课件：抗氧化应激治疗与糖尿病并发症的防治.ppt

1,抗氧化应激治疗 与糖尿病并发症的防治,本文由医学百事通高端医生网提供 在线咨询医生网址：,2,主要内容,糖尿病：流行病学与治疗目标 高血糖诱导的反应性氧化产物（ROS) 氧化应激与糖尿病并发症 -硫辛酸，氧化应激的强效抑制剂 -硫辛酸的临床评价：SYDNEY TRIAL,3,糖尿病导致的器官并发症,4,糖尿病导致的器官并发症,5,如果,“如果糖尿病没有血管并发症，糖尿病将不再是一个重大的公共健康难题”,第64届ADA大会Banting奖得主Brownlee博士,6,糖尿病的治疗目标,控制血糖 饮食调整和身体锻炼 血糖的药物控制 胰岛素替代治疗 口服降血糖药物：促泌剂、增敏剂、糖苷酶抑制剂等 控制血糖的主要目的是预防并发症的发生 并发症的治疗,7,诊断-治疗技术的发展,IGR (IGF/IGT) 代谢综合征,血糖控制,并发症治疗和预防,血糖水平的诊断切割点在逐渐向低处移动 临床分型在向着病因学分型方向迈进 并发症的治疗和预防越来越受到重视*,Ref: Abstracts, New Insights into Diabetes-2005 Congress,8,主要内容,糖尿病：流行病学与治疗目标 高血糖诱导的反应性氧化产物（ROS) 氧化应激与糖尿病并发症 -硫辛酸，氧化应激的强效抑制剂 -硫辛酸的临床评价：SYDNEY TRIAL,9,回顾：自由基的生成,最常见的自由基形成过程: + e- + e- + e- + e - O2 O2-. H2O2 OH H2O Superoxide Hydrogen Hydroxyl Radical Peroxide Radical,超氧化物自由基,过氧化氢自由基,羟自由基,2H+,H-,H2O,H-,10,反应性氧自由基 (ROS, Reactive Oxygen Species),由氧诱发的自由基称为反应性氧自由基 如超氧阴离子（O2-）、羟自由基（OH）等非脂性自由基。 氧自由基与多聚不饱和脂肪酸作用后生成的中间代谢产物如烷自由基（L-）、烷氧基（LO-）、烷过氧基（LOO-）等属于脂性自由基 反应性氧自由基的性质极为活泼，易于失去电子（氧化）或夺取电子（还原），特别是其氧化作用强，具有强烈的引发脂质过氧化、葡萄糖氧化等作用,11,高血糖诱导的反应性氧化产物（ROS)来源,共同机制线粒体超氧化物生成过多,Ref: Brownlee M. Nature. 2001, 13; 414(6865): 813-20,12,细胞代谢过程中，线粒体将葡萄糖和氧转换为能量。氧自由基也作为通常的副产品形成。,高反应性氧自由基可与其他分子绑缚在一起，损伤细胞蛋白和细胞膜。线粒体内的DNA分子本身也非常易感,线粒体内DNA损害,细胞核内DNA损害,细胞膜损害,细胞膜,染色体,线粒体,能量,氧自由基（超氧化物）与未配对电子（黑点）,超氧化歧化酶防御,氢过氧化物,过氧化氢酶,机体抗氧化防御通过压制大多数但不是所有的自由基来限制损害。