胰岛素的抗炎症作用课件

1、胰岛素的抗炎症作用1 胰岛素的抗炎症作 用 中日友好医院 李光伟 胰岛素的抗炎症作用2 内容提要内容提要 动脉粥样硬化是一个炎症反应的过程 胰岛素有扩张血管的作用 胰岛素有抗血小板聚集的作用 胰岛素具有抗炎症反应的作用 胰岛素的心脏保护作用 胰岛素的抗炎症作用3 MMP :基质金属蛋白酶基质金属蛋白酶 RAP:受体相关受体相关 蛋白蛋白 NF-kB：核转录因子：核转录因子 CAMs：细胞间黏附分子：细胞间黏附分子 ROS ：反应性氧自由基，活性氧簇：反应性氧自由基，活性氧簇 AP-1 ：激活蛋白：激活蛋白 Egr-1 ：早期生长反应因子：早期生长反应因子 TF ：组织因子：组织因子 I-kB

2、: 转录抑制因子转录抑制因子 eNOS : 内皮型一氧化氮合酶内皮型一氧化氮合酶 胰岛素的抗炎症作用4动脉粥样硬化典型终末期病变动脉粥样硬化典型终末期病变 胰岛素的抗炎症作用5 动脉粥样硬化的炎症机制动脉粥样硬化的炎症机制 正常的血管内皮它具有两大非常重要的保护机制， 血管内皮是不会发生炎症反应聚集过程的： 血管内皮当受到一定刺激的情况下，会产生一氧化氮 和前列环素，这两大物质具有血管扩张作用。 血小板具有抗血小板凝集的作用：在正常情况下，它 不允许血小板聚集在这个位置上，也不允许其他炎症反应细 胞、白细胞聚集在这里，防止发生动脉粥样硬化。 胰岛素的抗炎症作用6 动脉粥样硬化的炎症机制动脉粥样

3、硬化的炎症机制 高血糖、高脂血症、高血压或者抽烟，都可能对内 皮造成损害： 这些因素对内皮造成损害后 会产生黏附因子。这些黏附因子破坏内皮细胞， 吸附大量的单核细胞使聚集在破损的位置上面。 单核细胞聚集引发一系列的反应，产生超氧自由基 ，MMP基质金属蛋白酶 ，产生化学趋因子MCP 等。最后形成动脉粥样硬化的斑块。 胰岛素的抗炎症作用7 单核细胞的黏附单核细胞的黏附 NF-k kB/细胞细胞黏附因子CAMs/ ROS 单核细胞的侵入单核细胞的侵入 激活蛋白激活蛋白AP-1/金属蛋白酶MMPs 动脉斑块的破裂动脉斑块的破裂 AP-1/ MMPs - Egr-1/组织因子TF 血小板的黏附血小板的

4、黏附 早期生长因子早期生长因子Egr-1/TF 血管内皮损害，炎症与动脉斑块血管内皮损害，炎症与动脉斑块 胰岛素的抗炎症作用8 胰岛素扩张血管的作用 胰岛素的抗炎症作用9 A.袖带充气前的 静脉 B. 充气后的同一 静脉 C. 去甲肾上腺素 诱导的收缩 D. 胰岛素减轻了 这种作用 胰岛素对胰岛素对NE诱导的血管收缩的作用诱导的血管收缩的作用 -特殊超声技术观察腕部横切面观察静脉的收缩情况特殊超声技术观察腕部横切面观察静脉的收缩情况 AB DC 局部的胰岛素具有抑制去甲肾素上腺素所诱导的血管静脉收缩的作用。Grover et al. Hypertension. 1995;25:779-784.

