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,動脈粥樣硬化是一個炎癥反應(yīng)的過程胰島素有擴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,動脈粥樣硬化典型終末期病變,動脈粥樣硬化的炎癥機制,正常的血管內(nèi)皮它具有兩大非常重要的保護(hù)機制，血管內(nèi)皮是不會發(fā)生炎癥反應(yīng)聚集過程的： 血管內(nèi)皮當(dāng)受到一定刺激的情況下，會產(chǎn)生一氧化氮和前列環(huán)素，這兩大物質(zhì)具有血管擴張作用。 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)生動脈粥樣硬化。,,,動脈粥樣硬化的炎癥機制,高血糖、高脂血癥、高血壓或者抽煙，都可能對內(nèi)皮造成損害：這些因素對內(nèi)皮造成損害后 會產(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因子Egr-1/TF,血管內(nèi)皮損害，炎癥與動脈斑塊,,胰島素擴張血管的作用,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NE誘導(dǎo)的血管收縮的作用：,相對基線充氣時的靜脈直徑（％）,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) 來自一個實驗的代表結(jié)果，隨著胰島素濃度的增加來測量一氧化氮的濃度。NO電極產(chǎn)生的電流作為時間的函數(shù)來進(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脈上誘導(dǎo)eNOS。這種誘導(dǎo)在 25 ?U/mL濃度時觀察到。B)在HAEC不同的胰島素濃度下均沒有觀察到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抗NE誘導(dǎo)的血管收縮的作用消失:,相對基線充氣時的靜脈直徑 (%),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人群胰島素對抗NE誘導(dǎo)的血管收縮的作用削弱:,相對基線充氣時的靜脈直徑 (%),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在炎癥因子的信號刺激下進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)，會和200多種基因啟動子結(jié)合，推動整個轉(zhuǎn)錄過程，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,炎癥蛋白,I?B 激酶在被激活以后會阻止NF-?B進(jìn)入細(xì)胞的過程。使NF-?B降解，阻止炎癥基因轉(zhuǎn)錄過程。 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?；蛘叻置陬w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)菌的斗爭也會有大量超氧化離子存在。稱為氧化應(yīng)激的過程。這樣一個過多的氧化離子的堆積， 會破壞蛋白質(zhì),促LDL過氧化，DNA破壞。 在高血糖病人中，DNA破壞是正常個體的200倍。Dandona, unpublished.,P47的蛋白促進(jìn)氧化應(yīng)激過程,,p47phox 亞單位蛋白水平的相對表達(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表達(dá),密度測定,% 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：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個肥胖個體中輸注了胰島素。Adapted from Dandona et al. J Clin Endocrinol Metab. 2001;86:3257-3265.,*:P<0.05,*,*,輸入四個小時， 停用兩個小時 輸入四個

22、小時， 停用兩個小時,,% 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)合位點的相對結(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)合位點間的相對結(jié)合明顯降低,Dandona, submitted.,Time (hours),*:P<0.05,*,*,*,*,*,停止輸注,在 Eo 小鼠（APO-e基因敲除動物模型，在沒有APO-1的小老鼠中，它三個月就會發(fā)生動脈粥樣硬化)）中口服胰島素對大動

27、脈粥樣硬化平均損傷面積以及每個小鼠損傷數(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）大動脈粥樣硬化平均損傷面積以及每個小鼠損傷數(shù)量減少,口服胰島素對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 ？,,葡萄糖大量營養(yǎng),,氧化應(yīng)激和炎癥,NF