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研究背景: 中国2型糖尿病(type2 diabetes mellitus,T2DM)发病率位居全球之冠,2010年调查结果显示,我国18岁及以上成年人的2型糖尿病患病率为12.8%,约1.141亿[1]。流行病学资料显示:糖代谢障碍和高血压发病密切相关,高血压的发病率在T2DM人群中显著增高,T2DM患者并发高血压的机率为非T2DM患者的2.0-2.5倍,且T2DM患者比正常人群并发高血压的发病率高峰要早10年。较之单纯T2DM患者,T2DM伴高血压者更容易发生心肌梗死、脑血管意外(脑卒中、脑血栓等)及末梢大血管(动脉/静脉)疾病,晚期可加重毛细血管(例如视网膜)病变/肾脏功能衰竭等,36.5%~49.2%的T2DM患者伴有高血压[2],T2DM合并高血压在>70岁的高龄老年人群中的发病率可高达65.6%。T2DM长期可以引发肾脏、心脏及血管损害,使其病死率显著增加,为T2DM非高血压患者的1.6倍~4.9倍[3,4]。T2DM合并高血压患者往往伴随胰岛素抵抗(insulin resistance,IR)现象,而高血压患者又常存在空腹胰岛素水平升高即胰岛素抵抗现象,由此可见,T2DM和高血压二者的发病有着内在的密切联系,大量研究提示:胰岛素抵抗可能是 T2DM与高血压疾病发生、发展的共同发病基础,也是T2DM合并高血压发生的重要基础[5,6]。既然如此,能否应用一种能够改善胰岛素抵抗作用的药物,达到及治疗 T2DM又能够降低高血压呢?本研究的目的正是基于此,通过临床应用具有改善胰岛素抵抗作用的新型降糖药物吡格列酮,观察其对T2DM、特别是合并高血压患者的疗效及可能机制。 吡格列酮(pioglitazone)为噻唑烷二酮类(thiazolidinediones,TZDs)抗T2DM经典药物,属胰岛素增敏剂,其作用机制是高选择性地激动过氧化物酶体增殖物激活受体γ(peroxisome proliferators-activated receptorγ,PPARγ)。吡格列酮广泛应用于除心功能纽约心脏联合会(New York Heart Association,NYHA)Ⅲ级和Ⅳ级患者以外的T2DM患者[7]。其主要功能为抗脂解、保护胰岛β细胞、增加肌肉对葡萄糖(glucose, Glu)的摄取及肝糖原的释放[8]。同时可以有效改善避免全球目前广泛实施的对2型糖尿病患者传统的治疗方案所导致的血糖过度降低和体质量增加问题。国外的研究表明,噻唑烷二酮类药物也具有改善内皮细胞功能、降低患者动脉血压的作用[9]。临床试验PROactive研究进一步表明,吡格列酮可降低T2DM合并高血压患者非致死性心肌梗死以及脑卒中的发生[10-12]。吡格列酮作为目前临床广泛应用的胰岛素增敏剂类药物,在控制血糖的同时具有改善多种心血管危险因素的作用[13],但其对动脉粥样硬化(Atherosclerosis, AS)发展前期-血管内皮细胞损伤过程中的影响目前并不清楚[14]。 吡格列酮是否通过抑制血管慢性炎症及修复内皮细胞功能改善高血压水平?其对内皮细胞损伤的保护作用,是否和抑制TLR4(toll-like receptor4)/NF-κB(nuclear factor-κB)信号通路的激活和调节炎症因子表达相关?本研究拟通过经典的血管内皮炎症诱导因子内脂素(visfantin)在细胞水平构建内皮细胞损伤模型,探讨吡格列酮改善内皮细胞炎症损伤的作用机制,研究TLR4/NF-κB信号通路是否参吡格列酮干预内脂素诱导的内皮细胞损伤过程,为临床工作中更合理的应用吡格列酮药物治疗提供理论依据。 研究目的: 1.观察吡格列酮对老年2型糖尿病伴高血压患者的血糖、血压及炎性因子的影响,并比较吡格列酮和阿卡波糖两种经典降糖药物对T2DM合并高血压患者的疗效。 2.探讨吡格列酮在内脂素诱导人脐静脉内皮细胞(HUVECs)损伤模型中的保护作用,及其是否通过TLR4/NF-κB信号转导通路改善内皮细胞炎症损伤的过程。 研究方法: 第一部分:吡格列酮对T2DM合并高血压患者的血糖、血压等疗效观察 1.