5、 胰岛素的抗炎症作用10 胰岛素对胰岛素对NE诱导的血管收缩的作用：诱导的血管收缩的作用： 相对基线充气时相对基线充气时 的静脉直径的静脉直径 （）（） Grover et al. Hypertension. 1995;25:779-784. Inflated 1325501008162432 Diameter of Vein (%) 0 20 40 60 80 100 120 NE (ng/min)NE (100 ng/min) + Insulin ( U/min) Basal P0.05 12.5 25 50 100 8 16 24 32 Inflated 100% 97% 74% 67%

6、 60% 77% 80% 87% 97% 胰岛素的抗炎症作用11 胰岛素经一氧化氮的作用引起血管扩张胰岛素经一氧化氮的作用引起血管扩张 （亚甲兰亚甲兰MB抑制一氧化氮合成）抑制一氧化氮合成） 静脉直径静脉直径 (mm) Mean SEM. Grover et al. Hypertension. 1995;25:779-784. Diameter of Vein (mm) 0 .0 0 .5 1 .0 1 .5 2 .0 2 .5 3 .0 NE (100 ng/min) NE (100 ng/min) + IN (32 U/min) + MB (0.125 g/min) NE (100 ng/

7、min) + Insulin (32 U/min) 胰岛素的抗炎症作用12 A) 显示具有代表性的标准曲线 (r2 = 0.99). B) 来自一个实验的代表结果，随着胰岛素浓度的增加来测量一氧 化氮的浓度。NO电极产生的电流作为时间的函数来进行记录。显示的胰岛素浓度代表累积浓度。 Zeng and Quon. J Clin Invest. 1996;98:894-898. 从从HUVEC直接测定直接测定NO 一氧化氮一氧化氮 (nM) A B 200 150 100 50 0 050100150200250300 基线基线 50 pA 200 sec 150 100 500 10005000

8、10,00050,000Insulin Dose (nM) Current (pA) 胰岛素的抗炎症作用13 Insulin ( U/ml) 0251001000 %Change in eNOS Protein Levels 0 50 100 150 200 250 300 350 A) Western blot 显示胰岛素在人体大动脉上诱导eNOS。这种诱导在 25 U/mL浓度时观察到。 B)在HAEC不同的胰岛素浓度下均没有观察到i-NOS条带，即使是在很高的X线暴露下。 Adapted from Aljada and Dandona. Metabolism. 2000;49:147-1

9、50. A) B) Insulin U/mL U/mL U/mL U/mL 0 25 100 1000 EC NOS 140 KD- Insulin U/mL U/mL U/mL U/mL 0 25 100 1000 130 kDa- LPS-Stimulated Monocytes 胰岛素诱导内皮细胞胰岛素诱导内皮细胞 eNOS % Change From Baseline eNOS Protein Levels Insulin ( U/ml, Mean SD) * * * * * * *:P0.05 胰岛素的抗炎症作用14 在在2 2型糖尿病人型糖尿病人 胰岛素对抗胰岛素对抗NE诱导的血管

10、收缩的作用消失诱导的血管收缩的作用消失: 相对基线充气时相对基线充气时 的静脉直径的静脉直径 (%) 糖尿病的病人当中，血管内皮不能产生一氧化氮，所以胰岛素血管扩张作用也随之消失。 Dandona, unpublished data. Inflated 1325501008162432 Diameter of Vein (%) 0 20 40 60 80 100 NE (ng/min) NE (100 ng/min) + Insulin ( U/min) Basal 12.5 25 50 100 8 16 24 32 Inflated 胰岛素的抗炎症作用15 在在IGT人群人群 胰岛素对抗胰岛

11、素对抗NE诱导的血管收缩的作用削弱诱导的血管收缩的作用削弱: 相对基线充气时相对基线充气时 的静脉直径的静脉直径 (%) Dandona, unpublished data. NE (ng/min)NE (100 ng/min) + Insulin ( U/min) Basal Inflated 1325501008162432 Diameter of Vein (%) 0 20 40 60 80 100 120 Inflated 12.5 25 50 100 8 16 24 32 胰岛素的抗炎症作用16 在在2 2型糖尿病人群型糖尿病人群 硝普钠硝普钠 (SNP)对抗对抗NE诱导的血管收缩的