例如，超氧化歧化酶帮助将氧自由基超氧化物转换为氢过氧化物（也有害），氢过氧化物接着在过氧化氢酶帮助下被转换为氧分子和水分子,ROS的损害及机体的生理防御,13,ROS的危害,细胞膜磷脂,蛋白质合成,DNA 合成,14,ROS过多，氧化应激引起链式氧化反应,超氧阴离子（O2-),羟自由基（OH）,H2O2,氧化应激 （OS）,氧化应激效应的放大 activating Stress sensitive Pathways,高血糖 葡萄糖代谢异常,反应性氧自由基（ROS）产生过多 或抗氧化酶类活性下降,糖尿病并发症,直接破坏血管细胞,间接破坏细胞内的基因表达,15,过度热量摄入/运动减少引起细胞内葡萄糖和游离脂肪酸增高，引发氧化应激 细胞氧化应激功能降低，发生糖尿病 肌肉、脂肪组织氧化应激胰岛素抵抗 内皮细胞氧化应激内皮功能失调动脉粥样硬化，发生心血管疾病 3者之间的互动加重损害,细胞内氧化应激的结局,Antonio Ceriello ，ATVB. 2004;24:816,16,人体自行制造的抗氧化物质 Antioxidant insides the body,人体内有数种自行制造的抗氧化物质，是人体对抗过氧化物（自由基）的第一道防线 可以在过氧化物产生时即刻发挥作用 利用氧化-还原作用，将过氧化物转化为毒害较低或无害的物质,17,人体自行制造的抗氧化物质 Antioxidant insides the body,超氧化物歧化酶（Superoxide Dismutase, SOD) 谷胱甘肽过氧化物酶（Glutathione Peroxidase, GSHP) 过氧化氢酶（Catalase） 低分子抗氧化物质：Vit C, Vit E, GSH 清除对细胞有毒性作用的自由基 生理状态下，体内自由基的产生和清除处于动态平衡状态,18,机体的氧化与抗氧化,19,体内抗氧化物质的局限,不可口服补充 进入胃时会被胃酸破坏而失效,20,主要内容,糖尿病：流行病学与治疗目标 高血糖诱导的反应性氧化产物（ROS) 氧化应激与糖尿病并发症 -硫辛酸，氧化应激的强效抑制剂 -硫辛酸的临床评价：SYDNEY TRIAL,21,氧化应激（OS，Oxidative Stress ）,氧化应激是指组织或细胞中自由基/抗氧化物比值不平衡的状态 尤指自由基过剩，抗氧化物被过度耗损的失衡状态 氧化伤害 多链不饱和脂肪酸、糖类、蛋白质及核酸 对细胞氧化还原、离子平衡、细胞讯号及基因转录产生影响 氧化应激严重伤害细胞周期及凋亡过程,22,ROS损伤的主要靶器官,血管内皮细胞，血管平滑肌细胞等。 内皮功能异常是动脉粥样硬化的第一道防线。 糖尿病早期既已存在内皮功能降低 在糖尿病前期亦存在内皮功能降低,23,24,硝基酪氨酸 (mol/L),r=0.38 p0.02,血糖 (mmol/l),2型糖尿病患者的氧化应激 随血糖水平升高而增加,Ceriello A et al. Circulation 2002;106:1211-8.,25,高血糖引起ROS增多的原因,葡萄糖的自氧化:有研究证实高糖环境下的内皮细胞，可通过PKC依赖的NADPH氧化酶的激活来刺激ROS的产生。 糖基化及晚期糖基化终产物的形成:AGE可与RAGE相互作用并诱导氧化应激，增加VCAM-1的表达，并增加单核细胞粘附于内皮 多元醇途径 :,26,ROS增多的病理生理意义,血管内皮细胞受损 ：ROS可释放到细胞外，失活NO而损伤内皮功能 血管平滑肌受损 ：平滑肌细胞的生长、增殖、移行及肥大 AGE与NFB ： 它激活那些与炎性过程有关的基因转录，如TNF-、细胞粘附分子1及血管内皮生长因子。 