糖尿病的分子机制PPT课件.ppt

糖尿病的分子机制 11级病理班 2 唐同学 男 15岁 三个月前受凉感冒 之后常感觉口渴 总想喝水 感觉没有力气 体重减轻5斤 诊断 1型糖尿病 糖尿病酮症酸中毒 1型糖尿病 IDDM是人类一种内分泌疾病 多数情况下是由自身免疫系统损伤了胰岛 细胞所致的当胰腺中超过了90 的 细胞受损时出现临床表现 空腹高血糖 糖尿及酮症酸中毒 1型糖尿病的分类 免疫介导糖尿病 1A 特发性糖尿病 1B 1A研究中使用的动物模型 NOD小鼠 非肥胖糖尿病小鼠 BB大鼠 Biobreading大鼠 证实了T细胞是 细胞破坏的启动者和最终效应者 NOD小鼠 NOD小鼠的MHC中缺乏 类E 与HLA DR同源 1A发病与HLA复合物上DQ A和DQ B有关 自身抗原到底是胰岛素还是谷氨酸脱羧酶 GAD 自身免疫的胰腺炎 白细胞 胰岛外周积累除了ER MP25 还有MOMA 1 巨噬细胞 BM8 巨噬细胞T淋巴细胞 CD4 CD8 B淋巴细胞 对T淋巴细胞有辅助作用 APC 直接和间接 B淋巴细胞的辅助作用 NOD Jsd小鼠 NOD Lt小鼠 实验 发病雌性NOD小鼠 CD4 和CD25 的T细胞增多 未发病雌性NOD小鼠 CD4 和CD25 的T细胞未增多 通过RT PCR技术检测发病的NOD小鼠的CD4 T细胞更偏向于分泌辅助细胞TH1的致炎淋巴因子 其中尤其是INF 自身免疫的胰腺炎 还有研究表明当T细胞诱导发育为TH2时不会者产生1A IL 12和IL 18是T淋巴细胞向TH1分化的相关细胞因子 NOD Born 环磷酰胺加速糖尿病发病的NOD小鼠 LADA和1B LADA 成人隐匿性免疫糖尿病 1B 细胞凋亡的信号转导 死亡受体介导的信号途径 线粒体途径 颗粒酶B途径 死亡受体介导的信号途径 IFN B细胞 Fas DISC Fas受体多聚化 诱导 表达 募集 Caspase8 10 DD FADD 使Caspase8水解活化激活效应Caspase3 6 7 线粒体途径 激活效应Caspase 3 6 7 颗粒酶B途径 颗粒酶B存在于CTL细胞和NK细胞中 T细胞活化之后会释放颗粒酶和穿孔素 激活Caspase3 7 8 10 Caspase 半胱天冬蛋白酶 通过剪切核内底物 核纤层蛋白 细胞骨架蛋白等 使细胞凋亡 II型糖尿病患者不需要依靠胰岛素 可以使用口服降糖药物来控制血糖 又称非胰岛素依赖糖尿病 所谓的 2型糖尿病 是各种致病因素的作用下 经过漫长的病理过程而形成的 由于致病因子的存在 正常的血液结构平衡被破坏 血中胰岛素效力相对减弱 经过体内反馈系统的启动 首先累及胰岛 使之长期超负荷工作失去代偿能力 再继续下去 就像强迫一个带病的人干活一样 最终累死 2型糖尿病 2型的发病机制 胰岛素抵抗的机制 胰岛 细胞凋亡的机制 胰岛素的信号的转导通路 胰岛素受体 INSR 胰岛素受体是一个四聚体 由两个 亚基和两个 亚基通过二硫键连接 两个 亚基位于细胞质膜的外侧 其上有胰岛素的结合位点 两个 亚基是跨膜蛋白 起信号转导作用 无胰岛素结合时 受体的酪氨酸蛋白激酶没有活性 当胰岛素与受体的 亚基结合并改变了 亚基的构型后 酪氨酸蛋白激酶才被激活 