保护胰岛功能及促进胰岛再生临床治疗.ppt
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1、保护胰岛功能及促进胰岛再生临床治疗,唐 伟,内容,细胞的发育和正常胰岛素分泌2型糖尿病的胰岛素分泌缺陷细胞功能进行性丢失的影响因素临床干预对细胞的保护及再生作用,细胞的发育和正常胰岛素分泌,胰腺来源于胚胎时期胰腺背段和腹部胚芽。胰腺发育早期即有内分泌细胞的出现。胰岛细胞数量通过细胞增殖、增生以及凋亡、坏死或萎缩来维持动态平衡。,细胞的发育和正常胰岛素分泌,细胞分泌胰岛素的过程:葡萄糖转运子(GLUT)2将葡萄糖转运到细胞内ADP转化为ATP,关闭细胞膜上的钾离子通道膜电位发生变化,细胞膜钙离子通道开放,钙离子内流细胞内贮存胰岛素颗粒移到细胞膜上,并释放胰岛素,细胞的发育和正常胰岛素分泌,体内胰
2、岛素呈双相分泌:第一时相分泌快速,血糖升高后13min即开始,大约10min内恢复正常。主要生理作用是抑制糖生成,限制餐后血糖飘移和迟发的高胰岛素血症。第二时相胰岛素分泌缓慢,持续数小时,持续的时间和血糖水平升高程度相一致。,2型糖尿病的胰岛素分泌缺陷,胰岛细胞功能受损表现主要:胰岛素分泌量的缺陷:细胞数量减少功能障碍。胰岛素分泌质的缺陷:胰岛素原向胰岛素转化缺陷。胰岛素分泌时相缺陷:胰岛细胞功能异常是从胰岛素脉冲分泌受损发展至胰岛素分泌的第1时相消失,第2时相代偿性增高;失代偿期时,1相和2相分泌均下降,此时胰岛细胞功能只及原来的50;其后细胞功能逐渐衰竭至丧失。,2型DM患者对高碳水化合物
3、餐的胰岛素及胰高糖素反应,I胰岛素(U/ml),胰高糖素(g/ml),葡萄糖(mg/100 ml),2型糖尿病(n=12)*非糖尿病对照(n=11),150,0,140,90,360,80,240,60,时间(分钟),30,60,90,120,110,270,300,330,100,110,120,130,进餐,0,60,120,180,240,诊断之后的年限,2型DM患者细胞功能下降,Adapted from Levy J et al Diabet Med 1998;15:290296.,HOMA%beta,HOMA%敏感性,诊断之后的年限,0,0,40,60,80,20,2,4,6,0,4
4、0,60,20,0,2,4,6,Beta细胞功能,胰岛素敏感性,细胞功能进行性丢失及原因,UKPDS结果显示,无论采取何种治疗手段,糖尿病患者胰岛细胞功能均进行性丧失早期存在的IR和胰岛细胞功能异常受遗传因素影响细胞功能进行性下降葡萄糖毒性脂毒性炎症因子胰淀素,细胞功能进行性丢失的原因,葡萄糖毒性的产生机制:GLUT-2基因表达及活性下调。GK基因表达及活性下调。PKC活性降低。PDX-1基因表达减少。胰岛素原/胰岛素比例增高。ROS增加。胰岛细胞凋亡增加:Bax、Bad、Bid、Bik等过度表达。,细胞功能进行性丢失的原因,脂毒性作用 线粒体相关途径:ATP含量及ATP/ADP比例减低,丙酮
5、酸脱氢酶(PDH)活性降低和解偶联蛋白-2(UCP-2)过表达,GSIS及线粒体葡萄糖氧化受损。内质网应激:FFA启动内质网应激,生长抑制和DNA损害的基因153、天门冬氨酸特异性半胱氨酸蛋白水解酶超家族(Caspase)占主导地位,诱导细胞凋亡。PPAR途径:UCP-2蛋白过表达,ATP/ADP水平降低。蛋白激酶途径:PKB的磷酸化活性降低,细胞凋亡增加。PKC-信号转导途径也参与了FFA诱导的细胞凋亡。,细胞功能进行性丢失的原因,脂毒性作用 转录因子途径:cAMP反应元件调控因子阻遏物(CREM-17X及ICER-1)mRNA水平明显升高,抑制第1时相的分泌。神经酰胺途径:胞质内脂酰辅酶A
6、增多,软脂酰辅酶A与丝氨酸在丝氨酸神经酰胺转移酶(SPT)的催化下合成神经酰胺,激活核因子NF-B而上调iNO,NO源性自由基生成增加,使DNA受损而引发凋亡。氧化应激途径:FFA介导激活NF-B,增加ROS形成及减少谷胱甘肽有关。激素敏感性脂肪酶(HSL)过表达:HSL通过PPAR及其他转录因子提供脂质体配基,进而改变UCP-2等基因表达介导细胞的脂毒性作用。,细胞功能进行性丢失的原因,炎症因子作用2型糖尿病是一种炎症性疾病。胰岛素抵抗患者血浆炎症因子如TNF-和IL-6浓度升高,抑制胰岛素信号转导干扰胰岛素抗炎作用。血清炎症标志物C反应蛋白(CRP)的升高可能与糖尿病大血管病变动脉粥样硬化
