血管疾病并发症课件

糖尿病血管并发症 一 概述 一 糖尿病与代谢异常综合征胰岛素抵抗通常先于 型糖尿病出现 而且常伴有其他危险因素 血脂异常 高血压和促凝因子激活 即代谢异常综合征 二 胰岛素抵抗和动脉粥样硬化关系胰岛素抵抗脂肪酸 氧化乙酰CoA胆固醇合成高血糖诱导线粒体产生过多超氧阴离子 促进脂质过氧化 增加一氧化氮 NO 与超氧阴离子作用生成OONO 同时降低NO 使载脂蛋白糖化 如ApoE LDL清除障碍 三 糖尿病血管病变密切相关的并发症冠心病 患病危险性提高2 4倍 中风 危险性提高4 10倍 外周血管病 危险性提高7 10倍 肾病视网膜病神经疾病和心肌病 四 糖尿病并发动脉粥样硬化的概况 糖尿病患者的死因有80 是动脉粥样硬化症 75 由于冠状动脉粥样硬化症 25 由于脑血管或外周血管疾病糖尿病并发症的住院治疗患者中75 以上是因为动脉粥样硬化症目前 诊断患有 型糖尿病的患者中超过50 患有冠心病 五 糖尿病并发肾病的概况未治疗的2型糖尿病病人 有明显蛋白尿者高达20 40 其中20 的病人将在二十年内发展成晚期肾病 糖尿病肾病以肾小球基底膜的增厚为特点 最终进展为肾小球硬化及肾功能丧失 二 糖尿病血管病变发生的可能机制血浆蛋白和动脉血管壁蛋白的糖基化和进一步糖基化形成的非酶晚期糖基化终产物 Advancedglycationendproducts AGEs 糖基氧化和氧化作用产生活性氧簇 Reactiveoxygenspecies ROS 促凝血状态胰岛素抵抗和高胰岛素血症激素 生长因子和细胞因子促进的血管平滑肌细胞增生和泡沫细胞形成 一 晚期糖基化终产物 AGEs 的作用动脉粥样硬化的主要临床表现为冠心病 约70 的2型糖尿病人死于冠心病 传统的危险因素包括高脂血症 高血压 吸烟 肥胖 缺乏锻炼和阳性家族史 这些危险因素在糖尿病人中有一定的升高 但糖尿病特异性的危险因素应该是除此以外的一些因素 上世纪 几项前瞻性研究显示高血糖本身就很明显的预示着冠心病 在新诊断的2型糖尿病病人中 糖化血红蛋白高达三倍者 十年后心血管发病增长了三倍 最近发现 心梗和冠状动脉疾病的发生率与餐后高血糖水平相关 目前认为 餐后高血糖致病的主要途径是诱导产生AGEs AGEs的形成AGEs形成于梅拉德氏反应 Maillardreaction Maillardreaction是为了记念法国化学家LouisCamilleMaillard在1912年发现氨基酸与糖共加热变褐色的反应而命名 该反应为糖分子或乙醛中的酮基与蛋白质中的氨基之间的非酶促反应 AGEs形成过程 2 AGEs参与糖尿病血管损伤的证据2型糖尿病肾病肾动脉切片 免疫组化显示肾动脉壁中有AGEs沉积 棕色 EricJ Topol etal ReceptorforAGE RAGE MediatesNeointimalFormationinResponsetoArterialInjury Circulation 2003 107 17 2238 2243A片正常鼠颈动脉切片 内膜及中层无明显AGEs沉积 免疫组化 B片为糖尿病鼠颈动脉切片 内膜及中层有明显AGEs沉积 褐色 AB A片 非糖尿病肾切片 肾小球血管中无AGEs沉积 免疫组化 B片 糖尿病患者肾切片 肾小球血管中有明显AGEs沉积 棕色 AB 糖尿病肾组织切片 肾小球血管及肾小球内新月体有明显AGEs沉积 免疫组化 深棕色为阳性信号 3 AGEs致大血管损伤的基本机制1 大分子交联物AGEs在动脉壁内的沉积 降低脉管的弹性2 AGEs灭活内皮源性NO血管扩张缺陷BucalaR TraceyKJ CeramiA Advancedglycosylationproductsquenchnitricoxideandmediatedefectiveendothelium dependentvasodilatationinexperimentaldiabetes JClinInvest1991 87 432 8 3 AGEs修饰LDLLDL清除正常ApoB E可与LDL受体和LDL受体相关蛋白结合 糖化ApoB E不能结合LDL受体BucalaR MitchellR ArnoldK etal IdentificationofthemajorsiteofapolipoproteinBmodificationbyadvancedglycosylationendproductsblockinguptakebythelowdensitylipoproteinreceptor JBiolChem1995 270 10828 32 4 AGEs作用于RAGENF kB激活表达ICAM 1MCP 1PAI 1组织因子VEGFVCAM 1Jean LucWautier AnnMarieSchmidt ProteinGlycationAFirmLinktoEndothelialCellDysfunction CirculationResearch 2004 95 3 233VlassaraH FuhH DonnellyT etal Advancedglycationendproductspromoteadhesionmolecule VCAM 1 ICAM 1 expressionandatheromaformationinnormalrabbits