12、作用诱导的血管收缩的作用 Diameter Of Vein (%) Relative To Basal Inflated Dandona, unpublished data. NE (100 ng/min) NE (100 ng/min) +SNP (ng/min)Basal Inflated NE0.010.202.0010.00 20.00 30.00 Diameter of Vein (%) 0 20 40 60 80 100 120 P0.05 胰岛素的抗炎症作用17 胰岛素抑制血小板凝集的作用胰岛素抑制血小板凝集的作用 胰岛素的抗炎症作用18 400 nM U46619 Agonis

13、t 在糖尿病患者中胰岛素抑制血小板聚集的作用减弱在糖尿病患者中胰岛素抑制血小板聚集的作用减弱 （在糖尿病人血小板被高度激活，需要大量的胰岛素才能起到轻微的抑制作用。）在糖尿病人血小板被高度激活，需要大量的胰岛素才能起到轻微的抑制作用。） CD50 of Insulin (U/mL) * P0.001. Dandona, unpublished data. ControlIDDMNIDDM CD50 of Insulin ( U/mL) 0 10 20 30 40 50 60 70 胰岛素的抗炎症作用19 胰岛素的抗炎症作用 胰岛素的抗炎症作用20 位于细胞浆中核因子NF-k kB在炎症因子的信

14、号刺激下进入细胞核内，会和200多种基因启动子结合， 推动整个转录过程，合成200多种基因合成产物（包括很多细胞因子、酶，黏附因子，TNF- ） Adapted from Barnes and Karin. N Engl J Med. 1997;336:1066-1071. NF-k kB作为炎症调节剂作为炎症调节剂 NF-k kB 细胞膜细胞膜 胞浆胞浆 核核 炎症基因炎症基因 mRNA 炎症蛋白炎症蛋白 受体受体 化学因子化学因子 黏附分子黏附分子 酶酶 细胞因子细胞因子 炎症信号炎症信号 致炎症细胞因子致炎症细胞因子 蛋白激酶激活蛋白激酶激活 病毒病毒 氧化剂氧化剂 TNF- 白介素白介

15、素-1 胰岛素的抗炎症作用21 NF-k kB 激活激活 Ik kB 激酶激酶 胞浆胞浆 细胞核细胞核 炎症基因炎症基因 mRNA 降解降解 NF-k kB 细胞膜细胞膜 激活信号激活信号炎症蛋白炎症蛋白 Ik kB 激酶在被 激活以后会阻 止NF-k kB进入 细胞的过程。 使NF-k kB降解 ，阻止炎症基 因转录过程。 Barnes and Karin. N Engl J Med. 1997;336:1066- 1071. 胰岛素的抗炎症作用22 糖皮质激素进入到细胞和糖皮质激素的受体结合， 进入细胞核内，和糖皮质激素反应的基因结合，作用后会产生Ik kB到细胞浆， 胞浆内Ik kB拉住

16、很多NF-k kB，降解使NF-k kB 减少，抑制炎症反应。 Barnes and Karin. N Engl J Med. 1997;336:1066-1071. 抗炎药物糖皮质激素对抗炎药物糖皮质激素对NF-k kB激活的影激活的影 响响 细胞因子细胞因子 细胞浆细胞浆 编码顺序编码顺序 炎症基因炎症基因 mRNA 细胞核细胞核 NF-k kB 细胞膜细胞膜 糖皮质激素糖皮质激素 炎症蛋白炎症蛋白 细胞因子细胞因子 受体受体 糖皮质激素受体糖皮质激素受体 糖皮质激素反应成分糖皮质激素反应成分 Ik kB 基因基因 蛋白蛋白 Ik kB 胰岛素的抗炎症作用23 Adapted from D

17、andona et al. J Clin Endocrinol Metab. 2001;86:3257-3265. Time (hours) 0246 % Change in Ik kB 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 Insulin Infusion Dextrose Infusion % Change In Ik kB 在胰岛素或葡萄糖输注后在胰岛素或葡萄糖输注后MNC中中 Ik kB 数量的增加数量的增加 Ik kB 水平水平 Densitometry *:P0.05 * * * * * * 胰岛素