7、的发生密切相关。,细胞功能进行性丢失的原因,胰淀素、胰岛淀粉样蛋白沉积胰腺淀粉样蛋白沉积是2型糖尿病胰腺特征性的病理改变,也是造成2型糖尿病胰岛细胞数量减少的主要原因之一。胰岛淀粉样蛋白沉积物的主要成分是胰岛淀粉样多肽,即胰淀素(Amylin)。当胰淀素前体呈不当比例分泌时,该区域与细胞基底膜的乙酰肝素硫酸蛋白多糖结合,诱导胰淀素前体构象发生改变,形成片层结构并逐渐增多,从而发生淀粉样蛋白沉积。,细胞功能进行性丢失的原因,胰淀素、胰岛淀粉样蛋白沉积激活凋亡信号蛋白 导致细胞膜受损 干扰钙离子调节 诱导氧化应激和内质网应激 影响凋亡相关基因的表达,内容,细胞的发育和正常胰岛素分泌2型糖尿病的胰岛
8、素分泌缺陷 细胞功能进行性丢失的影响因素临床干预对细胞的保护及再生作用,临床干预对beta细胞的保护及再生作用,短期胰岛素强化治疗细胞K通道开放剂抗凋亡药物AminoguanidineIncretin mimetics and enhancers Thiazolidinediones 其他药物ACEI/ARB那格列奈/瑞格列奈,对T2DM的短期胰岛素强化治疗,2型糖尿病患者应快早使血糖达到理想控制水平,缓解高糖毒性和脂毒性,抑制炎症反应,使细胞功能得到最大程度的恢复。胰岛素是作用最强的降糖药物,可使任何程度高血糖得到有效控制,最大程度解除糖毒性影响。,对T2DM的短期胰岛素强化治疗,胰岛素治疗
9、期间使胰岛细胞保持于休整状态,减轻残存细胞的压力并促进其修复。胰岛素能抑制脂肪分解,减轻脂毒性,抑制细胞因子和饱和脂肪酸引起的细胞凋亡,直接提高胰岛素的敏感性。胰岛素有直接的抗炎作用和抗动脉粥样硬化能力,包括抑制细ICAM-1和MCP-1、减少氧自由基形成、抑制转录因子NF-B、降低炎症标记物CRP水平等。,新诊断T2DM患者细胞功能,李延兵,翁建平等。中华医学杂志 2006,86(36):2537-2541,A:FPG6.1mmol/l(n48)B:7.0 mmol/lFPG9.0 mmol/l(n=125)C:9.0 mmol/lFPG11.1 mmol/l(n=130)D:FPG11.1
10、 mmol/l(n=97),A,B,C,D,A,B,C,D,-cell dysfunction,Hyperglycemia(“glucose toxicity”),Elevated Lipids(“lipotoxicity”),Amyloid fibrillisationand deposition,Pro-inflammatory cytokines and oxidative stress,Increasedb-cell apoptosis,Reducedb-cell mass,ImpairedInsulin secretion,ImpairedProinsulin processing,
11、Progressive loss of-cell function is multifactorial,短期胰岛素泵强化治疗对新诊断T2DM 长期效果诱导血糖长期缓解,138例新诊断的2型糖尿病患者12例原发失效,126例 完成试验男性78例,女性48例,年龄 48.611.7 岁,BMI 25.13.7 Kg/m2 FBG13.3 4.4mmol/L,PBG18.7 6.1mmol/L GHbA1C10.0 2.2%胰岛素泵治疗2周,控制标准FBG6.1mmol/l,PBG(2h)8.0mmol/l随后停用胰岛素,仅采用饮食控制和运动治疗IVGTT测定胰岛细胞功能,Induction of
12、Long-term Glycemic Control in Newly Diagnosed Type 2 Diabetic Patients Is Associated With Improvement of-Cell Function,李延兵 许雯 翁建平等 Diabetes Care 2004;27:25972602,Induction of Long-term Glycemic Control in Newly Diagnosed Type 2 Diabetic Patients Is Associated With Improvement of-Cell Function,(%),李延
13、兵 许雯 翁建平等 Diabetes Care 2004;27:25972602,Figure1.The comparison of-cell function before and after CSII between the remission(n=32)and nonremission(n=36)groups.*P0.05.,Induction of Long-term Glycemic Control in Newly Diagnosed Type 2 Diabetic Patients Is Associated With Improvement of-Cell Function,李