MolMed1995 1 447 56 5 AGEs与RAGE交互作用血管紧张素II诱导的平滑肌细胞增殖ShawSS SchmidtAM BanesAK etal S100B RAGE mediatedaugmentationofangiotensinII inducedactivationofJAK2invascularsmoothmusclecellsisdependentonPLD2 Diabetes2003 52 2381 8 4 AGEs致肾损伤的基本机制1 AGEs的直接作用2 刺激结缔组织生长因子和转化生长因子 1表达 促进结缔组织增生 致肾纤维化CaiLi andLuCaidaggerddaggerAdvancedGlycationEnd ProductsInduceConnectiveTissueGrowthFactor MediatedRenalFibrosisPredominantlythroughTransformingGrowthFactor IndependentPathway AmericanJournalofPathology 2004 165 6 2033 2043 Wister大鼠 分为尾静脉注射PBS RSA 100mg kg 和AGE RSA 100mg kg 6周 肾小球中纤维结合素 FN 和4型胶原表达的变化 肾小球中转化生长因子 1 TGF 1 和结缔组织生长因子 CTGF 表达的变化 3 刺激血管紧张素 II增加 加速肾间质纤维化JenniferL Faulkner LisaM Szcykalski FredyneSpringer etal OriginofInterstitialFibroblastsinanAcceleratedModelofAngiotensinII InducedRenalFibrosis AmericanJournalofPathology 2005 167 1193 1205 4 诱导细胞凋亡和VEGF表达5 刺激肾小球系膜细胞中单核细胞化学趋化因子 1 MCP 1 表达 促进MCP 1在间质细胞中分泌 导致糖尿病肾病的启动YamagishiS etal Advancedglycationendproduct inducedapoptosisandoverexpressionofvascularendothelialgrowthfactorandmonocytechemoattractantprotein 1inhuman culturedmesangialcells JBiolChem2002 277 20309 15 二 活性氧簇 ROS 的作用在促进糖尿病血管病变及糖尿病肾病中 AGEs与ROS互为因果 加速糖尿病并发症的进展 AGE RAGE能诱导ROS生成 ROS又能介导AGEs的有害影响 1 ROS可上调RAGEmRNA的水平 正反馈地加强AGE的作用 2 ROS通过有丝分裂原活化蛋白激酶 MAPK 途径的核因子 B NF B 的激活 增加微血管内皮细胞中VEGF基因的转录 促血管平滑肌和结缔组织增生 促进动脉硬化及肾单位的纤维化 YvesGorin KarenBlock JamesHernandez etal NAD P Hoxidasemediateshypertrophyandfibronectinexpressioninthediabetickidney J Biol Chem 2005 10 1074 jbc M502412200辅酶II氧化酶产生活性氧介导糖尿病肾病的肾单位肥大和肾单位表达纤维结合素 AtsushiKonishi ToruAizawa AmyMohan etal HydrogenPeroxideActivatestheGas6 AxlPathwayinVascularSmoothMuscleCells J Biol Chem 2004 Vol 279 Issue27 28766 28770过氧化氢激活血管平滑肌细胞中VEGF基因的转录 3 ROS的其他多作用环节 AndreaM Vincent JamesW Russell PhillipLow etal OxidativeStressinthePathogenesisofDiabeticNeuropathy EndocrineReviews2004 25 4 612 628高糖血症可致氧化应激 活性氧簇损伤蛋白 降低其生物活性 损害能量代谢 细胞信号转导 运输功能等 最终导致细胞死亡 Jean LucWautier AnnMarieSchmidt ProteinGlycationAFirmLinktoEndothelialCellDysfunctionCirculationResearch 2004 95 3 233 在内皮细胞 AGEs与RAGE结合诱导细胞粘附分子 组织因子 细胞因子如IL 6和单核细胞趋化蛋白 1等的表达 AGEs通过RAGE充分发挥其效应是产生活性氧 AntonioCeriello EnricoMotz IsOxidativeStressthePathogenicMechanismUnderlyingInsulinResistance Diabetes andCardiovascularDisease