胰島素的抗炎癥作用

1、胰島素的抗炎癥作用,中日友好醫(yī)院 李光偉,內(nèi)容提要,動(dòng)脈粥樣硬化是一個(gè)炎癥反應(yīng)的過(guò)程胰島素有擴(kuò)張血管的作用胰島素有抗血小板聚集的作用胰島素具有抗炎癥反應(yīng)的作用胰島素的心臟保護(hù)作用,MMP :基質(zhì)金屬蛋白酶 RAP:受體相關(guān)蛋白NF-kB：核轉(zhuǎn)錄因子CAMs：細(xì)胞間黏附分子ROS ：反應(yīng)性氧自由基，活性氧簇AP-1 ：激活蛋白Egr-1 ：早期生長(zhǎng)反應(yīng)因子TF ：組織因子I-

2、kB : 轉(zhuǎn)錄抑制因子eNOS : 內(nèi)皮型一氧化氮合酶,動(dòng)脈粥樣硬化典型終末期病變,動(dòng)脈粥樣硬化的炎癥機(jī)制,正常的血管內(nèi)皮它具有兩大非常重要的保護(hù)機(jī)制，血管內(nèi)皮是不會(huì)發(fā)生炎癥反應(yīng)聚集過(guò)程的： 血管內(nèi)皮當(dāng)受到一定刺激的情況下，會(huì)產(chǎn)生一氧化氮和前列環(huán)素，這兩大物質(zhì)具有血管擴(kuò)張作用。 血小板具有抗血小板凝集的作用：在正常情況下，它不允許血小板聚集在這個(gè)位置上，也不允許其他炎癥反應(yīng)細(xì)胞、白細(xì)胞聚集在

3、這里，防止發(fā)生動(dòng)脈粥樣硬化。,,,動(dòng)脈粥樣硬化的炎癥機(jī)制,高血糖、高脂血癥、高血壓或者抽煙，都可能對(duì)內(nèi)皮造成損害：這些因素對(duì)內(nèi)皮造成損害后 會(huì)產(chǎn)生黏附因子。這些黏附因子破壞內(nèi)皮細(xì)胞， 吸附大量的單核細(xì)胞使聚集在破損的位置上面。單核細(xì)胞聚集引發(fā)一系列的反應(yīng)，產(chǎn)生超氧自由基，MMP基質(zhì)金屬蛋白酶 ，產(chǎn)生化學(xué)趨因子MCP等。最后形成動(dòng)脈粥樣硬化的斑塊。,,,,,,,,,,,單核細(xì)胞的黏附NF-kB/細(xì)胞黏附因子CAMs/ R

4、OS,單核細(xì)胞的侵入激活蛋白AP-1/金屬蛋白酶MMPs,動(dòng)脈斑塊的破裂AP-1/ MMPs - Egr-1/組織因子TF,血小板的黏附早期生長(zhǎng)因子Egr-1/TF,血管內(nèi)皮損害，炎癥與動(dòng)脈斑塊,,胰島素?cái)U(kuò)張血管的作用,A.袖帶充氣前的靜脈 B. 充氣后的同一靜脈C. 去甲腎上腺素誘導(dǎo)的收縮D. 胰島素減輕了這種作用,胰島素對(duì)NE誘導(dǎo)的血管收縮的作用----特殊超聲技術(shù)觀察腕部橫

5、切面觀察靜脈的收縮情況,A,B,D,C,局部的胰島素具有抑制去甲腎素上腺素所誘導(dǎo)的血管靜脈收縮的作用。Grover et al. Hypertension. 1995;25:779-784.,胰島素對(duì)NE誘導(dǎo)的血管收縮的作用：,相對(duì)基線充氣時(shí)的靜脈直徑（％）,Grover et al. Hypertension. 1995;25:779-784.,NE (ng/min),,,NE (100 ng/min) +Insulin (?U/

6、min),,Basal,,,P<0.05,12.5 25 50 100 8 16 24 32 Inflated,100%,97%,74%,67%,60%,77%,80%,87%,97%,胰島素經(jīng)一氧化氮的作用引起血管擴(kuò)張（亞甲蘭MB抑制一氧化氮合成）,靜脈直徑(mm),Mean ± SEM.Grover et al. Hypertension. 199