对骨骼肌葡萄糖转运的作用,27,糖尿病的血管并发症,血管内皮细胞直接暴露于高血糖环境中，是高血糖的所致氧化应激主要靶细胞,ROS通过激活聚（ADP-核糖基）聚合酶(PARP)抑制GAPDH,高血糖,Adapted from presentation of Michael Brownlee,64th ADA,2004,29,高血糖导致组织损害的4大途径,多元醇途径激活 AGE增加 PKC激活 己糖胺途径激活,30,营养过剩 及运动缺乏,细胞内 葡萄糖及FFA 增高、超载,氧化 应激,内皮细胞 受损,细胞 胰岛素分泌 功能受损,肌肉及 脂肪组织 胰岛素抵抗,心血管疾病,代谢综合征,IGT（餐后高血糖）,糖尿病（长期高血糖）,Arterioscler Thromb Vasc Biol. 2004;24:816-823.,氧化应激-引起胰岛素抵抗、糖尿病 和心血管疾病的“共同土壤”,31,ROS,stress,32,ADA 2004年Banting 奖,The Pathobiology of Diabetic Complications: A Unifying Mechanism 糖尿病并发症的病生理学：统一机制,33,氧化应激是糖尿病并发症的共同通路,己糖胺通路活性,AGE 形成,多元醇通路活性,视网膜病变,肾脏病变,血管病变,白内障,神经病变,高血糖,糖尿病晚期并发症,氧化应激,PKC 激活,氧化应激,34,过量的过氧化物抑制了催化糖分解的GAPDH(磷酸甘油醛脱氢酶），使代谢途径转向糖的过度利用。6-磷酸果糖和葡萄糖增加激活己糖胺和多元醇途径,此时细胞内二羟丙酮（DHAP）转变为二酯酰甘油（DAG）增加，激活PKC；丙糖过多转化为AGE的前体甲基乙二醛；,丙 酮 醛,二磷酸甘油,三磷酸甘油醛,6磷酸葡糖胺,山梨醇,果糖,N乙酰葡糖胺,丙酮酸 乳酸,Brownlee M. Nature. 2001,13;414(6865):813-20.,甲基乙二醛,35,多元醇途径醛糖还原酶以NADPH为辅酶，将反应性氧化产物（ROS）产生的醛还原为乙醇，将葡萄糖还原为山梨醇。如果细胞内醛糖还原酶活性过高，耗尽了还原型谷胱甘肽（GSH），则氧化应激反应被放大。 山梨醇脱氢酶（SDH）以NAD为辅酶，将山梨醇转变为果糖。,36,多元醇途径的新发现,葡萄糖 山梨醇 果糖,NADPH NADP+,NAD+ NADH,AGE途径,NADH / NAD+,磷酸甘油醛 脱氢酶（GAPDH）,磷酸丙糖,AGE前体 甲基乙二醛,二酰基甘油 DAG,NADPH,GSS,抗氧化剂 GSH,X,PKC途径,氧化应激,AGE前体损伤血管细胞的3个途径,细胞内,AGE前体,细胞内蛋白,共价修饰,蛋白功能改变,AGE前体,共价修饰,细胞基质蛋白,胶原蛋白交联,细胞基质,血浆,AGE前体,共价修饰,血浆蛋白,靶细胞AGE受体,级联反应,ROS ,38,AGEs形成的作用：氧化应激效应放大,直接作用 AGEs造成毛细血管基底膜增厚，管腔狭窄，最终引起糖尿病并发症 间接作用 AGEs的自氧化以及与其细胞膜上的AGEs受体（RAGE）结合，使细胞内发生的氧化应激反应激活转录因子NFkB，改变细胞内的基因表达,39,PKC激活：高血糖增加了二酯酰甘油（DAG)含量，激活PKC、，产生一系列效应,血流异常,血管渗透性血管生成,毛细血管闭塞,血管闭塞,炎症前基因表达,多重作用,胶原质,辅酶氧化酶,纤维蛋白原溶解作用,血管内皮生长因子,基因-核转录因子,纤溶酶原激活剂抑制因子-1,二酯酰甘油,40,己糖胺途径激活：6磷酸果糖在谷氨酰胺：6磷酸果糖氨基转移酶（GFAT）的作用下转变成6磷酸葡糖胺。在O-乙酰葡糖胺转移酶（OGT)作用下细胞内丝氨酸和苏氨酸残基被加上N乙酰葡糖胺（GlcNAc）。