TheCommonSoilHypothesisRevisited Arteriosclerosis Thrombosis andVascularBiology 2004 24 5 816氧化应激是导致胰岛素抵抗 糖尿病和心血管疾病的主要发病机制 认为胰岛素抵抗 糖尿病伴有氧化应激 而活性氧是胰岛素抵抗伴有的内皮细胞功能障碍 最终导致明显的糖尿病和心血管疾病的发病 认为治疗心血管疾病的药物如钙通道阻滞剂 血管紧张素转换酶 ACE 抑制剂 血管紧张素1 AT 1 受体阻断剂等的原因在于药品均有细胞内抗氧化活性 结果可减少糖尿病的发病 三 糖尿病血管并发症的防治策略 一 抗糖基化1 作用机理阻断糖与蛋白等生物大分子功能物质的联结 如氨基胍 维生素B6等可试用于糖尿病并发症的防治 氨基胍的分子结构式HHNNHHCNNHH 蛋白质糖基化过程蛋白质 核酸NNN HHHHCH C HOH C OHC OH CHO C HHO C HH C OHH C OHH C OHHO C HHO C HHO C HH C OHH C OHH C OHHO C HHHH C OHH解链葡萄糖 氨基胍的抗糖基化 抗交联作用 2 近年的相关研究Yi TsenLin Yung ZuTseng andKuo ChuChang 1AminoguanidinePreventsFructose InducedArterialStiffeninginWistarRats AorticImpedanceAnalysisExperimentalBiologyandMedicine2004 229 10 1038 1045氨基胍防止果糖诱导的Wistar大鼠的动脉硬化 主动脉阻抗分析发现氨基胍可能通过抑制果糖源性晚期糖基化终产物的形成而防止果糖引起的Wistar大鼠的动脉硬化改变 JosephineM Forbes1 LouisTeoLoonYee1 VickiThallas1 etal AdvancedGlycationEndProductInterventionsReduceDiabetes AcceleratedAtherosclerosis Diabetes2004 53 7 1813 1823 抑制晚期糖基化终产物形成减少糖尿病促成的动脉硬化 应用链脲佐菌素诱导的糖尿病apoE基因缺陷小鼠20只 给予AGEs交联阻断剂ALT 711 或AGEs形成抑制剂氨基胍 AG 20周 结果发现用ALT 711组大鼠动脉硬化斑块的面积减少30 用氨基胍组减少40 且斑块明显变薄 糖尿病也伴随主动脉总胶原尤其是胶原I III和IV的积聚 并有纤维化细胞因子 转换生长因子 和结缔组织生长因子及细胞内 平滑肌肌动蛋白增加 在两糖尿病治疗组均可见这些因素减少的变化 MarkusLassila KweeK Seah TerriJ Allen etal AcceleratedNephropathyinDiabeticApolipoproteinE KnockoutMouse RoleofAdvancedGlycationEndProducts JAmSocNephrol2004 15 8 2125 2138晚期糖基化终产物的作用 ApoE基因敲除糖尿病小鼠加速肾病的发病本研究采用ApoE基因敲除 apoE KO 链脲佐菌素糖尿病小鼠模型 分为阳性对照组 AGEs抑制剂氨基胍 1g kgperd 治疗组或交联阻断剂ALT 711 20mg kgperd 应用20周 用非糖尿病apoE KO小鼠作对照 发现两治疗组胶原及转化生长因子 1的表达 平滑肌肌动蛋白免疫染色 巨噬细胞的渗出和血浆及肾的AGEs表达均被削弱 糖尿病apoE KO小鼠的肾损害加速 抑制肾内AGEs的积聚则可减轻这些损害 Kuo ChuChang1 Kwan LihHsu2 Tsai FwuChou3 etal Aminoguanidinepreventsage relateddeteriorationinleftventricular arterialcouplinginFisher344ratsBritishJournalofPharmacology2004 142 7 1099 1104氨基胍防止Fisher344大鼠左心室与动脉衔接处随年龄发生的退行性变发现氨基胍防止大鼠左室动脉联合与年龄相关的退化 SubramaniamPennathur YasuoIdo JozsefI Heller etalReactiveCarbonylsandPolyunsaturatedFattyAcidsProduceaHydroxylRadical likeSpecies J Biol Chem Vol 280 Issue24 22706 22714 June17 2005本研究采用高糖所致的氧化应激时羟自由基引起脂肪酸过氧化 蛋白质损伤的灵长类模型 发现氨基胍能明显减少体内的脂质过氧化产物和糖基化的蛋白产物 二 抗氧化某些抗氧化酶 还原活性的物质或维生素及活血化淤 消炎类中药 1999年 国内研究披露 活血化淤药川芎嗪可增加血管内皮细胞构建型一氧化氮合酶 cNOS 的合成 并有减少糖尿病并发症的应用报道 有关中药方面的研究 目前尚未查到国外的相应报道 川芎嗪是从伞形科藁本属植物川芎根茎中提取分离的生物碱单体 其化学结构为四甲基吡嗪 