胰岛素对血管损伤作用研究进展-王旭开课件

1、二十年研究与思考胰岛素对血管损伤作用研究进展王旭开 1胰岛素、糖尿病、大血管病变的现状与问题高胰岛素血症致大血管损伤的临床证据高胰岛素对血管损伤的实验室证据总结内 容2胰岛素的历程胰岛素调节血糖的基本作用被发现已经历了85年1949发现可以促进细胞摄取葡萄糖 1971发现细胞表面有INS受体1985发现INS受体遍布全身各种细胞并克隆成功 近20余年的成就主要是发现了INS在细胞内的 传导信号途径，以及信号传导受损后细胞代谢 和功能的改变，糖毒性、脂毒性、炎症介质对 内皮功能和VSMC的性状影响。 解释IR和MS相关性疾病的关系和可能的临床干预3遗传性获得性少见突变胰岛素受体葡萄糖转运子信号蛋

2、白常见形式大量未经确认的较少运动肥胖老龄化药物高血糖FFA升高胰岛素抵抗胰岛素抵抗遗传性的与获得性的影响4基础状态: 血糖3.8-6.1mmol/L，分泌1u/1h高血糖时: 血糖6.1mmol/L， 分泌5u/1h正常人胰岛素基础24u+餐后15u（30u） 40u（50u）低血糖时:1.67 mmol/L，停止分泌 内源胰岛素40%-50%在肝脏代谢分解半寿期: 内源胰岛素5min 静脉注射外源胰岛素20min胰岛素的需求5在体和离体高胰岛素血症的定量INS与INS-C肽的关系INS受体的部位、质量、病变在体临床INS量的估计离体INS量6在体临床胰岛素量的估计“高胰岛素血症”在学术文献中

3、的解释高胰岛素血症是指空腹胰岛素（FINS）大于 总体样本均值2S; 测定及统计方法胰岛素测 定用放射免疫法 高胰岛素血症的定义 空腹胰岛素85 pmolL 7DM与CAD关系的证据IGT与CAG检出CAD独立强相关(2008,57 ACC)ADVANCE试验HBA1C水平6.5%的强化降糖组肾病降低但未降低心血管事件,死亡率升高 UKPDS研究DM确诊9年内有20%DM发生大血 管事件,9%发生微血管病变.10血栓PAI-1 纤溶酶原CRPFFA脂代谢紊乱VLDL (甘油三酯)HDL肥胖TNF-LipaemiaAGEs遗传易感性高血压高胰岛素血症胰腺肝脏脂肪细胞骨骼肌功能蛋白糖化高血糖胰岛素

4、抵抗 FFALibby P, et al. Circulation 2002;106:276063.糖尿病并发心血管疾病的机制-111Schnell O, et al. Klinikarzt 2000;2:29.AGE 受体GLUT蛋白基因型发生改变过度增殖基因表达发生改变转录因子PKCAGEs形成氧化应激IP3醇通路高渗MAPK血胰岛素 血糖 心血管并发症糖尿病并发心血管疾病的机制-212高血糖 OR 高胰岛素血症大血管病变及微血管病变是影响糖尿病 患者丧残率的主要并发症在IGR阶段,大血管病变的发病危险已经 显著增加IGR既是糖尿病发病的危险因素,也是大 血管病变发病的危险因素16Muni

5、yappa, R. et al. Endocr Rev 2007;28:463-491胰岛素的心血管靶器官和作用17糖尿病的心血管致病性糖毒性脂毒性INS诱导的炎症介质毒性18糖毒性的证据FPG与PCI术后冠脉再狭窄关系:301,5年, 老年,269例4组:7结论:5.6以上组再狭窄和心脏事件显著增 加;生存率显著降低苏海燕,中华心血管病杂志;2008,36(8):710-71319胰岛素诱导的炎症介质毒性诱导血管损伤血管疾病是2型糖尿病患者最主要的死亡原因针对血糖的治疗对于糖尿病大血管病变的减 少并不令人满意 在接受介入治疗的患者中，和非糖尿病相比，糖尿病患者有着更高的再狭窄率21内 容胰岛

6、素、糖尿病、大血管病变的关系高胰岛素血症致大血管损伤的临床证据高胰岛素对血管损伤的实验室证据总结22高胰岛素对血管损伤的临床证据 医源性高胰岛素血症常见于使用大剂量外 源性胰岛素，以获得接近正常血糖浓度的 糖尿病患者，尤以2型糖尿病伴肥胖、胰岛素用量偏大者 常见。23使用胰岛素治疗的中年2型糖尿病并伴发冠 脉事件的患者；血清胰岛素和肽测量,血清胰岛素和肽 测量为自变量； 均行冠状动脉造影检查。分别以病变冠状动 脉记分和病变冠状动脉支数为因变量； 进行单元直线相关分析和多元逐步回归分析。 设 计24 观察对象 2000年6月至2007年8月住我院心血管内科的 有明确2型糖尿病诊断，并连续使用胰岛