病例选择:入选2011年5月至2013年5月在第四军医大学西京医院老年病科住院的T2DM伴高血压患者300例。其中:男132例,女168例,年龄61~89岁。研究要求:该研究获得西京医院伦理委员会批准,研究人员需详细向参与人员及其法定代理人说明本次研究的方法、目的和意义,经参与人员或其法定代理人同意并签订知情同意书后,才能进入本研究实验阶段。 2.研究分组:随机分为三组,分别是吡格列酮组、阿卡波糖组及吡格列酮组联合阿卡波糖组,每组100例。 3.给药方法:吡格列酮15 mg,1次/d,早餐前服用;阿卡波糖50 mg,3次/d,餐前服用。 4.观察指标:所有病例记录治疗前和治疗后12周的收缩压(systolic blood pressure,SBP)、舒张压(diastolicblood pressure,DBP)水平,并检测糖化血红蛋白(glycated hemoglobin A1c,HbA1c)、血清肿瘤坏死因子α(TNF-α)、脂联素(adiponectin,APN)、胰岛素抵抗指数稳态模型(Homeostasis Model Assessment Insulin Resistance,HOMA-IR)、尿白蛋白排泄率( albumin excretion rate,AER)、左心室肥厚(left ventricular hypertrophy,LVH)、血清中内皮祖细胞(EPC)相关因子CD34及血管内皮生长因子受体2(VEGFR-2)、一氧化氮(NO)、一氧化氮合酶(NOS)等各项指标。 第二部分:吡格列酮对内脂素诱导内皮细胞损伤中内皮功能、炎性因子及TLR4/NF-κB信号通路的影响 1.建立人脐静脉内皮细胞(HUVECs)模型后,根据实验需要接种于24孔及96孔板中,使细胞同步化,然后即可进行下一步内脂素损伤模型的构建。 2.内脂素损伤内皮细胞模型的构建:实验分为4组:①对照组,HUVECs正常孵育24 h;②加入1×10?7mol/L浓度内脂素后,HUVECs孵育24 h;③加入l×10?6mol/L浓度内脂素后,HUVECs孵育24 h;④加入1×10?5mol/L浓度内脂素后, HUVECs孵育24 h。Western blotting检测HUVECs中检测各组细胞 Toll样受体4(TLR4)、细胞间黏附分子-1(ICAM-1)、NF-κB的抑制蛋白α抗体(IκB-α)的表达变化。根据实验结果选择最佳内皮细胞损伤模型的内脂素浓度进行下一步研究。 3.吡格列酮对受损内皮细胞模型的影响:①对照组:HUVECs正常孵育24 h;②内脂素损伤模型组:给予浓度为1×10?5 mol/L的内脂素预孵2 h,HUVECs孵育24 h;③吡格列酮低浓度干预组:1×10?5 mol/L的内脂素预孵2 h+10μmol/L的吡格列酮,HUVECs孵育24 h;④吡格列酮高浓度干预组:1×10?5 mol/L的内脂素预孵2 h+20μmol/L的吡格列酮,HUVECs孵育24 h;上述4个实验分组之中,分别行Western blotting检测HUVECs中检测各组细胞Toll样受体4(TLR4)、细胞间黏附分子-1(ICAM-1)、NF-κB的抑制蛋白α抗体(IκB-α)的表达变化。 研究结果: 第一部分:吡格列酮对T2DM合并高血压患者的血糖、血压等疗效观察。 1、治疗12周后,与阿卡波糖组比较,吡格列酮组和联合药物组在糖化血红蛋白(glycated hemoglobin A1c,HbA1c)、收缩压(systolic blood pressure,SBP)、舒张压(diastolicblood pressure,DBP)、脂联素(APN)、肿瘤坏死因子--α(TNF-α)及胰岛素抵抗指数稳态模型(Homeostasis Model Assessment Insulin Resistance, HOMA-IR)方面,差异有统计学意义(P<0.05,n=100)。吡格列酮组和联合药物组之间无统计学差异(P>0.05,n=100)。 