糖尿病的分子機制學習教案

1、會計學1糖尿病的分子糖尿病的分子(fnz)機制機制第一頁，共47頁。第2頁/共47頁第二頁，共47頁。第3頁/共47頁第三頁，共47頁。證實了證實了T細胞是細胞是細胞破壞的啟動者和最終細胞破壞的啟動者和最終(zu zhn)效應者效應者第4頁/共47頁第四頁，共47頁。1A發(fā)病發(fā)病(f bng)與與HLA復合物上復合物上DQ-A和和DQ-B有關有關自身自身(zshn)(zshn)抗原到底是胰島素還是谷氨酸脫羧酶抗原到底是胰島素還是谷氨酸脫羧酶（GADGAD）? ?第5頁/共47頁第五頁，共47頁。白細胞白細胞:胰島外周積累除了胰島外周積累除了ER-MP25+還有還有MOMA-1+巨噬細胞巨噬細胞

2、:BM8+巨噬細胞巨噬細胞T淋巴細胞淋巴細胞:CD4+CD8+B淋巴細胞淋巴細胞:對對T淋巴細胞有輔助淋巴細胞有輔助(fzh)作用（作用（APC）直接直接(zhji)和間接和間接第6頁/共47頁第六頁，共47頁。NOD/Jsd小鼠小鼠NOD/Lt小鼠小鼠第7頁/共47頁第七頁，共47頁。發(fā)病發(fā)病(f bng)雌性雌性NOD小鼠小鼠CD4+和和CD25+的的T細胞細胞(xbo)增多增多未發(fā)病雌性未發(fā)病雌性NOD小鼠小鼠CD4+和和CD25+的的T細胞未增多細胞未增多通過通過RT-PCR技術檢測發(fā)病的技術檢測發(fā)病的NOD小鼠的小鼠的CD4+T細胞更偏向于分泌輔助細胞細胞更偏向于分泌輔助細胞TH1的

3、的致炎淋巴因子，其中尤其是致炎淋巴因子，其中尤其是INF-。第8頁/共47頁第八頁，共47頁。還有研究表明當還有研究表明當T細胞誘導發(fā)育細胞誘導發(fā)育(fy)為為TH2時不時不會者產生會者產生1AIL-12和和IL-18是是T淋巴細胞向淋巴細胞向TH1分化分化(fnhu)的相關細胞因子的相關細胞因子NOD/Born（環(huán)磷酰胺加速糖尿病發(fā)病的（環(huán)磷酰胺加速糖尿病發(fā)病的NOD小鼠）小鼠）第9頁/共47頁第九頁，共47頁。LADA（成人（成人(chng rn)隱匿性免疫糖尿病）隱匿性免疫糖尿?。?B第10頁/共47頁第十頁，共47頁。死亡受體介導的信號死亡受體介導的信號(xnho)途徑途徑線粒體途徑線

4、粒體途徑(tjng)顆粒酶顆粒酶B途徑途徑第11頁/共47頁第十一頁，共47頁。IFN-B細胞細胞(xbo)FasDISCFas受體多聚化受體多聚化誘導誘導(yudo)表達表達募集募集Caspase8/10DDFADD使使Caspase8水解活化水解活化激活效應激活效應Caspase3,6,7第12頁/共47頁第十二頁，共47頁。激活激活(j hu)效應效應Caspase-3，6，7Cyt-cATPApaf-1Caspase9第13頁/共47頁第十三頁，共47頁。顆粒酶顆粒酶B存在存在(cnzi)于于CTL細胞和細胞和NK細胞中細胞中T細胞活化細胞活化(huhu)之后會釋放顆粒酶和穿孔素之后會

5、釋放顆粒酶和穿孔素激活激活Caspase3，7，8，10第14頁/共47頁第十四頁，共47頁。通過剪切核內底物通過剪切核內底物(d w)（核纖層蛋白，細胞骨架蛋白等）（核纖層蛋白，細胞骨架蛋白等）使細胞凋亡使細胞凋亡第15頁/共47頁第十五頁，共47頁。 II型糖尿病患者不需要依靠胰島素，可以使用口服降糖藥物來控制血糖，又稱非胰島素依賴糖尿病。所謂的2型糖尿病，是各種致病因素的作用下，經過漫長的病理過程而形成的。由于致病因子的存在，正常的血液結構平衡被破壞，血中胰島素效力(xio l)相對減弱，經過體內反饋系統(tǒng)的啟動，首先累及胰島，使之長期超負荷工作失去代償能力。再繼續(xù)下去，就像強迫一個帶病的