14、延兵 许雯 翁建平等 Diabetes Care 2004;27:25972602,不同治疗方法对细胞体积的影响,细胞体积(%),Diabetes 2003;52:102-110,胰岛素注射比口服降糖药及饮食控制对细胞体积和分泌胰岛素功能的保存更加有效!,胰岛素强化治疗对新诊断2型糖尿病患者细胞功能和血糖控制的影响:多中心、随机、平行组研究,翁建平李延兵许雯 时立新 朱大龙 周智广田浩明罗佐杰严励曾龙驿杨立勇 等 Lancet 2008,三种干预方式治疗后Homa值显著改善,HOMA-B,HOMA-IR,治疗前后比较各组 P 均小于 0.05,翁建平李延兵许雯 时立新 朱大龙 周智广田浩明罗佐
15、杰严励曾龙驿杨立勇 等Lancet 2008,三种干预方式同样有效改善AIR,翁建平李延兵许雯 时立新 朱大龙 周智广田浩明罗佐杰严励曾龙驿杨立勇 等Lancet 2008,血糖达标率和达标时间差异,达标定义:FPG6.1mmol/L,2hPG8.0mmol/L,达标率(%),达标时间(天),10987654321,97.1%,5.6,9.3,翁建平李延兵许雯 时立新 朱大龙 周智广田浩明罗佐杰严励曾龙驿杨立勇 等Lancet 2008,0,5,10,15,20,25,30,CSII,MDI,OHA,治疗前,治疗后,p0.05,%,CSII改善胰岛素分泌质量优于OHA,0,2,4,6,8,10
16、,12,CSII,MDI,OHA,%,PI/IRI,PI/IRI,翁建平李延兵许雯 时立新 朱大龙 周智广田浩明罗佐杰严励曾龙驿杨立勇 等Lancet 2008,胰岛素治疗组1年缓解率更高?,26.7%,44.9%,51.1%,缓解率,翁建平李延兵许雯 时立新 朱大龙 周智广田浩明罗佐杰严励曾龙驿杨立勇 等Lancet 2008,1年时胰岛素组AIR保持更好,翁建平李延兵许雯 时立新 朱大龙 周智广田浩明罗佐杰严励曾龙驿杨立勇 等Lancet 2008,25周强化治疗(CSII、MDI、口服降糖药),解除高糖毒性,翁建平李延兵许雯 时立新 朱大龙 周智广田浩明罗佐杰严励曾龙驿杨立勇 等Lanc
17、et 2008,胰岛素从多方面保护b细胞功能,b-cell dysfunction,Hyperglycemia(“glucose toxicity”),Elevated Lipids(“lipotoxicity”),Amyloid fibrillisationand deposition,Pro-inflammatory cytokines and oxidative stress,Increasedb-cell apoptosis,Reducedb-cell mass,ImpairedInsulin secretion,ImpairedProinsulin processing,细胞ATP敏
18、感的K通道调节,葡萄糖刺激细胞胰岛素分泌的作用机理:葡萄糖进入胰岛细胞内,在线粒体内氧化代谢,使ATP和ADP的比例发生变化,促使ATP依赖的钾通道关闭钾外流减少,导致细胞膜去极化电压依从性钙通道开放,导致胞外钙的内流,最终使胞内胰岛素颗粒排出胞外SUR与ATP依赖的钾通道相偶联,磺脲类与SUR结合后通过阻断钾通道,以相同的机理促进胰岛素的分泌。,细胞ATP敏感的K通道调节,钾通道开放剂Tifenazoxide(NN414)对细胞上Kir6.2/SUR1钾通道亚型具有选择性。避免非选择性钾通道开放剂如二氮嗪的心血管副作用。使钾通道的关闭作用减弱,关闭的钾通道短暂开放。缓解高胰岛素血症,使细胞得
19、以休息。,抗凋亡药物,1.Aminoguanidine2.Incretin mimetics and enhancers3.Thiazolidinediones(TZDs),2型糖尿病治疗的新靶点肠促胰素及类似物,Incretin mimetics and enhancers,Effect of incretin(GLP-1)and incretin mimetics in-cellsGLP-1 receptor agonists:-Exenatide/LiraglutideDipeptidyl peptidase-IV(DPP-IV)inhibitors(enhancers):-Sitagl
