氧化应激与糖尿病大血管病变

格华止抑制AGE前体的生成（一）
CH3
格华止
CH3
N
C
NH
C
NH2
NH
NH
氨基来自百度文库 AGE的强力抑制剂
NH2
NH
C NH
NH2
Beisswanger PJ. Diabetes 1999; 48: 198-202
格华止抑制AGE前体的生成（二）
高血糖 2 型糖尿病 格华止≥1000mg/d vs. 对照组
p=0.011
发生率(每1000人的死亡)
12
发生率(每1000人的死亡)
12.7
20 20.6
NS
p=0.021
42%
9 10.3
36%
18.9 15 13.5 10
6
7.5
3
0
常规治疗 胰岛素 或磺脲类
格华止
5
常规治疗
胰岛素 格华止 或磺脲类
UKPDS Group. The Lancet. 1998;352:854-65.
葡萄糖 细胞膜
胞浆
↑葡萄糖
↑6－磷酸－葡萄糖
格华止
多元醇
线粒体
能量代谢 底物
↑6－磷酸－果糖 DAG ↑3－磷酸－甘油醛 甲基乙二醛 激活PARP
氨基己糖 PKC AGE
格华止
↓GAPDH
超氧阴离子 O2－ 1,3-DPG
格华止
DNA链断裂 DNA
胞核
Reusch Jane EB. J. Clin. Invest.112:986-988.
UKPDS研究: 格华止降低超重患者的卒中发生率
60 40
p=0.032
危险性减少%
20 0 -20
+14%
-40
- 41%
-60
UKPDS Group. The Lancet. 1998;352:854-65.
UKPDS：格华止改善2型DM患者生存率
15
糖尿病相关死亡
p=0.017 NS
25
全因死亡
Hayden MR, Tyagi SC. Cardiovascular Diabetology 2002, 1:3
ROS
内皮功能障碍
炎症介质生成
动 脉 粥 样 硬 化
大 血 管 并 发 症
格华止抗氧化应激的直接作用
格华止：抗氧化应激的首选
格华止抗氧化应激的作用机制：
• 直接抑制ROS的生成（不同与其他降糖药物独特之处） • 抑制AGE前体的生成 • 抑制高糖诱导的PKCβ2通路活化 • 提高血浆/组织的抗氧化活性
ROS用ESR分光镜测定；取材于牛主 动脉平滑肌细胞和内皮细胞。
Inoguchi T et al. Diabetes 2000; 49: 1939-1945.
氧化应激对动脉粥样硬化的作用
抗氧化能力下降 各种酶类功能异常 ↓ ： COX-1、eNOS ↑：NADH(P)H氧化酶 、髓过氧化物酶 炎症细胞被激活：单 核细胞等 基质金属蛋白酶激活 DNA损伤 细胞间连接异常 通透性增加
表中数值: 均值±标准差; TBARS: 硫代巴比妥酸反应物质; 果糖喂养4周, 格华止在3－4周时给药。 Srividhya S, et al. Asia Pacific Journal of Clinical Nutrition 2002 : 11(4);319-322
格华止提高抗氧化活性(二）
心肌梗死
20 18
因心梗死亡
10 8.3 8
p=0.01
NS
14.4 11
p=0.02
每1000患者年发病率
15
39%
每1000患者年发病率
50%
6 4.3 4 2 0
10
5
0
常规治疗
胰岛素 或磺脲类
格华止
常规治疗
格华止
UKPDS Group. The Lancet. 1998;352:854-65.
O2－↑与黄嘌呤氧化酶(XO)活性升高相关
60
50±33*
40 30 20 10 0
15±6
信号衰减率(/min)
50
r=0.78
XO(μU/ml)
对照
STZ鼠
血浆黄嘌呤氧化酶活性(μU/ml)
*P <0.01, 较对照升高3.3倍。
以ESR/自旋探针技术测定信号衰减率显示 O2-生成情况。
Matsumoto S et al. Free Radical Research 2003;37:767-772.
