type 2(may range from predominantly insulin resistance with relative insulin deficiency to a predominantly secretory defect with or without insulin resistance)

Other specific types : Genetic defects of beta-cell function Genetic defects in insulin action Diseases of the exocrine pancreas Endocrinopathies Drug- or chemical-induced Uncommon forms of immune-mediated diabetes Infections Other genetic syndromes sometimes associated with diabetes Gestational diabetesImpaired Fasting glucose and Impaired glucose tolerance

The Expert Committee on the Diagnosis and Classification of Diabetes Mellitus*, Report of the Expert Committee on the Diagnosis and Classification of Diabetes Mellitus

Page 54: Endocrine Pancreas Adipose hormores Diabetes mellitus and hypoglycemia นพ. ฐสิณัส ดิษยบุตร
Page 55: Endocrine Pancreas Adipose hormores Diabetes mellitus and hypoglycemia นพ. ฐสิณัส ดิษยบุตร

Diabetes Mellitus

Page 56: Endocrine Pancreas Adipose hormores Diabetes mellitus and hypoglycemia นพ. ฐสิณัส ดิษยบุตร
Page 57: Endocrine Pancreas Adipose hormores Diabetes mellitus and hypoglycemia นพ. ฐสิณัส ดิษยบุตร
Page 58: Endocrine Pancreas Adipose hormores Diabetes mellitus and hypoglycemia นพ. ฐสิณัส ดิษยบุตร
Page 59: Endocrine Pancreas Adipose hormores Diabetes mellitus and hypoglycemia นพ. ฐสิณัส ดิษยบุตร
Page 60: Endocrine Pancreas Adipose hormores Diabetes mellitus and hypoglycemia นพ. ฐสิณัส ดิษยบุตร

DM Diagnosis

1. Symptoms2. Risk factors : Family history obesity, hyperlipidemia etc.

Normal IFG IGT DM.

FPG (mg/dl) <110 110-125 >125 (2 times)

2-hr OGTT <140 140-200 >200+clinical

Random PG <160 >200+clinical

Page 61: Endocrine Pancreas Adipose hormores Diabetes mellitus and hypoglycemia นพ. ฐสิณัส ดิษยบุตร
Page 62: Endocrine Pancreas Adipose hormores Diabetes mellitus and hypoglycemia นพ. ฐสิณัส ดิษยบุตร
Page 63: Endocrine Pancreas Adipose hormores Diabetes mellitus and hypoglycemia นพ. ฐสิณัส ดิษยบุตร

Sorbitol Theory

Glucose Glucose Sorbitol Fructose

[Sorbitol]

H2O

Page 64: Endocrine Pancreas Adipose hormores Diabetes mellitus and hypoglycemia นพ. ฐสิณัส ดิษยบุตร

Non-Enzymatic Glycosylation of Protein (Glycation)

หม'# carbonyl อิ�สิระขอิง g lucose จำะ ที!าปฏิ�ก�ร�ยาอิย#างช้.า ๆ ก�บุหม'# a amino ขอิง ปลาย N-terminal และ e-amino ขอิง lysine

Val-NH2

ปลายอิะม�โนขอิงสิายโกลบุ�น

O OH

OH

OH

HO

CH2OH

กล'โคสิStable KetoamineHbA1c

Amadorirearrangement

Unstable schiff basealmidine pre-HbA1c

Val- N

H C

H C OH

HO C H

H C OH

H C OH

CH2OH

Val- N H

H2C

C O

HO C H

H C OH

H C OH

CH2OH

Page 65: Endocrine Pancreas Adipose hormores Diabetes mellitus and hypoglycemia นพ. ฐสิณัส ดิษยบุตร
Page 66: Endocrine Pancreas Adipose hormores Diabetes mellitus and hypoglycemia นพ. ฐสิณัส ดิษยบุตร

Glycated hemoglobin

HbA1C

Page 67: Endocrine Pancreas Adipose hormores Diabetes mellitus and hypoglycemia นพ. ฐสิณัส ดิษยบุตร

Fructosamine

Page 68: Endocrine Pancreas Adipose hormores Diabetes mellitus and hypoglycemia นพ. ฐสิณัส ดิษยบุตร

Insulin resistance

Page 69: Endocrine Pancreas Adipose hormores Diabetes mellitus and hypoglycemia นพ. ฐสิณัส ดิษยบุตร
Page 70: Endocrine Pancreas Adipose hormores Diabetes mellitus and hypoglycemia นพ. ฐสิณัส ดิษยบุตร

Maintenance of Blood Glucose levels

Fed

Gut

Dietary CHO

Glucose

Fasting : 12 hrs( glycogenolysis )

Glycogen

GlycerolAA

Lactate Glucose

BrainRBCOther tissues

Glucose

GlycerolAALactate

Starved : 30 hrs( gluconeogenesis )

Page 71: Endocrine Pancreas Adipose hormores Diabetes mellitus and hypoglycemia นพ. ฐสิณัส ดิษยบุตร

Glucoregulatory hormones

low blood glucose

hypothalamic regulatorycenter

pituitary

ACTH

adrenal

Actions of the cortisol epinephrine norepineprine glucagon

ANS

pancreas

A cells

Page 72: Endocrine Pancreas Adipose hormores Diabetes mellitus and hypoglycemia นพ. ฐสิณัส ดิษยบุตร
Page 73: Endocrine Pancreas Adipose hormores Diabetes mellitus and hypoglycemia นพ. ฐสิณัส ดิษยบุตร

Hypoglycemia

Definition plasma glucose < 60 mg/dl

Symptomatic plasma glucose < 45 mg/dl

Page 74: Endocrine Pancreas Adipose hormores Diabetes mellitus and hypoglycemia นพ. ฐสิณัส ดิษยบุตร

Symptoms

1. Adrenergic overactivity

2. Neuroglycopenia

• Acute neuroglycopenia

• Subacute neuroglycopenia

• Chronic neuroglycopenia

Page 75: Endocrine Pancreas Adipose hormores Diabetes mellitus and hypoglycemia นพ. ฐสิณัส ดิษยบุตร

Finish