18、的抗炎症作用24 代谢综合症和炎症反应的关系。 胰岛素的抗炎症作用25 91 22 91 22 在正常情况下，细菌侵入后，吞噬体吞噬细菌使酶激活产生超氧化离子，有和细菌斗争的作用。 在糖尿病病人处于被激活的状态，即使不需要进行和细菌的斗争也会有大量超氧化离子存在。称为氧化应激的过程。 这样一个过多的氧化离子的堆积， 会破坏蛋白质,促LDL过氧化，DNA破坏。 在高血糖病人中，DNA破坏是正常个体的200倍。 Dandona, unpublished. P47的蛋白促进氧化应激过程 胰岛素的抗炎症作用26 p47phox 亚单位蛋白水平的相对表达亚单位蛋白水平的相对表达 Time (hours)

19、:0246 Time (hours):0246 p47phox p47phox Mean SE. Adapted from Dandona et al. J Clin Endocrinol Metab. 2001;86:3257-3265. Time (hours) 0246 % Change in p47phox Subunit 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 Insulin Infusion Dextrose Infusion 在葡萄糖或胰岛素输注后在葡萄糖或胰岛素输注后p47phox 亚单位亚单位 蛋白水平的相对表达蛋白水平的相对表达 密度测定

20、密度测定 % Change In p47phox Subunit *:P0.05 * * * * 胰岛素的抗炎症作用27 和体内胰岛素是否有抗炎症作用和体内胰岛素是否有抗炎症作用 肥胖者试验：肥胖者试验： 在胰岛素或葡萄糖或盐水输注后的胰岛素葡萄糖浓度在胰岛素或葡萄糖或盐水输注后的胰岛素葡萄糖浓度* *在10个肥胖个体中输注了胰岛素。 Adapted from Dandona et al. J Clin Endocrinol Metab. 2001;86:3257-3265. Time (hours) 0246 Insulin ( U/mL) 0 5 10 15 20 25 30 35 40

21、Insulin Infusion Dextrose Infusion Saline Infusion Time (hours) 0246 Plasma Glucose (mg/dL) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 Insulin Infusion Dextrose Infusion Saline Infusion *:P0.05 * * * * 输入四个小时， 停用两个小时 输入四个 小时， 停用两个小时 胰岛素的抗炎症作用28 % sICAM-1 (ng/mL) 的变化的变化 胰岛素组血浆细胞间黏附分子（胰岛素组血浆细胞间黏附分子（ sICAM-1

22、）浓度降低）浓度降低 Adapted from Dandona et al. J Clin Endocrinol Metab. 2001;86:3257-3265. Time (hours) 0246 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 Insulin Infusion Dextrose Infusion Saline Infusion *:P0.05 * * * 停止输注 胰岛素的抗炎症作用29 MNC产生产生ROS% 肥胖患者在胰岛素后由单核细胞产生肥胖患者在胰岛素后由单核细胞产生ROS减少减少 （血糖水平基本维持不变，胰岛素治疗中超氧化离子被抑制从血糖水

23、平基本维持不变，胰岛素治疗中超氧化离子被抑制从50%-60%， 而一旦停用，又很快上升）而一旦停用，又很快上升） Adapted from Dandona et al. J Clin Endocrinol Metab. 2001;86:3257-3265. Time (hours) 0246 %ROS Generation by MNC 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 Insulin Infusion Dextrose Infusion Saline Infusion *:P0.05 * * * * * * 胰岛

24、素的抗炎症作用30 在输注胰岛素后在输注胰岛素后NF -k kB与与 NF-k kB DNA 结合结合 位点的相对结合减少位点的相对结合减少 Time (hours) 0246 % Change In Intranuclear NFk kB 0 20 40 60 80 100 120 140 Insulin Infusion Dextrose Infusion Gel Shift Assay Insulin Infusion Dextrose Infusion Mean SE. Adapted from Dandona et al. J Clin Endocrinol Metab. 2001;