6、人干活一樣，最終累死。2 2型糖尿病型糖尿病第16頁/共47頁第十六頁，共47頁。2型的發(fā)病(f bng)機制胰島素抵抗(dkng)的機制胰島細胞(xbo)凋亡的機制第17頁/共47頁第十七頁，共47頁。胰島素的信號(xnho)的轉導通路第18頁/共47頁第十八頁，共47頁。胰島素受體(INSR)胰島素受體是一個四聚體，由兩個亞基和兩個亞基通過二硫鍵連接(linji)。兩個亞基位于細胞質膜的外側，其上有胰島素的結合位點；兩個亞基是跨膜蛋白，起信號轉導作用。無胰島素結合時，受體的酪氨酸蛋白激酶沒有活性。當胰島素與受體的亞基結合并改變了亞基的構型后，酪氨酸蛋白激酶才被激活，激活后可催化兩個反應 使

7、四聚體復合物中亞基特異位點的酪氨酸殘基磷酸化,這種過程稱為自我磷酸化將胰島素受體底物(IRS)上具有重要作用的十幾個酪氨酸殘基磷酸化，磷酸化的IRS能夠結合并激活下游效應物。第19頁/共47頁第十九頁，共47頁。第20頁/共47頁第二十頁，共47頁。1.1胰島素分子上的某一個氨基酸被代替，而此氨基酸對胰島素的生物(shngw)活性起關鍵性作用1.2胰島素原轉換為胰島素的過程(guchng)中，正常的咸基殘端被裂開。B52突變（苯丙氨酸 亮氨酸） INS一級結構改變-受體受體結結合障礙合障礙。65位（精氨酸 非咸性氨基酸） 蛋白酶識別點消失 INSINS加工障礙加工障礙胰島素原在C肽和B鏈之間斷

8、裂 妨礙受體妨礙受體識別識別第21頁/共47頁第二十一頁，共47頁。（2）從胰島素受體水平(shupng)01020304050607080901001101201301234 5 6 78910 11 12 1314 2122胰島素結合區(qū)富含半胱氨酸區(qū)域選擇性可剪切外顯子前受體胯加工區(qū)酷氨酸激酶信號肽外顯子胰島素受體基因結構圖第22頁/共47頁第二十二頁，共47頁。編碼受體的基因(jyn)改變 胰島素受體基因突變導致正常受體數(shù)量減少：受體降解加速：受體酪氨酸酶活性降低：受體再利用障礙：受體與胰島素的親和力下降從而導致胰島素抵抗，此時胰島素細胞代償性分泌大量胰島素，形成(xngchng)高胰島

9、素血癥，持續(xù)高胰島素血癥進一步降低胰島素的生物效應，由此惡性循環(huán)。第23頁/共47頁第二十三頁，共47頁。（3）從胞內水平(shupng)胰島素受體底物(d w)IRS磷脂(ln zh)酰肌醇-3激酶(PI3-K)葡萄糖激酶糖原合成酶第24頁/共47頁第二十四頁，共47頁。胰島素受體底物(d w)IRS基因突變 編碼胰島素受體IRS的基因發(fā)生(fshng)突變導致正常irs減少引起IR其他因素導致異常 腫瘤壞死因子(ynz)(TNF)和代謝物(多為FFA、葡萄糖)均可促使IRS的絲氨酸磷酸化而抑制酪氨酸磷酸化和胰島素信號轉導,從而導致IR;長期高血糖促使蛋白激酶C活化,催化胰島素受體底物絲氨酸

10、磷酸化,抑制PI-3K活性,導致IR第25頁/共47頁第二十五頁，共47頁。 IKK-的活化的活化進進而而(jn r)催化催化胰島胰島素受素受體底物體底物 (IRS)特定部位的特定部位的Ser/Thr殘殘基磷酸化，抑制信基磷酸化，抑制信號號分子的分子的Tyr殘殘基磷酸化基磷酸化,導導致致IR。第26頁/共47頁第二十六頁，共47頁。磷脂(ln zh)酰肌醇-3激酶(PI3-K) 游離脂肪酸(FFA)釋放增多，血清FFA的升高可引起骨骼肌、肝臟的PI-3K活性降低，胰島素的信號傳導通路中斷， 致使葡萄糖無法進入細胞(xbo)內參與代謝，引起IR。第27頁/共47頁第二十七頁，共47頁。葡萄糖激酶

11、(jmi)1b 1c23 7 8 910 ExonGCK結構示意圖4 5 61a 在起病早期或伴明顯家族史的常見型2型糖尿病中見到GCK內含子1b變異。導致該酶的結構改變從而無法(wf)將葡萄糖轉化為6-磷酸葡萄糖。血糖增高GCK表達葡萄糖6-磷酸葡萄糖胰島素分泌肝糖元合成第28頁/共47頁第二十八頁，共47頁。糖原(tn yun)合成酶在周圍組織對葡萄糖的非氧化攝取、合成糖原的過程中，糖原合成酶（GSY）基因產物起到重要(zhngyo)作用。這一過程的受阻可引起周圍組織對胰島素的抵抗IR，在2型糖尿病患者(hunzh)GSY基因中發(fā)現(xiàn)了雙核苷酸復序列多態(tài)性（TG）。它位于19號染色體載脂蛋白

