胰島素的抗炎癥作用

1、胰島素的抗炎癥作用胰島素的抗炎癥作用中日友好醫(yī)院 李光偉內(nèi)容提要內(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 胰島素的心臟保護作用 mmp :基質(zhì)金屬蛋白酶基質(zhì)金屬蛋白酶 rap:受體相關(guān)蛋白受體相關(guān)蛋白 nf-kb：核轉(zhuǎn)錄因子：核轉(zhuǎn)錄因子 cams：細胞間黏附分子：細胞間黏附分子 ros ：反應(yīng)性氧自由基，活性氧簇：反應(yīng)性氧自由基，活性氧簇 ap-1 ：激活蛋白：激活蛋白 egr-1 ：早期生長反應(yīng)因子：早期生長反應(yīng)因子 tf ：組織因子：組織因子 i-kb : 轉(zhuǎn)錄抑制因子轉(zhuǎn)錄抑制因子 enos : 內(nèi)皮型一氧化

2、氮合酶內(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典型終末期病變 動脈粥樣硬化的炎癥機制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)細胞、白細胞聚集在這里，防止發(fā)生動脈粥樣硬化。 動脈粥樣硬化的炎癥機制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

3、壞內(nèi)皮細胞， 吸附大量的單核細胞使聚集在破損的位置上面。單核細胞聚集引發(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。單核細胞的黏附單核細胞的黏附nf-k kb/細胞細胞黏附因子cams/ ros單核細胞的侵入單核細胞的侵入激活蛋白激活蛋白ap-1/金屬蛋白酶mmps動脈斑塊的破裂動脈斑塊的破裂ap-1/ mmps - egr-1/組織因子tf血小板的黏附血小板的黏附早期生長因子早期生長因子egr-1/tf血管內(nèi)皮損害，炎癥與動脈斑塊血管內(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

4、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胰島素對ne誘導(dǎo)的血管收縮的作用誘導(dǎo)的血管收縮的作用-特殊超聲技術(shù)觀察腕部橫切面觀察靜脈的收縮情況特殊超聲技術(shù)觀察腕部橫切面觀察靜脈的收縮情況abdc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. 胰島素對胰島素對ne誘導(dǎo)的血管收縮的作用：誘導(dǎo)的血管收縮的作用：相對基線充氣時相對基線充氣時的靜脈直徑的靜脈直徑（）（）grover et al. hypertension. 1995;25:779-784. inflated 132550100

5、8162432diameter of vein (%)020406080100120ne (ng/min)ne (100 ng/min) +insulin ( u/min)basalp0.05 12.5 25 50 100 8 16 24 32 inflated100%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胰島素經(jīng)一氧化氮的作用引起血管擴張（亞甲蘭亞甲蘭mb抑制一氧化氮合成）抑制一氧化氮合成） 靜脈直徑靜脈直徑(mm)mean sem.grover et al. hypertension. 1995;25:779-784. diameter of v

6、ein (mm)0 .00 .51 .01 .52 .02 .53 .0ne (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準曲線 (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)來進行記錄。顯示的胰島素濃度代表累積濃度。 zeng and quon. j clin invest. 1996;98:894-898.從從huvec直接測定直接測定no

7、一氧化氮一氧化氮(nm)ab200150100500050100150200250300基線基線50 pa200 sec150 100 500 1000500010,00050,000insulin dose(nm)current (pa)insulin ( u/ml)0251001000%change in enos protein levels050100150200250300350a) 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。adapte

8、d from aljada and dandona. metabolism. 2000;49:147-150. a)b)insulinu/mlu/mlu/mlu/ml0251001000ec nos140 kd-insulinu/mlu/mlu/mlu/ml0251001000130 kda-lps-stimulatedmonocytes胰島素誘導(dǎo)內(nèi)皮細胞胰島素誘導(dǎo)內(nèi)皮細胞 enos % change from baseline enos protein levelsinsulin ( u/ml, mean sd)*:p0.05在在2型糖尿病人型糖尿病人胰島素對抗胰島素對抗ne誘導(dǎo)的血管收縮的

9、作用消失誘導(dǎo)的血管收縮的作用消失:相對基線充氣時相對基線充氣時的靜脈直徑的靜脈直徑 (%)糖尿病的病人當中，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. inflated 1325501008162432diameter of vein (%)020406080100ne (ng/min)ne (100 ng/min) +insulin ( u/min)basal12.5 25 50 100 8 16 24 32 inflated在在igt人群人群胰島素對抗胰島素對抗ne誘導(dǎo)的血管收縮的作用削弱誘導(dǎo)的血管收縮的作用削弱:相對基