7、5;25:779-784.,NE (100 ng/min),NE (100 ng/min) +IN (32 ?U/min) +MB (0.125 ?g/min),NE (100 ng/min) +Insulin (32 ?U/min),A) 顯示具有代表性的標(biāo)準(zhǔn)曲線 (r2 = 0.99). B) 來(lái)自一個(gè)實(shí)驗(yàn)的代表結(jié)果，隨著胰島素濃度的增加來(lái)測(cè)量一氧化氮的濃度。NO電極產(chǎn)生的電流作為時(shí)間的函數(shù)來(lái)進(jìn)行記錄。顯示的胰島素

8、濃度代表累積濃度。 Zeng and Quon. J Clin Invest. 1996;98:894-898.,從HUVEC直接測(cè)定NO,,一氧化氮(nM),A,B,200,150,100,50,0,0,50,100,150,200,250,300,,,,,,,,,,基線,50 pA,200 sec,1,50,100,500,1000,5000,10,000,50,000,Insulin Dose(nM),,,,,,,,,,C

9、urrent (pA),,A) Western blot 顯示胰島素在人體大動(dòng)脈上誘導(dǎo)eNOS。這種誘導(dǎo)在 25 ?U/mL濃度時(shí)觀察到。B)在HAEC不同的胰島素濃度下均沒(méi)有觀察到i-NOS條帶，即使是在很高的X線暴露下。Adapted from Aljada and Dandona. Metabolism. 2000;49:147-150.,A),B),Insulin,,µU/mL,µU/mL,µU

10、/mL,µU/mL,0,25,100,1000,EC NOS,140 KD-,Insulin,,µU/mL,µU/mL,µU/mL,µU/mL,0,25,100,1000,130 kDa-,LPS-StimulatedMonocytes,胰島素誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞 eNOS,% Change From Baseline eNOS Protein Levels,Insulin (?U/ml, M

11、ean ? SD),*,*,*,*:P<0.05,在2型糖尿病人胰島素對(duì)抗NE誘導(dǎo)的血管收縮的作用消失:,相對(duì)基線充氣時(shí)的靜脈直徑 (%),糖尿病的病人當(dāng)中，血管內(nèi)皮不能產(chǎn)生一氧化氮，所以胰島素血管擴(kuò)張作用也隨之消失。Dandona, unpublished data.,NE (ng/min),,,NE (100 ng/min) +Insulin (?U/min),,Basal,12.5 25 50 1

12、00 8 16 24 32 Inflated,在IGT人群胰島素對(duì)抗NE誘導(dǎo)的血管收縮的作用削弱:,相對(duì)基線充氣時(shí)的靜脈直徑 (%),Dandona, unpublished data.,NE (ng/min),,,NE (100 ng/min) +Insulin (?U/min),,Basal,Inflated 12.5 25 50 100 8 16 24 32,在2型糖

13、尿病人群 硝普鈉 (SNP)對(duì)抗NE誘導(dǎo)的血管收縮的作用,DiameterOf Vein (%) Relative To Basal Inflated,Dandona, unpublished data.,NE (100 ng/min),,,NE (100 ng/min) +SNP (ng/min),,Basal,,,P<0.05,胰島素抑制血小板凝集的作用,400 nM U46619 Agonist,在糖尿病患者中

14、胰島素抑制血小板聚集的作用減弱（在糖尿病人血小板被高度激活，需要大量的胰島素才能起到輕微的抑制作用。）,CD50 of Insulin(µU/mL),* P<0.001.Dandona, unpublished data.,,胰島素的抗炎癥作用,,位于細(xì)胞漿中核因子NF-?B在炎癥因子的信號(hào)刺激下進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)，會(huì)和200多種基因啟動(dòng)子結(jié)合，推動(dòng)整個(gè)轉(zhuǎn)錄過(guò)程，合成200多種基因合成產(chǎn)物（包括很多細(xì)胞因子、酶，黏附因

15、子，TNF-?）Adapted from Barnes and Karin. N Engl J Med. 1997;336:1066-1071.,NF-?B作為炎癥調(diào)節(jié)劑,NF-?B,細(xì)胞膜,胞漿,核,炎癥基因,mRNA,炎癥蛋白受體化學(xué)因子黏附分子酶細(xì)胞因子,炎癥信號(hào)致炎癥細(xì)胞因子蛋白激酶激活病毒氧化劑,TNF-?白介素-1?,NF-?B 激活,I?B 激酶,胞漿,細(xì)胞核,炎癥基因,mRNA,降解,NF-?B,