tetramethelpyrazine 现已可人工合成 其化学结构式如下 1 国内外的相关研究LucyB Esberg和JunRen TheOxygenRadicalGeneratorPyrogallolImpairsCardiomyocyteContractileFunctionViaaSuperoxideandp38MAPKinase DependentPathway ProtectionbyAnisodamineandTetramethylpyrazine CardiovascularToxicology 2004 Volume4 Issue4 pps 375 384发现川芎嗪通过抗氧化具有保护心肌作用 冉兴无 等 中国循证医学杂志2004Vol 4No 6P 393 397研究认为 TMP对治疗糖尿病周围病变可能有一定疗效 但由于尚缺乏高质量的证据支持 TMP治疗DPN的疗效还需进行更多高质量的随机对照试验才能得出肯定性结论 曾素耘 樊素璇 蒋小青 川芎嗪对妊娠高血压综合征患者脐静脉内皮细胞粘附分子表达的抑制作用 中华妇产科杂志 2000 Vol 35No 5P 282 284研究发现 应用川芎嗪 可抑制ICAM 1 VCAM 1的升高 对妊高征的防治有一定作用 2 我们的发现川芎嗪与氨基胍联合应用结果 1 明显增敏胰岛素作用 降低血糖 降低糖化血清蛋白含量 2 抑制外周血白细胞iNOS mRNA与ecNOS mRNA表达 以抑制iNOS mRNA表达作用强大 高果糖大鼠外周血白细胞ecNOS mRNA表达的变化 A 高糖饮水1个月大鼠外周血白细胞ecNOS mRNA表达 1000 B 高糖饮水2个月大鼠外周血白细胞ecNOS mRNA表达 1000 C 高糖饮水6个月用药3个月大鼠外周血白细胞ecNOS mRNA表达 1000 高糖大鼠外周血白细胞iNOS mRNA的表达 1B 高糖饮水2月大鼠外周血白细胞iNOS mRNA的表达 1000 1C 高糖饮水3月大鼠外周血白细胞iNOS mRNA的表达 1000 1D 高糖饮水6月用药3个月大鼠外周血白细胞iNOS mRNA的表达 1000 3 糖尿病大鼠外周血白细胞PI 3KP85 亚单位mRNA表达降低 应用川芎嗪与氨基胍可改善胰岛素信号PI 3KmRNA表达 A 正常对照 B 糖尿病对照 C 用药1月 D 用药3月 AB CD 4 糖尿病大鼠外周血白细胞IGF 1mRNA表达降低 应用川芎嗪与氨基胍可改善IGF 1mRNA表达 A 正常对照 B 糖尿病对照 C 用药1月 D 用药3月 AB CD 5 糖尿病大鼠外周血白细胞TGF mRNA表达增加 川芎嗪与氨基胍使TGF mRNA表达降低 A 糖尿病对照 B 用药3月 AB 6 7月龄糖尿病大鼠 肾间质发生明显纤维化 川芎嗪与氨基胍能减轻肾间质纤维化 A 糖尿病对照 B 用药3月 AB 2004年获得发明专利 胰岛素抵抗发病机制研究 一 概述 型糖尿病与胰岛素抵抗糖尿病患者以 型糖尿病居多 90 以上 发生于中老年 多存在胰岛素介导的葡萄糖代谢障碍 胰岛素抵抗 或合并胰岛 细胞分泌胰岛素功能缺陷 二 胰岛素抵抗课题研究背景1 胰岛素信号途径 2 前期研究发现及其研究背景果糖喂养2月龄Wistar大鼠3个月复制出明显地胰岛素抵抗模型 空腹血糖 7 34 1 02 mmol L 空腹血浆胰岛素 46 21 3 62 mIU L 喂饲果糖6个月时该大鼠的死亡率高达45 5 10 22 同时 外周血白细胞PKC mRNA阳性细胞率 40 15 9 09 明显高于正常对照组 6 26 2 93 PI 3KmRNA 22 55 7 64 及IGF 1mRNA 25 55 6 54 阳性细胞率明显低于正常对照组 35 62 11 07 41 33 11 27 显示该胰岛素抵抗大鼠的IGF 1及PI 3K信号转录水平下调 PI 3KmRNA正常组 左 胰岛素抵抗组 右 PKC mRNA正常组 左 胰岛素抵抗组 右 IGF 1mRNA正常组 左 胰岛素抵抗组 右 胰岛素样生长因子 1信号 2003年 Holzenberger 1 发现胰岛素样生长因子 1受体 IGF 1R 杂合子基因敲除鼠Igf1r 的抗氧化应激能力明显增强 其平均寿命较同窝野生鼠延长26 HolzenbergerM DupontJ DucosB etal IGF 1receptorregulateslifespanandresistancetooxidativestressinmice Nature2003 421 6919 182 187Studiesininvertebrateshaveledtotheidentificationofanumberofgenesthatregulatelifespan someofwhichencodecomponentsoftheinsulinorinsulin likesignallingpathways1 2 3 ExamplesincludetherelatedtyrosinekinasereceptorsInR Drosophilamelanogaster andDAF 2 Caenorhabditiselegans thatarehomologuesofthemammalianinsulin