10、線充氣時相對基線充氣時的靜脈直徑的靜脈直徑 (%)dandona, unpublished data. ne (ng/min)ne (100 ng/min) +insulin ( u/min)basalinflated 1325501008162432diameter of vein (%)020406080100120inflated 12.5 25 50 100 8 16 24 32 在在2型糖尿病人群型糖尿病人群 硝普鈉硝普鈉 (snp)對抗對抗ne誘導(dǎo)的血管收縮的作用誘導(dǎo)的血管收縮的作用diameterof vein (%) relative to basal inflateddand

11、ona, unpublished data. ne (100 ng/min)ne (100 ng/min) +snp (ng/min)basalinflated ne0.010.202.0010.00 20.00 30.00diameter of vein (%)020406080100120p0.05 胰島素抑制血小板凝集的作用胰島素抑制血小板凝集的作用400 nm u46619 agonist 在糖尿病患者中胰島素抑制血小板聚集的作用減弱在糖尿病患者中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。）在糖尿病人血小板被高度激活，需要大量的

12、胰島素才能起到輕微的抑制作用。）cd50 of insulin(u/ml)* p0.001.dandona, unpublished data. controliddmniddmcd50 of insulin ( u/ml)010203040506070胰島素的抗炎癥作用位于細胞漿中核因子nf-k kb在炎癥因子的信號刺激下進入細胞核內(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（包括很多細胞因子、酶，黏附因子，tnf- ）adapted from barnes and karin. n engl j med. 1997;336:1066-1071. nf-k

13、kb作為炎癥調(diào)節(jié)劑作為炎癥調(diào)節(jié)劑nf-k kb 細胞膜細胞膜胞漿胞漿核核炎癥基因炎癥基因mrna 炎癥蛋白炎癥蛋白受體受體化學(xué)因子化學(xué)因子黏附分子黏附分子酶酶細胞因子細胞因子炎癥信號炎癥信號致炎癥細胞因子致炎癥細胞因子蛋白激酶激活蛋白激酶激活病毒病毒氧化劑氧化劑tnf- 白介素白介素-1 nf-k kb 激活激活ik kb 激酶激酶 胞漿胞漿細胞核細胞核炎癥基因炎癥基因mrna 降解降解nf-k kb 細胞膜細胞膜激活信號激活信號炎癥蛋白炎癥蛋白ik kb 激酶在被激活以后會阻止nf-k kb進入細胞的過程。使nf-k kb降解，阻止炎癥基因轉(zhuǎn)錄過程。 barnes and karin. n

14、engl j med. 1997;336:1066-1071. 糖皮質(zhì)激素進入到細胞和糖皮質(zhì)激素的受體結(jié)合， 進入細胞核內(nèi)，和糖皮質(zhì)激素反應(yīng)的基因結(jié)合，作用后會產(chǎn)生ik kb到細胞漿，胞漿內(nèi)ik kb拉住很多nf-k kb，降解使nf-k kb 減少，抑制炎癥反應(yīng)。 barnes and karin. n engl j med. 1997;336:1066-1071. 抗炎藥物糖皮質(zhì)激素對抗炎藥物糖皮質(zhì)激素對nf-k kb激活的影激活的影響響細胞因子細胞因子細胞漿細胞漿編碼順序編碼順序炎癥基因炎癥基因mrna 細胞核細胞核nf-k kb 細胞膜細胞膜糖皮質(zhì)激素糖皮質(zhì)激素炎癥蛋白炎癥蛋白細胞因子

15、細胞因子受體受體糖皮質(zhì)激素受體糖皮質(zhì)激素受體糖皮質(zhì)激素反應(yīng)成分糖皮質(zhì)激素反應(yīng)成分ik kb 基因基因 蛋白蛋白ik kb adapted from dandona et al. j clin endocrinol metab. 2001;86:3257-3265. time (hours)0246% change in ik kb050100150200250300350400450500550600650700750insulin infusiondextrose infusion% change in ik kb在胰島素或葡萄糖輸注后在胰島素或葡萄糖輸注后mnc中中ik kb 數(shù)量的增加數(shù)

16、量的增加ik kb 水平水平densitometry*:p0.05*代謝綜合癥和炎癥反應(yīng)的關(guān)系。91229122在正常情況下，細菌侵入后，吞噬體吞噬細菌使酶激活產(chǎn)生超氧化離子，有和細菌斗爭的作用。在糖尿病病人處于被激活的狀態(tài)，即使不需要進行和細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的蛋白促進氧化應(yīng)激過程p47phox 亞單位蛋白水平的相對表達亞單位蛋白水平的相對表達time (hours):0246time