7、素治 疗在三年以上的2型糖尿病患者有或无合并急 性心脏事件患者,共为85例3454岁(平均44 岁), 男女不限，无高血压史，有血脂异常， 主要以甘油三酯增高为主。 25冠脉造影检查 病变冠脉支数:造影示腔内直径狭窄50%的 病变累及左前降支、左回旋支或右冠脉的支数。 病变冠脉记分:按狭窄程度分级计分:25%狭窄, 1分;26%50%狭窄,2分;51%75%狭窄,3; 75% 狭窄,4分。若一支血管有多处狭窄,则以最 狭窄病变的分数作为该支血管狭窄分数。若多支 血管有狭窄,则将各支血管狭窄分数累加即为该患 者病变冠脉记分。 26结 果 胰岛素使用量与冠脉事件病例数的比较 胰岛素日用量(IU)

8、冠脉事件患者(47例) 1525 6 2635 8 3646 11 46 2227冠脉病变程度与胰岛素用量相关分析 胰岛素用量（IU/日）病变冠脉支数病变冠脉记分小于150-231.316250-250.7826351-271.2236452-3131.82大于463151.9828 伴发冠脉事件组血清胰岛素水平显著高于对照组，该 组病人日均胰岛素用量多数在30 IU以上。 冠脉事件组胰岛素及C肽与病变冠状动脉记分呈显著 正相关，病变冠状动脉支数与血清胰岛素和肽呈正 相关，并有浓度递增关系。 逐步回归分析显示血清胰岛素和肽与冠状动脉病变 程度独立相关。冠状动脉病变程度与胰岛素及C肽呈 正相关。

9、血清胰岛素和肽与冠状动脉病变程度独立 相关。结 果29CAG病例: 对照组30CAG病例:胰岛素组31采用冠脉病变记分、病变冠脉支数两种方法 评定冠脉病变程度,并与3个胰岛素敏感性指 标作回归相关分析；病变冠脉支数与胰岛素敏感性指标作回归相 关分析的相关性最大,其次为冠脉病变记分；提示冠脉病变程度和范围的指标可靠,与胰岛 素及C肽的相关性越好；结 论32胰岛素C肽越高, 则冠脉病变程度越严重,这不但 体现在冠脉病变的狭窄程度上，还体现在病变的 个数或范围上；这提示胰岛素在血中的浓度增高，不仅与冠脉狭 窄相关联，更重要的是与动脉粥样硬化的发生和 发展相关联；医源性胰岛素的剂量对2型糖尿病合并冠状

10、动脉 事件的病理生理急性改变存在显著的相关关系。结 论33内 容胰岛素、糖尿病、大血管病变的关系高胰岛素血症致大血管损伤的临床证据高胰岛素对血管损伤的实验室证据总结34 insulin insulin receptor RAS IRS-1和IRS-2 RAF MEEK PI3K PAPK VSMC growth NO分泌增加 migration 糖摄入增加高胰岛素对血管损伤的实验室证据35Muniyappa, R. et al. Endocr Rev 2007;28:463-491General features of insulin signal transduction pathways3

11、6一、胰岛素对血管平滑肌细胞作用 高胰岛素血症可促进VSMC发生表型转变，合成表 型的VSMC中常见有脂滴和髓样结构，收缩功能降 低而分泌功能亢进。合成型VSMC内酸性胆固醇酶 活性较收缩型低。导致胆固醇及其脂在胞质内积聚， 更易形成肌源性泡沫细胞 VSMC增殖、迁移是原发性高血压、动脉粥样硬化的 特征性变化。体内与体外实验均证实高浓度胰岛素可 通过多种途径发挥其其致丝分裂作用，促进平滑肌细 胞DNA的合成，刺激平滑肌细胞的增殖和迁移37胰岛素-蛋白激酶调控血管平滑肌细胞增殖 胰岛素作用下PKC亚型改变与细胞增殖的关系人VSMC细胞中主要有PCK、PCK、PCK三种 亚型，发现63%分布在胞浆

12、中；人VSMC细胞PKC总量随着PMA、胰岛素浓度的增加 而增加，人VSMC细胞数也随着PMA、胰岛素的浓度 增加而增加；PKC、PKC亚型在PMA、胰岛素干预后向核内区 域转移。人VSMC细胞中以PKC、三型含量较 多，其中PKC、PKC有转位现象。 （1993-2007 年国家自然科学基金资助项目）38 将PKC阻断后细胞内MAPK活性明显降低。证 实胰岛素对血管平滑肌细胞增殖除IP3途径外还存在有PKCMAPK通路。 胰岛素PKCMAPK可通过对细胞内原癌基 因的表达血管平滑肌细胞增高而引起增殖。 胰岛素对血管平滑肌细胞增殖除IP3途径外还存在有PKCMAPK通路3910nM胰岛素可导致