过多的GlcNAc可与转录因子的丝氨酸、苏氨酸磷酸化位点结合，促进PAI-1、TGF1的产生,41,氧化应激是糖尿病并发症的共同通路,己糖胺通路活性,AGE 形成,多元醇通路活性,视网膜病变,肾脏病变,血管病变,白内障,神经病变,高血糖,糖尿病晚期并发症,氧化应激放大,PKC 激活,氧化应激,42,氧化应激效应的放大 Oxidative Stress - Pathways,阻断上述途径可以减轻糖尿病并发症,43,醛糖还原酶抑制剂可防止糖尿病引起的神经传导速度减慢,AGE抑制剂可阻止糖尿病视网膜病变的晚期结构改变,PKC抑制剂可阻断早期糖尿病视网膜改变,证据： 上述途径的阻断可以减轻糖尿病并发症,44,治疗并发症的新靶点,代谢信号通道阻断剂 VitB1衍生物（激活转羟乙醛酶，减少甘油醛和6磷酸果糖的形成，减少AGE和PKC途径损害；苯磷硫胺可阻断视网膜病变） PARP抑制剂（可全面阻断4大代谢途径） 氧自由基清除剂 右旋硫辛酸（可全面阻断4大代谢途径，可阻断肾小球系膜基质增生） 超氧化物歧化酶或催化类似物（可预防糖尿病肾病）,45,氧化应激效应的放大 -阻断多途径氧化应激效应的进程,高血糖,葡萄糖自氧化,氧化应激,糖尿病并发症,多元醇途径,AGE形成,阻断多途径,阻断多途径,氧,氧化应激,奥力宝(-硫辛酸) 阻断多途径氧化应激效应的进程,46,主要内容,糖尿病：流行病学与治疗目标 高血糖诱导的反应性氧化产物（ROS) 氧化应激与糖尿病并发症 -硫辛酸，氧化应激的强效抑制剂 -硫辛酸的临床评价：SYDNEY TRIAL,47,抗氧化剂抑制氧化应激的基本模式,48,自由基清除作用的特异性 金属螯合能力 与其它抗氧化剂相互作用 对基因表达的效应 考虑其防治作用的另外一些重要判定条件： 可吸收性和生物利用度 在组织、细胞内和细胞外液中的浓度 作用环境（在液相还是膜微区中/两者中均可）,抗氧化剂的判定条件,49,硫辛酸的药代动力学,-硫辛酸吸收迅速，消除快，T1/2=0.5h 肝脏可能是硫辛酸的主要消除器官 主要代谢物为4，6-二甲基巯基己酸 -硫辛酸主要以其代谢物的形式经尿排泄,50,硫辛酸：独特的氧化还原剂,氧化-还原态可逆变化 当硫辛酸遇到一个自由基，连接硫原子的键就会打开，每个硫原子同一个电子结合在一起，硫辛酸（ALA）二氢硫辛酸（DHLA） 当二氢硫辛酸碰到需要电子的自由基，它就释放电子重新生成硫-硫键，二氢硫辛酸（DHLA）硫辛酸（ALA）,51,硫辛酸的氧化-还原态对能够清除多种ROS,52,硫辛酸的生理与临床意义,全能抗氧剂，细胞内外阻断氧化应激 基因保护 心脏保护 神经再生 阻止白内障形成,53,心脏自主神经病变,在心脏自主神经病变患者中(德国心脏自主神经病变研究，DEKAN)，每天口服硫辛酸800mg共4个月可显著改善心率变异和QT间期校正值。, DEKAN研究(德国心脏自主神经病变研究，1997年),54,a-硫辛酸对于II型糖尿病葡萄糖代谢及胰岛素敏感性的作用,1995年，Jacob等人首次报道了单次静脉应用1000mg a-硫辛酸可以明显增加II型糖尿病人胰岛素刺激的代谢清除率（MCR）以及胰岛素敏感性。研究病人（13例）单纯依靠饮食控制或饮食加格列苯脲，血糖控制良好。在a-硫辛酸治疗后，葡萄糖输注率增加47（P0.05），代谢清除率提高55（P0.05），胰岛素敏感性提高57（P0.05）。,55,a-硫辛酸可以作为一个安全有效的胰岛素增敏辅助治疗药物,临床研究显示静脉应用a-硫辛酸可以明显提高II型糖尿病患者的胰岛素敏感性。