激活后可催化两个反应 使四聚体复合物中 亚基特异位点的酪氨酸残基磷酸化 这种过程称为自我磷酸化 将胰岛素受体底物 IRS 上具有重要作用的十几个酪氨酸残基磷酸化 磷酸化的IRS能够结合并激活下游效应物 什么是胰岛素抵抗 IR是指机体在一定量的胰岛素水平作用下 葡萄糖摄取和处理能力降低 肌细胞和脂肪细胞不能利用糖 以及肝细胞不能有效抑制糖原分解和糖异生 而向血中释放过多葡萄糖 致使血糖浓度增高 1 从胰岛素基因水平 1 1胰岛素分子上的某一个氨基酸被代替 而此氨基酸对胰岛素的生物活性起关键性作用 1 2胰岛素原转换为胰岛素的过程中 正常的咸基残端被裂开 B52突变 苯丙氨酸亮氨酸 INS一级结构改变 受体结合障碍 65位 精氨酸非咸性氨基酸 蛋白酶识别点消失INS加工障碍胰岛素原在C肽和B链之间断裂妨碍受体识别 2 从胰岛素受体水平 编码受体的基因改变 胰岛素受体基因突变导致正常受体数量减少 受体降解加速 受体酪氨酸酶活性降低 受体再利用障碍 受体与胰岛素的亲和力下降从而导致胰岛素抵抗 此时胰岛素 细胞代偿性分泌大量胰岛素 形成高胰岛素血症 持续高胰岛素血症进一步降低胰岛素的生物效应 由此恶性循环 3 从胞内水平 胰岛素受体底物IRS 磷脂酰肌醇 3激酶 PI3 K 葡萄糖激酶 糖原合成酶 胰岛素受体底物IRS 基因突变编码胰岛素受体IRS的基因发生突变导致正常irs减少引起IR 其他因素导致异常肿瘤坏死因子 TNF 和代谢物 多为FFA 葡萄糖 均可促使IRS的丝氨酸磷酸化而抑制酪氨酸磷酸化和胰岛素信号转导 从而导致IR 长期高血糖促使蛋白激酶C活化 催化胰岛素受体底物丝氨酸磷酸化 抑制PI 3K活性 导致IR IKK 的活化进而催化胰岛素受体底物 IRS 特定部位的Ser Thr残基磷酸化 抑制信号分子的Tyr残基磷酸化 导致IR 磷脂酰肌醇 3激酶 PI3 K 游离脂肪酸 FFA 释放增多 血清FFA的升高可引起骨骼肌 肝脏的PI 3K活性降低 胰岛素的信号传导通路中断 致使葡萄糖无法进入细胞内参与代谢 引起IR 葡萄糖激酶 在起病早期或伴明显家族史的常见型2型糖尿病中见到GCK内含子1b变异 导致该酶的结构改变从而无法将葡萄糖转化为6 磷酸葡萄糖 糖原合成酶 在周围组织对葡萄糖的非氧化摄取 合成糖原的过程中 糖原合成酶 GSY 基因产物起到重要作用 这一过程的受阻可引起周围组织对胰岛素的抵抗IR 在2型糖尿病患者GSY基因中发现了双核苷酸复序列多态性 TG 它位于19号染色体载脂蛋白C 2及富含组氨酸的钙结合蛋白基因之间 拥有10个等位基因 杂合度0 82 在2型糖尿病发病及胰岛素抵抗中的作用机制尚待进一步研究 胰岛 细胞凋亡 炎症应激氧化应激内质网应激糖毒性作用脂毒性作用 炎症应激 高糖可诱导胰岛细胞IL 1 合成和分泌 促进Fas触发的 细胞凋亡 在2型糖尿病患者中浸润于胰岛的巨噬细胞也可产生IL 1 35 氧化应激 氧化应激 OxidativeStress OS 是指体内氧化与抗氧化作用失衡 倾向于氧化 导致中性粒细胞炎性浸润 蛋白酶分泌增加 产生大量氧化中间产物 高血糖的致病作用在很大程度上是通过活性氧簇 ROS 活性氮 RNS 生成和继发的氧化应激反应介导的 