16、細(xì)胞膜,激活信號(hào),炎癥蛋白,I?B 激酶在被激活以后會(huì)阻止NF-?B進(jìn)入細(xì)胞的過(guò)程。使NF-?B降解，阻止炎癥基因轉(zhuǎn)錄過(guò)程。 Barnes and Karin. N Engl J Med. 1997;336:1066-1071.,糖皮質(zhì)激素進(jìn)入到細(xì)胞和糖皮質(zhì)激素的受體結(jié)合， 進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)，和糖皮質(zhì)激素反應(yīng)的基因結(jié)合，作用后會(huì)產(chǎn)生I?B到細(xì)胞漿，胞漿內(nèi)I?B拉住很多NF-?B，降解使NF-?B 減少，抑制炎癥反應(yīng)。 Barnes

17、and Karin. N Engl J Med. 1997;336:1066-1071.,抗炎藥物糖皮質(zhì)激素對(duì)NF-?B激活的影響,細(xì)胞因子,細(xì)胞漿,編碼順序,炎癥基因,mRNA,細(xì)胞核,NF-?B,細(xì)胞膜,糖皮質(zhì)激素,炎癥蛋白,細(xì)胞因子受體,糖皮質(zhì)激素受體,糖皮質(zhì)激素反應(yīng)成分,I?B? 基因,蛋白,I?B?,Adapted from Dandona et al. J Clin Endocrinol Metab. 2001;86:32

18、57-3265.,% Change In IkB,在胰島素或葡萄糖輸注后MNC中I?B? 數(shù)量的增加,I?B? 水平,Densitometry,*:P<0.05,*,*,*,代謝綜合癥和炎癥反應(yīng)的關(guān)系。,,,,,,,,,,,91,22,,,91,22,,,,,吞噬體,,,細(xì)胞膜,p67-phox,p40-phox,p47-phox,胞液,Rap 1A,Rap 1A,特殊顆粒或者分泌顆粒,O·2?,O2,,rac,,在正常

19、情況下，細(xì)菌侵入后，吞噬體吞噬細(xì)菌使酶激活產(chǎn)生超氧化離子，有和細(xì)菌斗爭(zhēng)的作用。在糖尿病病人處于被激活的狀態(tài)，即使不需要進(jìn)行和細(xì)菌的斗爭(zhēng)也會(huì)有大量超氧化離子存在。稱為氧化應(yīng)激的過(guò)程。這樣一個(gè)過(guò)多的氧化離子的堆積， 會(huì)破壞蛋白質(zhì),促LDL過(guò)氧化，DNA破壞。 在高血糖病人中，DNA破壞是正常個(gè)體的200倍。Dandona, unpublished.,P47的蛋白促進(jìn)氧化應(yīng)激過(guò)程,,p47phox 亞單位蛋白水平的相對(duì)表達(dá),Time (

20、hours):0246,Time (hours):0246,p47phox,p47phox,Mean ? SE.Adapted from Dandona et al. J Clin Endocrinol Metab. 2001;86:3257-3265.,在葡萄糖或胰島素輸注后p47phox 亞單位蛋白水平的相對(duì)表達(dá),密度測(cè)定,% Change In p47phox Subunit,*:P<0.05,*,*,和體

21、內(nèi)胰島素是否有抗炎癥作用肥胖者試驗(yàn)：在胰島素或葡萄糖或鹽水輸注后的胰島素葡萄糖濃度*,*在10個(gè)肥胖個(gè)體中輸注了胰島素。Adapted from Dandona et al. J Clin Endocrinol Metab. 2001;86:3257-3265.,*:P<0.05,*,*,輸入四個(gè)小時(shí)， 停用兩個(gè)小時(shí) 輸入四個(gè)

22、小時(shí)， 停用兩個(gè)小時(shí),,% sICAM-1 (ng/mL)的變化,胰島素組血漿細(xì)胞間黏附分子（ sICAM-1）濃度降低,Adapted from Dandona et al. J Clin Endocrinol Metab. 2001;86:3257-3265.,,Time (hours),,,,,,0,2,4,6,,,,,,,,,,,,50,60,70,80,90,100,110,120,130,140,

23、Insulin Infusion,,Dextrose Infusion,,Saline Infusion,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,*:P<0.05,*,*,停止輸注,,MNC產(chǎn)生ROS%,肥胖患者在胰島素后由單核細(xì)胞產(chǎn)生ROS減少（血糖水平基本維持不變，胰島素治療中超氧化離子被抑制從50%-60%，而一旦停用，又很快上升）,Adapted from Dandona et al. J Clin