likegrowthfactortype1receptor IGF 1R ToinvestigatewhetherIGF 1Ralsocontrolslongevityinmammals weinactivatedtheIGF 1Rgeneinmice Igf1r Here usingheterozygousknockoutmicebecausenullmutantsarenotviable wereportthatIgf1r miceliveonaverage26 longerthantheirwild typelittermates P 0 02 FemaleIgf1r micelive33 longerthanwild typefemales P 0 001 whereastheequivalentmalemiceshowanincreaseinlifespanof16 whichisnotstatisticallysignificant Long livedIgf1r micedonotdevelopdwarfism theirenergymetabolismisnormal andtheirnutrientuptake physicalactivity fertilityandreproductionareunaffected TheIgf1r micedisplaygreaterresistancetooxidativestress aknowndeterminantofageing TheseresultsindicatethattheIGF 1receptormaybeacentralregulatorofmammalianlifespan 2005年HiroshiKurosu 2 等在转基因实验研究中发现 Klotho基因过度表达小鼠 其Klotho表达产物 Klotho蛋白 通过与细胞膜受体结合 明显抑制胰岛素 胰岛素样生长因子 1 Ins IGF 1 信号并延寿 Science16September2005 Vol 309 no 5742 pp 1829 1833DOI 10 1126 science 1112766Prev TableofContents NextResearchArticlesSUPPRESSIONOFAGINGINMICEBYTHEHORMONEKLOTHOHiroshiKurosu 1MasayaYamamoto 1JeremyD Clark 1JohanneV Pastor 1AnimeshNandi 1PremGurnani 1OwenP McGuINness 3HirotakaChikuda 4MasayukiYamaguchi 4HiroshiKawaguchi 4IichiroShimomura 5YoshiharuTakayama 2JoachimHerz 2C RonaldKahn 6KevINP Rosenblatt 1MakotoKuro o1 AdefectINKLOTHOgeneexpressionINMICEacceleratesTHEdegenerationOFmultipleage sensitivetraits Here weshowthatoverexpressionOFKLOTHOINMICEextendslifespan KLOTHOproteINfunctionsasacirculatINgHORMONEthatbINdstoacell surfacereceptorandrepressesINtracellularsignalsOFINsulINandINsulIN likegrowthfactor1 IGF1 anevolutionarilyconservedmechanismforextendINglifespan AlleviationOFAGING likephenotypesINKLOTHO deficientMICEwasobservedBYperturbINgINsulINandIGF1signalINg suggestINgthatKLOTHO mediatedINhibitionOFINsulINandIGF1signalINgcontributestoitsanti AGINGproperties KLOTHOproteINmayfunctionasananti AGINGHORMONEINmammals MasayaYamamoto等进一步阐明Klotho蛋白可激活FoxOforkhead转录因子 抑制Ins IGF 1受体的自身磷酸化 依次降低胰岛素受体底物 IRS 1 2 及其相关的磷酯酰肌醇3激酶 PI 3K p85的磷酸化 使Ins IGF 1信号作用减弱 进而增加锰过氧化物歧化酶的表达 促进活性氧簇 reactiveoxygenspecies ROS 清除 从而产生抗衰老作用 J Biol Chem Vol 280 Issue45 38029 38034 November11 2005RegulationofOxidativeStressbytheAnti agingHormoneKlotho MasayaYamamoto JeremyD Clark JohanneV Pastor PremGurnani AnimeshNandi H