ROS RNS除直接氧化损害DNA 蛋白质 脂质 大分子物质外 还间接通过核因子 B NF B p38丝裂原活化蛋白激酶 NH3末端Jun激酗应激活化蛋白激酶 JNK SAPK 己糖胺等细胞应激敏感途径损害组织 在2型糖尿病患者中 高血糖活化这些通路 但由于胰岛 细胞的超氧物歧化酶 过氧化氢酶和谷胱甘肽过氧化物酶等抗氧化酶表达量低 进而抗氧化能力低 因此 细胞特别易受到氧化应激的损害 在2型糖尿病患者 细胞处于自由基的慢性增加和细胞内氧化还原调节能力降低的环境 引起 细胞凋亡 内质网应激 各种原因导致的未折叠蛋白或错误折叠蛋白在内质网腔内的积聚 被称为内质网应激 在胰岛素抵抗和2型糖尿病时 由于胰岛素原的合成增加 当超过内质网的负荷 引起内质网应激 其中由蛋白质堆积所引起的一系列后续反应称为未折叠蛋白反应 unfoldedproteinresponse UPR 未折叠蛋白反应首先表现为蛋白质合成暂停 随着应激反应蛋白基因表达 可进一步改善细胞生理状态 但当应激原强度超过细胞自身处理能力时 内质网也会诱导特有的内质网性细胞凋亡通路 诱导 细胞凋亡 糖毒性作用 长期高血糖可能影响参与凋亡的基因表达 通过改变Bcl蛋白家族之间的平衡来调节 细胞凋亡水平 Federici等发现在高葡萄糖 16 7mmol L 条件下 高血糖能够持续增加促凋亡基因Bad Bid Bik的表达 减少Bcl xl抗凋亡基因的表达 而对Bcl 2抗凋亡基因的表达没有影响 高血糖打破了促凋亡和抗凋亡之间的平衡 并向着凋亡的方向发展 促进胰岛细胞凋亡 脂毒性作用 FFA可通过增加合成鞘髓磷脂醇产物一酰基鞘氨醇 一个细胞凋亡信息分子 导致 细胞凋亡 酰基鞘氨醇可上调NF B的表达 而后者又可上调NO合酶的表达 使NO产生增加 FFA可以通过一氧化氮独立机制的影响使正常的胰岛 细胞凋亡 实验设计 寻找新的致病基因 一 实验目的进一步寻找新的目的基因 二 实验原理有方向 根据已有的方向进一步深入无方向 用基因芯片的方法高通量筛选科研的基本方法伽利略 问题提出猜想设计实验方案修正假说结果对比实验验证 一 立题 提出问题 该往哪个方向研究 是围绕胰腺展开直面疾病还是舍而取其次转攻其他相关的器官 文献查询 胰腺肾脏原则 实用性 有一定的临床研究价值可行性 在实验中不超过现有的实验条件科学性 尽量根据已有的一些研究成果缩小一下目标范围先进性 采用交心的前沿的技术和方法 以较先进的理论作为研究的指导 三实验设计 根据一中筛选的可疑基因 通过查询相关文献进一步去除已知的基因筛选出新的可疑基因再按可疑度的高低逐个依次研究于是问题到这一步转化成了 如何确定找到一个可疑的基因是否为致病基因 1 比较该基因在不同物种之间的分布 原因 人和实验动物 如老鼠 毕竟是不同的 有些基因实验动物有而人没有 因此对人类而言也没有进一步的临床意义 人类有 Y 不同亲缘性动物对比 换下一个 关于如何符合 可以分不同的层次展开1 细胞水平 对人类某些组织细胞进行离体培养 对某些基因进行操作 如基因的敲除 沉默 低表达 过表达 观察其对细胞的影响2 个体水平 小鼠猴子猩猩 验证思路 不变变 1 基因疾病 例 体外高糖培养小鼠肾小球足细胞检测NICDI表达与肾