25、86:3257-3265. *:P0.05 * * * * 胰岛素的抗炎症作用31 % MCP-1的变化的变化 在胰岛素后血浆在胰岛素后血浆 单核细胞趋化蛋白单核细胞趋化蛋白( (MCP-1) 浓度浓度 Adapted from Dandona et al. J Clin Endocrinol Metab. 2001;86:3257-3265. Time (hours) 0246 % Change in MCP-1 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 Insulin Infusion Dextrose Infusion Saline Infus

26、ion *:P0.05 * * * * 胰岛素的抗炎症作用32 胰岛素组激活蛋白（胰岛素组激活蛋白（AP-1）与双链寡核苷酸包含）与双链寡核苷酸包含 的的 AP-1 DNA 结合位点间的相对结合明显降低结合位点间的相对结合明显降低 Dandona, submitted. Time (hours) 0246 % Change in AP-1 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 Insulin Infusion Dextrose Infusion Time (hours) *:P0.05 * * * * * * * * * * 停止输注 胰岛

27、素的抗炎症作用33 在在 Eo 小鼠小鼠（APO-e基因敲除基因敲除 动物模型，在没有APO-1 的小老鼠中，它三个月就 会发生动脉粥样硬化) ）中口服胰岛素对大动脉中口服胰岛素对大动脉 粥样硬化平均损伤面积以粥样硬化平均损伤面积以 及每个小鼠损伤数量的作及每个小鼠损伤数量的作 用用 Shamir et al., Art Throm Vasc Biology; 23:104-110, 2003 损伤数量 损伤面积 胰岛素组 Eo 小鼠（APO-E基因敲除）大动脉粥样硬 化平均损伤面积以及每个小鼠损伤数量减少 胰岛素的抗炎症作用34 口服胰岛素对口服胰岛素对Eo 小鼠巨噬小鼠巨噬 细胞胆固醇代谢

28、的作用细胞胆固醇代谢的作用 Shamir et al., Art Throm Vasc Biology; 23:104-110, 2003 胆固醇合成 巨噬细胞胆固醇含量 胰岛素组胰岛素组Eo 小鼠巨噬细胞内胆固醇代谢明显减少小鼠巨噬细胞内胆固醇代谢明显减少 胰岛素的抗炎症作用35 野生型(WT), IRS-1-/-, IRS-2-/- 小鼠典型的袖带损伤血管。 .A, 8 周; B, 20 周; From: Kubota: Circulation, Volume 107(24).June 24, 2003.3073-3080 胰岛素受体底物蛋白基因敲除 动物胰岛素的血管保护作用受损 胰岛素的

29、抗炎症作用36 0h2h4h6h24h48h 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 CONTROL INSULIN Glucose (mg/dl) Time (hours) 胰岛素对心肌梗死患者的心脏保护作用胰岛素对心肌梗死患者的心脏保护作用 血浆葡萄糖水平血浆葡萄糖水平 胰岛素的抗炎症作用37 0h2h4h6h24h48h 20 40 60 80 100 CONTROL INSULIN Insulin (U/ml) Time (hours) 胰岛素对心肌梗死患者的心脏保护作用胰岛素对心肌梗死患者的心脏保护作用 血浆胰岛素水平血浆胰岛素水平 * * *p 0

30、.05, TWANOVA, p0.05,paired t-test 胰岛素的抗炎症作用38 0h2h4h6h24h48h -1000 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 Control Baseline: 2700ng/ml Insulin Baseline: 3800ng/ml 与基线相比血浆 与基线相比血浆 CRP (ng/ml) 的增加的增加 Time (hours) GIK- MI- 血浆血浆 CRP * *p 0.01, TWANOVA, p 0.05, t-test 胰岛素的抗炎症作用39 0h2h4h6h24h48h 0 10 x103 20 x103 30 x103 Control Baseline : 12 x 103 Insulin Baseline: 19 x 103 Increase in SAA (ng/ml) from baseline Time (hours) * *p 0.01, TWANOVA, p 0.05, t-test GIK MI 血清血清 Amyloid A 胰岛素的抗炎症作用40 0h2h4h6h24h48h -10 0