20min
HUVEC
10min
ROS↑
PKCβ2活化
格华止
(25 mM, 48hr)
2004 EASD abstract 32.
格华止提高抗氧化活性(一）
Wistar大鼠分为2组，分别喂食标准饮食和果糖2周，在第3周每组再随机分为2组，分别给 予格华止和作为对照。通过测量TBARS和脂质过氧化氢水平评估其肝脏的脂质过氧化程 度。
P值
NS NS NS NS
32% 42% 36% 39%
0.0023 0.017 0.011 0.01
20% 8% 21%
隐藏在糖尿病背后的危险
中心性 肥胖
高血压
２型 糖尿病
血脂 紊乱
其他
炎症反应
胰岛素抵抗
内皮 功能障碍
CVD
氧化应激
氧化还原稳态(redox homeostasis)
甲基乙二醛
交叉连接
158.4±44.2 vs. 189.3±38.7nmol/L 甲基乙二醛 16% (P=0.03)
AGE 形成
AGE
血管病变
Beisswanger PJ. Diabetes 1999; 48: 198-202
格华止抑制PKCβ2通路活化
高糖 (25 mM) H2O2 (500 mM)
Atalay M, Laaksonen DE. Journal of Sports Science and Medicine (2002) 1, 1-14 Inoguchi T et al. Diabetes 2000; 49:1939-1945.
糖脂毒性通过PKC通路生成ROS
主动脉平滑肌细胞
14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
降低抗氧化能力： • 通过糖化作用降低SOD、过氧化氢酶活性；
• 通过多元醇通路影响GSSG/GSH 的转化：抑制NADPH；
• 影响依赖于GSH的酶类：谷胱甘肽过氧化物酶 （GPx）。
Wiernsperger NF. Diabetes Metab 2003,29,579-85
Atalay M, Laaksonen DE. Journal of Sports Science and Medicine (2002) 1, 1-14
格华止
格列本脲
饮食治疗
健康个体
Gargiulo P. Diabetes/Metabolism Research and Reviews 2002;18(2):156 – 159. Hammes H-P. J Diabetes and its complications2003;17:16-19.
格华止抑制人内皮细胞生成ROS
UKPDS: 在超重患者中 格华止惟一被证实可降低大血管事件
格华止 强化治疗 危险性改变 * P 值
任何糖尿病相关终点 糖尿病相关死亡 全因死亡 心肌梗死
* 与常规治疗相比较
UKPDS Group. Lancet 1998; 352: 854-865
磺脲类/胰岛素 强化治疗 危险性改变 *
7%
2004年EASD报道：
– 链脲菌素糖尿病大鼠/Goto-Kakizaki大鼠：血浆脂质 过氧化物水平显著升高(2.3±1.3 vs. 5.3 ±0.8/ 4.6±0.2 vs.20.9 ±5.3 )。 – 格华止治疗8周使血浆抗氧化活性增加4倍(2.3±1.3 vs. 1.3 ±0.6, P<0.05 )。
↓ SERBP-1 表达 ↓ SERBP-1 活性 ↓ ACC活性
高脂毒性与氧化应激
• 氧化型LDL(oxLDL)：致动脉粥样硬化的主要成 分，诱导炎症反应和ROS生成； • FFA可导致内皮细胞PKC依赖性NAPDH氧化酶激 活，促进ROS生成； • TG和FFA活性代谢产物长链脂肪酰-辅酶A (LCACoA) 在非脂肪组织的堆积促使线粒体呼吸链产生 ROS。
格华止直接阻断ROS生成机制 ——抑制黄嘌呤氧化酶活性
0.19
黄嘌呤氧化酶(U/g prot) 0.186±0.024* 0.174±0.015
0.18 0.17 0.16 0.15 0.14 0.13 0.12 0.11 0.1 对照 安慰剂
0.127±0.085
0.139±0.032* 0.130±0.062*
葡萄糖 细胞膜 丙酮酸↑ 线粒体跨 膜电位↑
葡萄糖
胞浆 中间 产物
葡萄糖
6－磷酸－葡萄糖
多元醇
线粒体
能量代谢 底物
6－磷酸－果糖 3－磷酸－甘油醛
二酰基 甘油 甲基乙二醛
氨基己糖 PKC AGE
ROS生成系统 寿命延长 超氧阴离子 O2－
GAPDH
1,3-二磷酸甘油酸 激活PARP
DNA
1. 2. 3.