20、iptin(MK-0431)/Vildagliptin(LAF-237),*,*,*,*,*,*,*,2型糖尿病患者餐后GLP-1水平下降,20,15,10,5,0,0,60,120,180,240,时间(min),进餐,GLP-1(pmol/L),Mean SE;N=54;*T2DM和NGT组的差别p.05。Toft-Nielsen M,et al.J Clin Endocrinol Metab.2001;86:3717-3723.,两种主要的肠促胰素的比较,Drucker DJ.Diabetes Care.2003;26:2929-2940.,GLP-1在人体中的效用:肠促胰素调节血糖的作
21、用机制,促进饱胀感降低食欲,细胞:增强葡萄糖依赖的胰岛素分泌,肝脏:胰高糖素水平下降减少肝糖输出,细胞:抑制餐后胰高糖素分泌,胃:帮助调节胃排空,Adapted from Flint A,et al.J Clin Invest.1998;101:515-520;Adapted from Larsson H,et al.Acta Physiol Scand.1997;160:413-422;Adapted from Nauck MA,et al.Diabetologia.1996;39:1546-1553;Adapted from Drucker DJ.Diabetes.1998;47:159-
22、169.,进食促进GLP-1分泌,2型糖尿病患者中停止输注GLP-1后血糖快速上升,血糖(mmol/L),时间(小时),0,2,4,6,8,10,12,14,16,24,2,4,6,8,10,12,14,22,16,早餐,午餐,点心,输注GLP-1 停止GLP-1 输注,N=14;Only data of patients with T2DM shown.Rachman J,et al.Diabetologia.1997;40:205-211.,-1,0,1,3,4,6,2,5,300,250,200,150,100,50,0,0,GLP-1可降低磺脲类药物继发性失效后的2型糖尿病患者血糖,M
23、ean SEM;N=10;*安慰剂与GLP-1组相比p.0001;注意胰岛素数据所用的单位刻度不同。Nauck MA,et al.Diabetes Care.1998;21:1925-1931.,-1,0,1,2,3,4,5,6,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,血糖(mmol/L),胰岛素(pmol/L),IV GLP-1 或安慰剂,IV GLP-1或安慰剂,GLP-1,安慰剂,时间(小时),时间(小时),*,磺脲类和GLP-1对大鼠胰岛素分泌的作用比较(体外),150,100,50,1000,750,500,250,0,*,*,*,磺脲类,GLP-1,Mean S
24、EM;数据用与5 mmol/L葡萄糖的对照组平均值相比刺激作用的%表示;*药物与对照相比p.05;GLP-1与磺脲类药物相比p.05。Hargrove DM,et al.Metabolism.1996;45:404-409.,安慰剂,刺激%,刺激%,胰岛的胰岛素分泌反应5 mmol/L 葡萄糖,胰岛的胰岛素分泌反应15 mmol/L葡萄糖,0,6周持续输注GLP-1可改善 细胞功能,GLP-1组,生理盐水组,C-肽(pmol/L),0,100,200,300,400,500,600,700,GLP-1组中,胰岛素敏感性升高77%(p=.002),p=.006,2型糖尿病患者,第0周,第6周,M
25、ean SE;N=19;变化值的组间差别 p=.02.Zander M,et al.Lancet.2002;359:824-830.,大鼠糖尿病模型中GLP-1 激活 细胞新生,未经处理的糖尿病大鼠,GLP-1组,7天龄大鼠的胰岛素免疫组化,Tourrel C,et al.Diabetes.2002;51:1443-1452.,对照组,GLP-1 有助于维护人胰岛的正常形态,胰岛在无GLP-1的培养基中培养5天后组织结构消失到第5天,45%的在对照培养基中培养的胰岛失去三维结构而含GLP-1培养基中培养的胰岛在第5天仅15%的胰岛失去三维结构(与对照相比p.01),Farilla L,et a
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