12、C-2及富含組氨酸的鈣結合蛋白基因之間，擁有10個等位基因，雜合度0.82，在2型糖尿病發(fā)病及胰島素抵抗中的作用機制尚待進一步研究。第29頁/共47頁第二十九頁，共47頁。第30頁/共47頁第三十頁，共47頁。 高糖可誘導胰島細胞IL-1合成和分泌，促進Fas觸發(fā)的細胞凋亡(dio wn)。在2型糖尿病患者中浸潤于胰島的巨噬細胞也可產生IL-135 。第31頁/共47頁第三十一頁，共47頁。 氧化應激（Oxidative Stress，OS）是指體內氧化與抗氧化作用失衡，傾向于氧化，導 致中性粒細胞炎性浸潤，蛋白酶分泌增 加，產生大量氧化中間產物。 高血糖的致病作用在很大程度上是通過活性氧簇

13、（ROS）、活性氮（RNS）生成和繼發(fā)的氧化應激反應介導的。ROS、RNS除直接氧化損害(snhi) DNA、蛋白質、脂質、大分子物質外，還間接通過核因子B（NF-B）、p38絲裂原活化蛋白激酶、NH3末端Jun激酗應激活化蛋白激酶（JNKSAPK）、己糖胺等細胞應激敏感途徑損害(snhi)組織。 第32頁/共47頁第三十二頁，共47頁。 在2型糖尿病患者中，高血糖活化這些通路，但由于(yuy)胰島細胞的超氧物歧化酶、過氧化氫酶和谷胱甘肽過氧化物酶等抗氧化酶表達量低，進而抗氧化能力低，因此細胞特別易受到氧化應激的損害。 在2型糖尿病患者(hunzh)細胞處于自由基的慢性增加和細胞內氧化還原調節(jié)

14、能力降低的環(huán)境，引起 細胞凋亡。第33頁/共47頁第三十三頁，共47頁。內質網應激 各種原因導致的未折疊(zhdi)蛋白或錯誤折疊(zhdi)蛋白在內質網 腔內的積聚，被稱為內質網應激。在胰島素抵抗和2型糖尿病時，由于胰島素原的合成增加，當超過內質網的負荷，引起內質網應激，其中由蛋白質堆積所引起的一系列后續(xù)反應稱為未折疊(zhdi)蛋白反應（unfolded protein response，UPR）。未折疊(zhdi)蛋白反應首先表現(xiàn)為蛋白質合成暫停，隨著應激反應蛋白基因表達，可進一步改善細胞生理狀態(tài)。但當應激原強度超過細胞自身處理能力時，內質網也會誘導特有的內質網性細胞凋亡通路，誘導細胞凋

15、亡。第34頁/共47頁第三十四頁，共47頁。糖毒性(d xn)作用 長期高血糖可能影響參與凋亡的基因表達，通過改變Bcl蛋白家族之間的平衡來調節(jié)細胞凋亡水平。Federici等發(fā)現(xiàn)在高葡萄糖（16.7mmol/L） 條件下，高血糖能夠持續(xù)增加(zngji)促凋亡基因Bad、Bid、Bik的表達，減少Bcl-xl抗凋亡基因的表達，而對Bcl-2抗凋亡基因的表達沒有影響。高血糖打破了促凋亡和抗凋亡之間的平衡，并向著凋亡的方向發(fā)展，促進胰島細胞凋亡。第35頁/共47頁第三十五頁，共47頁。脂毒性(d xn)作用 FFA可通過增加合成鞘髓磷脂醇產物一酰基鞘氨醇（一個細胞凋亡信息分子）導致細胞凋亡，?；?/p>

16、鞘氨醇可上調NF-B的表達，而后者又可上調NO合酶的表達，使NO產生增加；FFA可以通過一氧化氮獨立機制的影響(yngxing)使正常的胰島細胞凋亡。第36頁/共47頁第三十六頁，共47頁。尋找(xnzho)新的致病基因第37頁/共47頁第三十七頁，共47頁。第38頁/共47頁第三十八頁，共47頁。n先進性：采用交心(jio xn)的前沿的技術和方法，以較先進的理論作為研究的指導第39頁/共47頁第三十九頁，共47頁。因第40頁/共47頁第四十頁，共47頁。人類(rnli)有Y不同親緣性動物對比換下一個第41頁/共47頁第四十一頁，共47頁。第42頁/共47頁第四十二頁，共47頁。不變 變1 基因(jyn) 疾病 例：體外高糖培養(yǎng)(piyng)小鼠腎小球足細胞