糖尿病血管疾病并发症.ppt

一、概述 （一）型糖尿病与胰岛素抵抗 绝大多数糖尿病患者为型糖尿病 （90以上） ，发生于中老年，涉及 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）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。 代谢异常综合征多伴有空腹血糖降 低。因此，目前糖尿病诊断的空腹血糖 阈值已经从140mg/dl降到126mg/dl。 胰岛素抵抗 加速动脉粥样硬化 临床糖尿病 高胰岛素血症 葡萄糖 耐受降低 高甘油三脂血症 与高密度脂蛋白 胆固醇降低 原发性 高血压 高胰岛素血症 肾小管重吸收钠 交感神经 胰岛素抵抗 脂肪酸氧化 乙酰CoA 胆固醇合 成 高血糖可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。 （四）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24倍) 中风(危险性提高410倍) 外周血管病(危险性提高710倍) 肾病 视网膜病 神经疾病和心肌病 （五）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 （六）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2040，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 (Advanced glycation end products ，AGEs ) 糖基氧化和氧化作用产生活性氧簇（ Reactive oxygen species，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(Maillard reaction)。 Maillard reaction是为了记念法国化 学家Louis Camille Maillard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） Eric J. Topol, et al. Receptor for AGE (RAGE) Mediates Neointimal Formation in Response to Arterial Injury. Circulation. 2003; 107(17): 2238 - 2243 A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 ） A B 胰岛素抵抗患者，糖化血红蛋白与左室重 量、 主动脉硬化相关。 Dimitrios A Stakos, Dara P Schuster1, Elizabeth A Sparks2, et al. Association between glycosylated hemoglobin, left ventricular mass and aortic function in nondiabetic individuals with insulin resistance European Journal of Endocrinology, 2007,Vol 157, Issue 1, 63-68 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 ） A B 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 Bucala R, Tracey KJ, Cerami A. Advanced glycosylation products quench nitric oxide and mediate defective endothelium-dependent vasodilatation in experimental diabetes. J Clin Invest 1991; 87:432-8. 3) AGEs修饰LDL LDL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 Bucala R, Mitchell R, Arnold K, et al. Identification of the major site of apolipoprotein B modification by advanced glycosylation end products blocking uptake by the low density lipoprotein receptor. J Biol Chem 1995; 270: 10828-32. 4) AGEs作用于RAGE NF-kB激活 表达 ICAM-1 MCP-1 PAI-1 组织因子 VEGF VCAM-1 Jean-Luc Wautier, Ann Marie Schmidt. Protein Glycation A Firm Link to Endothelial Cell Dysfunction. Circulation Research. 2004;95（3）:233 Vlassara H, Fuh H, Donnelly T, et al. Advanced glycation end products promote adhesion molecule (VCAM-1, ICAM-1) expression and atheroma formation in normal rabbits. Mol Med 1995; 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 Shaw SS, Schmidt AM, Banes AK, et al. S100B-RAGE-mediated augmentation of angiotensin II-induced activation of JAK2 in vascular smooth muscle cells is dependent on PLD2. Diabetes 2003; 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 Cai Li* and Lu Caidagger ddagger Advanced Glycation End- Products Induce Connective Tissue Growth Factor- Mediated Renal Fibrosis Predominantly through Transforming Growth Factor -Independent Pathway. American Journal of Pathology. 2004; 165（6）:2033-2043 Wister 大鼠, 分为尾静脉注射PBS、RSA（100 mg/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 Jennifer L. Faulkner*, Lisa M. Szcykalski*, Fredyne Springer, et al. Origin of Interstitial Fibroblasts in an Accelerated Model of Angiotensin II-Induced Renal Fibrosis. American Journal of Pathology. 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 Yamagishi S, et al. Advanced glycation end product- induced apoptosis and overexpression of vascular endothelial growth factor and monocyte chemoattractant protein-1 in human-cultured mesangial cells. J Biol Chem 2002; 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诱导ROS生成， ROS介导AGEs的 有害影响。 