T0
T1
T2
*P <0.001; T0、T1、T2分别为格华止治疗 前、治疗后1个月和治疗后2个月。
Cosic V et al. Clin Chem Lab Med. 2001;39:818-821.
格华止直接阻断ROS生成
不同于其他降 糖药物的独特 作用机制
格华止
抑制黄嘌呤 氧化酶活性
O2－
格华止抑制血小板生成ROS
20004 EASD abstract 1254
格华止抗氧化应激的间接作用
——通过激活腺苷酸活化蛋白激酶 (AMPK) 介导其对糖脂代谢的作用
格华止对糖脂代谢的作用机制
SERBP：固醇调节因子结合蛋白； ACC：乙酰辅酶A羧化酶；
格华止
FAS：脂肪酸合成酶；
L-PK：L-丙酮酸激酶。
AMPK激活/磷酸化 AMPK依赖性
内皮细胞
14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
Spin清除率（1×10-2）
对照 100mg/dl
高糖 400mg/dl
棕榈酸 5×10-7mmol/L
Spin清除率（1×10-2）
与对照相比 P<0.01
与对照相比 P<0.01
对照 100mg/dl
高糖 棕榈酸 400mg/dl 5×10-7mmol/L
1O 2
O2-
OH H2O2 · LO· LOO· LOOH
GPx SOD GSH
H2O2酶 Vit A Vit E
Wiernsperger NF. Diabetes Metab 2003,29,579-85 Robertson RP, et al. Diabetes 2004;53:S119-S124
DNA链断裂 核
Reusch Jane EB. J. Clin. Invest.112:986-988. 2. Leverve XM et al. Diabete Metab 2003;29:6S88-6S94. 3. Hammes H-P. J Diabetes and its complications2003;17:16-19
Hayden MR, Tyagi SC. Cardiovascular Diabetology 2002, 1:3
高糖毒性与氧化应激
高糖血症诱导氧化应激的多条途径： • 高糖使线粒体呼吸链产生过多ROS，超出SOD的清除能力； • 高糖诱导eNOS 解偶联（uncoupling）；
• 葡萄糖自氧化。
氧化应激与糖尿病大血管病变
糖尿病的治疗目标与药物选择标准
• 治疗目标
– 控制血糖、保护胰岛、延 缓胰岛功能衰退； – 控制并发症（大血管并发 症、微血管并发症）。
• 药物选择标准：循证医学 证据最重要！
– 降糖效果佳； – 纠正代谢紊乱。 – 有效预防并发症。
UKPDS研究： 格华止降低心肌梗死和心梗死亡危险性
参数(nmol/mg 组织)
TBARS 脂质过氧化氢
对照
0.13±0.01 1.11±0.03
P<0.05
果糖
0.19±0.01 1.22±0.04
果糖＋格华止 (50mg/kg)
0.12±0.01 1.14±0.04
P<0.05 P=NS
对照＋格华止 (50mg/kg)
0.14±0.01 1.06±0.01
• 2004年EASD报道： – 在高糖(30 mM)、棕榈酸(100~250 μM)和AGEs作用下 ， 人脐静脉内皮细胞(HUVEC)生成ROS↑ (DCF方法 ，1hr) ，并呈剂量依赖性； – 格华止(1mM，预处理48小时) 可显著降低高糖、棕 榈酸和AGEs 诱导的ROS↑。
2004 EASD abstract 1254.
临床研究显示，ROS可导致血小板聚集增强，并可使炎症因子如PAI－1的释放增加，由此促进 平滑肌细胞增殖等动脉粥样硬化反应。而格华止可抑制血小板生成ROS。 O2-(nmol / 3×108 plts / min) 2.94±079 3.25±0.51
A 与B、C组相比, P<0.001; 1.25±0.35 0.93±0.21 A 与HS组相比, P=0.06, 无显著差异。