2、治疗12周后,与阿卡波糖组比较,吡格列酮组和联合药物组的血尿素氮(blood urea nitrogen,BUN)、血肌酐(serum creatinine,SCr)较阿卡波糖组降低(P<0.05, n=100),白蛋白排泄率(albumin excretion rate,AER)和左心室肥厚(LVH)水平降低(P<0.05,n=100)。且各组治疗后与治疗前BUN、SCr、AER和LVH比较,差异有统计学意义(P<0.05,n=100)。吡格列酮组和联合药物组之间无统计学差异(P>0.05,n=100)。 3、治疗12周后,与阿卡波糖组比较,吡格列酮组和联合药物组在血清内皮祖细胞(endothelial progenitor cells,EPC)(CD34+/VEGFR-2+)、一氧化氮(nitric oxide, NO)和一氧化氮合酶(nitric oxide synthase,NOS)水平显著升高(P<0.01,n=100),且各组治疗后与治疗前EPC(CD34+/VEGFR-2+)、NO和NOS比较,差异有统计学意义[ P<0.01,n=100]。吡格列酮组和联合药物组之间无统计学差异(P>0.05, n=100)。 第二部分:吡格列酮对内脂素诱导内皮细胞损伤中内皮功能、炎性因子及TLR4/NF-κB信号通路的影响。 1、内脂素对HUVECs TLR4表达的影响:与对照组相比,随着内脂素浓度的增加(1×10-7、1×10-6和1×10-5 mol/L),TLR4的表达水平随之呈正相关性升高(P<0.05,n=24),且在内脂素浓度为1×10-5 mol/L时效果最为明显,TLR4的表达水平达到最高值;结果提示内脂素呈浓度依赖性上调TLR4的表达。 2、内脂素对 HUVECs细胞间黏附分子-1(ICAM-1)表达的影响:与对照组相比,随着内脂素浓度的增加(1×10-7、1×10-6和1×10-5 mol/L),ICAM-1的表达水平随之呈正相关性升高的表达升高(P<0.05,n=24),且在内脂素浓度为1×10-5 mol/L时效果最为明显,I C AM-1的表达水平达到最高值;结果提示内脂素呈浓度依赖性上调ICAM-1的表达。 3、内脂素对HUVECs IκB-α表达的影响:与对照组相比,随着内脂素浓度的增加(1×10-7、1×10-6和1×10-5 mol/L),NF-κB的抑制蛋白α抗体(IκB-α)的表达水平呈负相关性降低(P<0.05,n=24),且在内脂素浓度为1×10-5 mol/L时效果最为显著,IκB-α的表达水平最低;结果提示内脂素呈浓度依赖性下调IκB-α的表达。 4、吡格列酮对内脂素诱导的HUVECs损伤模型上TLR4、ICAM-1表达的影响:在1×10-5 mol/L的内脂素损伤HUVECs模型中,与对照组比较,10μmol/L吡格列酮干预组的HUVECs TLR4、ICAM-1表达升高(P<0.05,n=24),而20μmol/L吡格列酮干预组中TLR4、ICAM-1的表达下降(P<0.05,n=24),提示10μmol/L吡格列酮干预浓度对内脂素的中和作用较为明显,当20μmol/L吡格列酮干预浓度时,其抑制内脂素对HUVECs TLR4、ICAM-1表达上调的作用较为明显。与内脂素损伤模型组比较,随着吡格列酮浓度增加(10μmol/L和20μmol/L),TLR4、ICAM-1的表达出现下降(P<0.05,n=24),提示吡格列酮具有呈浓度依赖性抑制内脂素对HUVECs TLR4及ICAM-1表达的上调作用。 5、吡格列酮对内脂素诱导的HUVECs IκB-α表达的影响:与对照组和1×10-5 mol/L的visfantin干预组比较,吡格列酮干预组随着浓度(10μmol/L和20μmol/L)增加,NF-κB的抑制蛋白α抗体(IκB-α)表达升高(P<0.05,n=24),且在吡格列酮浓度为20μmol/L时效果最为显著,提示吡格列酮成浓度依赖性抑制内脂素对HUVECs IκB-α表达的下调作用。 研究结论: 1.对 T2DM合并高血压患者治疗中,吡格列酮具有明显降低血压的作用,可改善肾脏、心脏功能及血管内皮再生修复及功能。 2.吡格列酮可显著抑制内脂素诱导的内皮细胞损伤,其机制可能与抑制炎症因子表达及TLR4/NF-κB信号通路的激活相关。