17、 (hours):0246p47phoxp47phoxmean se.adapted from dandona et al. j clin endocrinol metab. 2001;86:3257-3265. time (hours)0246% change in p47phox subunit020406080100120140160180200insulin infusiondextrose infusion在葡萄糖或胰島素輸注后在葡萄糖或胰島素輸注后p47phox 亞單位亞單位蛋白水平的相對表達蛋白水平的相對表達密度測定密度測定% change in p47phox subunit*

18、:p0.05*和體內(nèi)胰島素是否有抗炎癥作用和體內(nèi)胰島素是否有抗炎癥作用肥胖者試驗：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. time (hours)0246insulin ( u/ml)0510152025303540insulin infusiondextrose infusionsaline infusiontime (hours)0246plasma

19、glucose (mg/dl)0102030405060708090100110insulin infusiondextrose infusionsaline infusion*:p0.05* 輸入四個小時， 停用兩個小時 輸入四個小時， 停用兩個小時% sicam-1 (ng/ml)的變化的變化胰島素組血漿細胞間黏附分子（胰島素組血漿細胞間黏附分子（ sicam-1）濃度降低）濃度降低adapted from dandona et al. j clin endocrinol metab. 2001;86:3257-3265. time (hours)024650607080901001101

20、20130140insulin infusiondextrose infusionsaline infusion*:p0.05*停止輸注mnc產(chǎn)生產(chǎn)生ros%肥胖患者在胰島素后由單核細胞產(chǎn)生肥胖患者在胰島素后由單核細胞產(chǎn)生ros減少減少（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）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 gene

21、ration by mnc0102030405060708090100110120130140150160insulin infusiondextrose infusionsaline infusion*:p0.05*在輸注胰島素后在輸注胰島素后nf -k kb與與 nf-k kb dna 結(jié)合結(jié)合位點的相對結(jié)合減少位點的相對結(jié)合減少time (hours)0246% change in intranuclear nfk kb020406080100120140insulin infusiondextrose infusiongel shift assayinsulin infusiondex

22、trose infusionmean se.adapted from dandona et al. j clin endocrinol metab. 2001;86:3257-3265. *:p0.05*% mcp-1的變化的變化在胰島素后血漿在胰島素后血漿 單核細胞趨化蛋白單核細胞趨化蛋白(mcp-1) 濃度濃度adapted from dandona et al. j clin endocrinol metab. 2001;86:3257-3265. time (hours)0246% change in mcp-15060708090100110120130140150160insuli

23、n infusiondextrose infusionsaline infusion*:p0.05*胰島素組激活蛋白（胰島素組激活蛋白（ap-1）與雙鏈寡核苷酸包含）與雙鏈寡核苷酸包含的的 ap-1 dna 結(jié)合位點間的相對結(jié)合明顯降低結(jié)合位點間的相對結(jié)合明顯降低dandona, submitted. time (hours)0246% change in ap-1020406080100120140160180200220240insulin infusiondextrose infusiontime (hours)*:p0.05*停止輸注在在 eo 小鼠小鼠（apo-e基因敲除基因敲除動物

24、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脈中口服胰島素對大動脈粥樣硬化平均損傷面積以粥樣硬化平均損傷面積以及每個小鼠損傷數(shù)量的作及每個小鼠損傷數(shù)量的作用用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口服胰島素對eo 小鼠巨噬小鼠巨噬細胞膽固醇代謝的作用細胞膽固醇代謝的作用shamir et al., art throm vasc biology; 23:104-110

25、, 2003膽固醇合成巨噬細胞膽固醇含量胰島素組胰島素組eo 小鼠巨噬細胞內(nèi)膽固醇代謝明顯減少小鼠巨噬細胞內(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作用受損0h2h4h6h24h48h406080100120140160180200220control insulin glucose (mg/dl)time (hours)胰島素對

26、心肌梗死患者的心臟保護作用胰島素對心肌梗死患者的心臟保護作用 血漿葡萄糖水平血漿葡萄糖水平0h2h4h6h24h48h20406080100control insulin insulin (u/ml)time (hours)胰島素對心肌梗死患者的心臟保護作用胰島素對心肌梗死患者的心臟保護作用 血漿胰島素水平血漿胰島素水平*p 0.05, twanova, p0.05,paired t-test0h2h4h6h24h48h-100001000200030004000500060007000control baseline: 2700ng/ml insulin baseline: 3800ng/ml 與基線相比血漿與基線相比血漿 crp (ng/ml) 的增加的增加time (hours)gik- mi- 血漿血漿 crp*p 0.01, twanova, p 0.05, t-test 0h2h4h6h24h48h010 x10320 x10330 x103control baseline : 12 x 103insulin baseline: 19 x 103 increase in saa (ng/ml) from baselinetime (hours)* *p 0.01, twanova, p 0.05, t-test