1. ROS上调RAGE mRNA的水平，正反馈加强 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)激活,增加微血管内皮细胞中 VEGF基因转录,促血管平滑肌和结缔组织增生，促 动脉硬化及肾单位纤维化。 Yves Gorin, Karen Block, James Hernandez, et al. Nox4 NAD(P)H oxidase mediates hypertrophy and fibronectin expression in the diabetic kidney. 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。 Atsushi Konishi, Toru Aizawa, Amy Mohan, et al. Hydrogen Peroxide Activates the Gas6-Axl Pathway in Vascular Smooth Muscle Cells. J. Biol. Chem. 2004; Vol. 279, Issue 27, 28766-28770 过氧化氢激活血管平滑肌细胞中VEGF基 因转录。 3. ROS的其他多作用环节 Andrea M. Vincent, James W. Russell, Phillip Low， et al. Oxidative Stress in the Pathogenesis of Diabetic Neuropathy. Endocrine Reviews 2004；25 (4): 612-628 高糖血症致氧化应激，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-Luc Wautier, Ann Marie Schmidt. Protein Glycation A Firm Link to Endothelial Cell Dysfunction Circulation Research. 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。 Antonio Ceriello; Enrico Motz. Is Oxidative Stress the Pathogenic Mechanism Underlying Insulin Resistance, Diabetes, and Cardiovascular Disease? The Common Soil Hypothesis Revisited. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 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机制。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， 以减少糖尿病的发病。 氧化应激启动心肌纤维化 Manuela Aragno, Raffaella Mastrocola, Giuseppe Alloatti, et al. Oxidative Stress Triggers Cardiac Fibrosis in the Heart of Diabetic Rats. Endocrinology 2008,Vol. 149, No. 1 380-388 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 H H N N H H C N N H H 蛋白质糖基化过程 蛋白质、核酸 N N NH H H H C HCH O HCOH C=O HC HOCH HOCH HCOH HCOH HCOH HOCH HOCH HOCH HCOH HCOH HCOH HOCH H H HCOH H 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-Tsen Lin*, Yung-Zu Tseng*, and Kuo-Chu Chang*,1 Aminoguanidine Prevents Fructose-Induced Arterial Stiffening in Wistar Rats: Aortic Impedance Analysis Experimental Biology and Medicine 2004; 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。 Josephine M. Forbes1, Louis Teo Loon Yee1, Vicki Thallas1, et al. Advanced Glycation End Product Interventions Reduce Diabetes- Accelerated Atherosclerosis. Diabetes 2004; 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。 Markus Lassila, Kwee K. Seah, Terri J. Allen, et al. Accelerated Nephropathy in Diabetic Apolipoprotein E-Knockout Mouse: Role of Advanced Glycation End Products. J Am Soc Nephrol 2004; 15（8）:2125-2138 晚期糖基化终产物的作用Apo E基因敲除糖尿 病小鼠加速肾病的发病 本研究采用Apo E基因敲除(apo E-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/kg per d)治疗组或交联阻断剂ALT- 711(20 mg/kg per d)应用20周。用非糖尿病apo E- 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 apo E-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-Chu Chang1,*, Kwan-Lih Hsu2, Tsai-Fwu Chou3, et al. Aminoguanidine prevents age-related deterioration in left ventriculararterial coupling in Fisher 344 rats British Journal of Pharmacology 2004; 142(7):1099-1104 氨基胍防止Fisher 344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。 Subramaniam Pennathur , Yasuo Ido, Jozsef I. Heller,. et al Reactive Carbonyls and Polyunsaturated Fatty Acids Produce a Hydroxyl Radical-like Species. J. Biol. Chem., Vol. 280, Issue 24, 22706-22714, June 17, 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(tetramethel pyrazine)，现已可 人工合成。其化学结构式如下： 1. 国内外的相关研究 Lucy B. Esberg 和 Jun Ren. The Oxygen Radical Generator Pyrogallol Impairs Cardiomyocyte Contractile Function Via a Superoxide and p38 MAP Kinase-Dependent Pathway: Protection by Anisodamine and Tetramethylpyrazine. Cardiovascular Toxicology; 2004, Volume 4, Issue 4, pps. 375- 384