13、培养的大鼠血管平滑肌细胞增殖，基因芯片检测发现是多基因共同的作用，而不是单一或几个基因作用的结果胰岛素导致血管平滑肌细胞内 相关生长因子群表达升高40大鼠VSMC在胰岛素干预前后细胞蛋白二维电泳图谱，也显示胰岛素引起血管平滑肌细胞增殖及表型转换也是多种蛋白表达差异共同作用的结果，与基因芯片的结果相符pI 3-10SDS41 Insulin(-) insulin(+)M WKY SHR WKY SHR-SM500 bp250 bp500 bp250 bp Insulin(-) insulin(+) M WKY SHR WKY SHRMatrix gal500bp250 bp Insulin(-)

14、 insulin(+) M WKY SHR WKY SHROPN-actin-actin-actinRelative abundanceAB42胰岛素介导的VSMC增殖的分子机制 ？ 探讨基因外的改变对胰岛素介导的VSMC异常增殖相关基因表达的调控机制43 胰岛素MAPK组蛋白乙酰化/去乙酰化VSMC异常增殖？作用方式 VSMC增殖相关基因表达基因表达变化？44PD98059阻断MAPK活性TSA阻断组蛋白去乙酰化胰岛素干预组蛋白乙酰化水平相关基因及蛋白表达MAPK表达及酶活性相关基因及蛋白表达胰岛素干预研究内容45乙酰化H3GAPDH胰岛素作用VSMCs后，细胞内组蛋白乙酰化水平的免疫印迹结

15、果1:对照 2. 胰岛素组 3: pGCsilencerU6 MAPK siRNA2胰岛素 4.PD59098胰岛素组蛋白乙酰化H3表达水平与MAPK间的关系1 2 3 4 46组蛋白乙酰化的水平与MAPK基因启动子区的关系1：对照 2：胰岛素组 3：PD59098组 4：pGCsilencerU6 MAPK siRNA2 5：pGCsilencerU6 MAPK siRNA2胰岛素组胰岛素作用VSNCs后ERK1的CHIP结果 1 2 3 4 5 219bpMAPK被抑制后（PD98059和siRNA作用VSMC后，再用100nM胰岛素作用VSMCs，用CHIP（免疫共沉淀）法检测MAPK启

16、动子区域的变化,结果显示其启动子区PCR产物是降低的（与对照比)47组蛋白去乙酰化阻断后MAPK的表达pMAPK(UD)48胰岛素干预后VSMCs SM-的表达明显降低A：未加胰岛素对照组 B: 加胰岛素组 C：TSA+胰岛素组ABC49二、胰岛素对血管内皮细胞的作用在动物实验中生理或低浓度胰岛素(0. 11 nmol/L) 可以促进EPCs的增殖和NO分泌,延缓EPCs衰老,而10 nmol/L胰岛素对于EPCs增殖仅有较弱的促进, 对于衰老和NO分泌无明显影响。而Schatteman等发现1 2 mol/L 胰岛素可以抑 制EPCs增殖,提示胰岛素对EPCs也有双相作用,但其 作用机制尚不

17、清楚。 （Curr Diab Rep 2003; 3:279288）50高胰岛素血症是冠心病独立的危险因素最主要是胰岛素对内皮细胞的双相作用生理浓度促NO合成和释放,发挥抗动脉粥样硬化作用高浓度时损害内皮,表现致动脉粥样硬化作用。（Curr Diab Rep 2003; 3:279288.）胰岛素对内皮的双向作用51磷酸化Akt可以导致内皮一氧化氮合酶( eNOS)磷酸化,使 eNOS 酶活性增强,从而增加NO释放, 所以在生理浓度下 胰岛素有益于EPCs功能改善。而在胰岛素抵抗时，高浓度胰岛素使IRS/PI3K/Akt通路受 阻，高浓度胰岛素对EPCs的损伤作用可能是胰岛素抵抗 致动脉粥样硬

18、化的机制之一。Nat Rev Mol Cell Biol 2006; 7:8596；J Biol Chem 2003; 278:3082130827；J Biol Chem 2002; 277:17941799胰岛素可通过胰岛素受体底物( IRS)PI3K/Akt途径发挥双相作用52Muniyappa, R. et al. Endocr Rev 2007;28:463-491Shared and interacting mechanisms of glucotoxicity, lipotoxicity, and inflammation underlie reciprocal relationships between insulin resistance and endothelial dysfunction that contribute to linkage between metabolic and cardiovascular diseases53胰岛素、糖尿病、大血管病变的关系高胰岛素血症致大血管损伤的临床证据高胰岛素对血管损伤的实验室证据总