24、 Endocrinol Metab. 2001;86:3257-3265.,*:P<0.05,*,*,*,在輸注胰島素后NF -?B與 NF-?B DNA 結(jié)合位點(diǎn)的相對(duì)結(jié)合減少,% Change In Intranuclear NFkB,,,,,,,,,,0,20,40,60,80,100,120,140,,,,,,,,,,,,,,Insulin Infusion,,Dextrose Infusion,,Gel Shift As

25、say,Insulin Infusion,Dextrose Infusion,Mean ? SE.Adapted from Dandona et al. J Clin Endocrinol Metab. 2001;86:3257-3265.,*:P<0.05,*,*,,% MCP-1的變化,在胰島素后血漿 單核細(xì)胞趨化蛋白(MCP-1) 濃度,Adapted from Dandona et al. J Clin Endoc

26、rinol Metab. 2001;86:3257-3265.,*:P<0.05,*,*,胰島素組激活蛋白（AP-1）與雙鏈寡核苷酸包含的 AP-1 DNA 結(jié)合位點(diǎn)間的相對(duì)結(jié)合明顯降低,Dandona, submitted.,Time (hours),*:P<0.05,*,*,*,*,*,停止輸注,在 Eo 小鼠（APO-e基因敲除動(dòng)物模型，在沒(méi)有APO-1的小老鼠中，它三個(gè)月就會(huì)發(fā)生動(dòng)脈粥樣硬化)）中口服胰島素對(duì)大動(dòng)

27、脈粥樣硬化平均損傷面積以及每個(gè)小鼠損傷數(shù)量的作用,Shamir et al., Art Throm Vasc Biology; 23:104-110, 2003,損傷數(shù)量,損傷面積,胰島素組 Eo 小鼠（APO-E基因敲除）大動(dòng)脈粥樣硬化平均損傷面積以及每個(gè)小鼠損傷數(shù)量減少,口服胰島素對(duì)Eo 小鼠巨噬細(xì)胞膽固醇代謝的作用,Shamir et al., Art Throm Vasc Biology; 23:104-110, 2003,膽固

28、醇合成,巨噬細(xì)胞膽固醇含量,胰島素組Eo 小鼠巨噬細(xì)胞內(nèi)膽固醇代謝明顯減少,野生型(WT), IRS-1-/-, IRS-2-/- 小鼠典型的袖帶損傷血管。.A, 8 周; B, 20 周;From:   Kubota: Circulation, Volume 107(24).June 24, 2003.3073-3080,胰島素受體底物蛋白基因敲除動(dòng)物胰島素的血管保護(hù)作用受損,Glucose (mg/dl),T

29、ime (hours),胰島素對(duì)心肌梗死患者的心臟保護(hù)作用 血漿葡萄糖水平,Insulin (µU/ml),Time (hours),胰島素對(duì)心肌梗死患者的心臟保護(hù)作用 血漿胰島素水平,*?,?,?,?,?,*p< 0.05, TWANOVA, ? p<0.05,paired t-test,與基線相比血漿 CRP (ng/ml) 的增加,,,,Tim

30、e (hours),GIK- MI- 血漿 CRP,*?,?,*p< 0.01, TWANOVA, ? p< 0.05, t-test,Increase in SAA (ng/ml) from baseline,Time (hours),*?,?,*p< 0.01, TWANOVA, ? p< 0.05, t-test,GIK – MI 血清 Amyloid A,,*,Increase in PAI-1 (ng/

31、ml) from baseline,Time (hours),*p< 0.05, TWANOVA.,GIK- MI- 血漿 PAI-1,% Increase in P47 phox protein in MNC,Time (hours),*,?,?,*p< 0.05, TWANOVA, ? p<0.05, t-test, ? p< 0.05, paired t - test,GIK- MI- p47phox 亞單

32、位,*,CK (U/L),Time (hours),*p < 0.01, Log CK, TWANOVA,GIK- MI- 下壁 CK,CKMB (U/L),Time (hours),*p < 0.01, Log CKMB, TWANOVA,*,GIK- MI- 下壁CKMB,P<0.001,胰島素治療組肌球蛋白明顯降低,避免 選擇促衰老食物,我還要不要吃飯 ？,,葡萄糖大量營(yíng)養(yǎng),,氧化應(yīng)激和炎癥,NF