而且，对a-硫辛酸用于糖尿病神经病变的临床研究也同样提示效果显著。a-硫辛酸可作为一个胰岛素增敏的安全有效的附加治疗剂。 此外， a-硫辛酸能一定程度降低血糖水平,56,硫辛酸：氧化应激反应的抑制剂,双重的兼容性 水脂兼溶，极易吸收 容易进入细胞内部，细胞内外均能发挥抗氧化作用 清除多种ROS 提高机体抗氧化防御功能 兼具氧化-还原作用的抗氧化剂 自身再循环和增加其他抗氧化剂的效果 增强抗氧化剂网络（VC,VE,GSH）,57,硫辛酸（Alpha Lipoic Acid）小结,强力抗氧化剂，清除多种自由基 阻断高血糖等病理因素导致的氧化应激状态 治疗和预防糖尿病并发症，如糖尿病周围神经病变等,58,主要内容,糖尿病：流行病学与治疗目标 葡萄糖诱导的反应性氧化产物（ROS) 氧化应激与糖尿病并发症 -硫辛酸，氧化应激的强效抑制剂 -硫辛酸的临床评价：SYDNEY TRIAL,59,SYDNEY TRIAL,The Sensory Symptoms of Diabetic Polyneuropathy Are Improved With -Lipoic Acid By the SYDNEY Trial Study Group, leaded by Dan Zigeler MD Published: Diabetes Care, Volume 26, Number 3, March 2003,60,SYDNEY TRIAL简介,ALA治疗糖尿病周围神经病变症状 方法： 单中心，随机，双盲，安慰剂对照的临床试验 受试者：糖尿病周围神经病变病人，n=120 ALA组：600 mg, iv. ，5天周，用药14天。 n=60 PLA组：安慰剂 (核黄素0.04mg), n=60 观察指标： TSS（Total Symptom Score，症状总分） NSC （ Neuropathy Symptom & Change Score神经症状改善评分 ）,Ref: Dan Ziegler et al. Diabetes Care 2003; 26: 770-6,61,SYDNEY TRIAL：TSS评分,评估的症状包括：刀割样痛、烧灼感、针刺样痛和麻木 TSS 症状评分 （Range：014. 64）,Ref: Dan Ziegler et al. Diabetes Care 2003; 26: 770-6,62,SYDNEY TRIAL：NSC评分,症状数目 ( Number ) 症状严重度(Severity) 总严重度= 数目症状严重程度（1=轻，2=中，3=重） 症状变化 (Change) 未变化：0 有好转：1=轻微好转、2=中度好转、3=明显好转 恶化：分别为-1、-2、-3,Ref: Dan Ziegler et al. Diabetes Care 2003; 26: 770-6,63,SYDNEY TRIAL：ALA明显改善TSS,TSS,时间,经3周内14天的治疗，主要终点指标（TSS）评分值比治疗开始时平均改善了5.721.53分（安慰剂组1.83 1.97分，p0.001）,Ref: Dan Ziegler et al. Diabetes Care 2003; 26: 770-6,64,SYDNEY TRIAL：ALA对NSC的改善,Ref: Dan Ziegler et al. Diabetes Care 2003; 26: 770-6,65