胰岛素的抗炎症作用

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1、胰岛素的抗炎症作用胰岛素的抗炎症作用中日友好医院 李光伟内容提要内容提要 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 MMP :基质金属蛋白酶基质金属蛋白酶 RAP:受体相关蛋白受体相关蛋白 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 :转录抑制因子转录抑制因子 eNOS:内皮型一氧化氮合酶内

2、皮型一氧化氮合酶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 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。动脉粥样硬化的炎症机制动脉粥样硬化的炎症机制 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

3、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。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扩张血管的作用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

4、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ABDC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.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 1325501008162432Diameter of Vei

5、n(%)020406080100120NE(ng/min)NE(100 ng/min)+Insulin(U/min)BasalP 12.5 25 50 100 8 16 24 32 Inflated100%97%74%67%60%77%80%87%97%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)0.00.51.01.52.02.53.0NE(100 n

6、g/min)NE(100 ng/min)+IN(32 U/min)+MB(0.125 g/min)NE(100 ng/min)+Insulin(32 U/min)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)AB200150100500050100150200250300基线基线50 pA200 sec15

7、0 100 500 1000500010,00050,000Insulin Dose(nM)Current(pA)Insulin(U/ml)0251001000%Change in eNOS Protein Levels050100150200250300350A)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;49:147-150.A)B)InsulinU/

8、mLU/mLU/mLU/mL0251001000EC NOS140 KD-InsulinU/mLU/mLU/mLU/mL0251001000130 kDa-LPS-StimulatedMonocytes胰岛素诱导内皮细胞胰岛素诱导内皮细胞 eNOS%Change From Baseline eNOS Protein LevelsInsulin(U/ml,Mean SD)*:P在在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

9、随之消失。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人群人群胰岛素对抗胰岛素对抗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

10、)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 硝普钠硝普钠(SNP)对抗对抗NE诱导的血管收缩的作用诱导的血管收缩的作用DiameterOf Vein(%)Relative To Basal InflatedDandona,unpublished data.NE(100 ng/min)NE(100 ng/min)+SNP(ng/min)BasalInflated NE0.010.202.00 10.00 20.

11、00 30.00Diameter of Vein(%)020406080100120P 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400 nM U46619 Agonist 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.ControlIDDMNIDDMCD50 of Insulin(U/mL)01

12、0203040506070胰岛素的抗炎症作用位于细胞浆中核因子NF-k kB在炎症因子的信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

13、酶激活病毒病毒氧化剂氧化剂TNF-白介素白介素-1 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.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拉住很多NF-k kB，降解使NF-k kB 减

14、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 Adapted from Dandona et al.J Clin Endocrinol Metab.2001;86:3257-326

15、5.Time(hours)0246%Change in Ik kB050100150200250300350400450500550600650700750Insulin InfusionDextrose 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*:P*代谢综合症和炎症反应的关系。91229122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

16、。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):0246Time(hours):0246p47phoxp47phoxMean SE.Adapted from Dandona et al.J Clin Endocrinol Metab.2001;86:3257-3265.Time(hours)0246%Change in p47phox Subuni

17、t020406080100120140160180200Insulin InfusionDextrose 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密度测定%Change In p47phox Subunit*:P*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

18、 Metab.2001;86:3257-3265.Time(hours)0246Insulin(U/mL)0510152025303540Insulin InfusionDextrose InfusionSaline InfusionTime(hours)0246Plasma Glucose(mg/dL)0102030405060708090100110Insulin InfusionDextrose InfusionSaline Infusion*:P*输入四个小时，停用两个小时 输入四个小时，停用两个小时%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

19、间黏附分子（sICAM-1）浓度降低）浓度降低Adapted from Dandona et al.J Clin Endocrinol Metab.2001;86:3257-3265.Time(hours)02465060708090100110120130140Insulin InfusionDextrose InfusionSaline Infusion*:P*停止输注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

20、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 MNC0102030405060708090100110120130140150160Insulin InfusionDextrose InfusionSaline Infusion*:P*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%Chang

21、e In Intranuclear NFk kB020406080100120140Insulin InfusionDextrose InfusionGel Shift AssayInsulin InfusionDextrose InfusionMean SE.Adapted from Dandona et al.J Clin Endocrinol Metab.2001;86:3257-3265.*:P*%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 Endocrin

22、ol Metab.2001;86:3257-3265.Time(hours)0246%Change in MCP-15060708090100110120130140150160Insulin InfusionDextrose InfusionSaline Infusion*:P*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-102040608010012014016018020022

23、0240Insulin InfusionDextrose InfusionTime(hours)*:P*停止输注在在 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口服胰岛素对口服胰岛素对E

24、o 小鼠巨噬小鼠巨噬细胞胆固醇代谢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0h2h4h6h24h48h40608010

25、0120140160180200220CONTROL 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0h2h4h6h24h48h20406080100CONTROL 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 0.05,TWANOVA,p0.05,paired t-test0h2h4h6h24h48h-100001000200030004000500060

26、007000Control 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 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.

27、05,t-test GIK MI 血清血清 Amyloid A0h2h4h6h24h48h-1001020Control Baseline:47ng/ml Insulin Baseline:54 ng/ml*Increase in PAI-1(ng/ml)from baselineTime(hours)*p 0.05,TWANOVA.GIK-MI-血浆血浆 PAI-10h2h4h6h24h48h0200400600CONTROL INSULIN%Increase in P47 phox protein in MNC Time(hours)*p 0.05,TWANOVA,p0.05,t-test

28、,p 0.05,paired t-testGIK-MI-p47phox 亚单位亚单位0h2h4h6h8h16h24h48h0500100015002000CONTROL INSULIN*CK(U/L)Time(hours)*p 0.01,Log CK,TWANOVA GIK-MI-下壁下壁 CK0h2h4h6h8h16h24h48h-1000100200300400500CONTROL INSULIN CKMB(U/L)Time(hours)*p 0.01,Log CKMB,TWANOVA*GIK-MI-下壁下壁CKMBTime(hours)02462448Delta Change in Myoglobin(ng/mL)-300-200-1000100200300400controlinsulin P胰岛素治疗组肌球蛋白明显降低 避免 选择促衰老食物 我还要不要吃饭？葡萄糖葡萄糖大量营养大量营养 氧化应激和炎症氧化应激和炎症NF-k kBAP-1 Egr-1多度营养多度营养/肥胖肥胖胰岛素胰岛素TZDsNF-k kB AP-1 Egr-1抗氧化抗氧化抗炎症抗炎症致动脉粥样硬化致动脉粥样硬化致血栓形成致血栓形成抗动脉粥样硬化抗动脉粥样硬化抗血栓形成抗血栓形成新的思维新的思维氧化应激和炎症氧化应激和炎症