營(yíng)養(yǎng)知識(shí)
最新資訊
-
電話： 400-113-6988 郵箱： dongfangxicao@163.com 地址： 深圳市南山區(qū)粵海街道高新中三道9號(hào)環(huán)球數(shù)碼大廈19樓
↓ 微信掃碼識(shí)別關(guān)注我們 ↓ 
蘿卜硫素對(duì)糖尿病血管并發(fā)癥的保護(hù)作用
發(fā)表于：2020-06-01 作者：admin 來(lái)源：本站 點(diǎn)擊量：11256
蘿卜硫素對(duì)糖尿病血管并發(fā)癥的保護(hù)作用
（Protective role of sulphoraphane against vascular complications in diabetes ）
（Protective role of sulphoraphane against vascular complications in diabetes ）
http://dx.doi.org/10.3109/13880209.2016.1138314
摘要
背景 糖尿病是一個(gè)全球性的健康挑戰(zhàn)。盡管大型前瞻性臨床試驗(yàn)表明，血糖或血壓的強(qiáng)化控制可降低糖尿病患者血管并發(fā)癥發(fā)生和發(fā)展的風(fēng)險(xiǎn)，但仍有大量糖尿病患者出現(xiàn)腎功能衰竭和心血管事件，這可以解釋這些受試者的殘疾和高死亡率。
目的 蘿卜硫素是一種天然異硫氰酸酯，廣泛存在于西蘭花、卷心菜、球芽甘藍(lán)等十字花科蔬菜中，是具有抗癌作用的II相抗氧化解毒酶的誘導(dǎo)劑。我們?cè)诖司C述蘿卜硫素對(duì)糖尿病血管并發(fā)癥的保護(hù)作用。
方法 采用Medline和CrossRef檢索文獻(xiàn)。非英文文章被排除在外。關(guān)鍵詞[蘿卜硫素和(糖尿病、糖尿病腎病、糖尿病視網(wǎng)膜病變、糖尿病神經(jīng)病變、糖尿病并發(fā)癥、血管、心肌細(xì)胞、心臟或糖基化)]被用來(lái)選擇文章。
結(jié)果 越來(lái)越多的證據(jù)表明，蘿卜硫素通過抗氧化對(duì)培養(yǎng)細(xì)胞和糖尿病動(dòng)物模型的血管損傷起到保護(hù)作用。此外，我們最近發(fā)現(xiàn)蘿卜硫素在體外抑制晚期糖基化終末產(chǎn)物(AGEs)的形成，通過降低AGE受體(RAGE)的表達(dá)抑制大鼠主動(dòng)脈中AGEs誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng)，并降低人類血清AGEs水平。
結(jié)論 蘿卜硫素阻斷氧化應(yīng)激和/或AGE-RAGE軸可能是預(yù)防糖尿病血管并發(fā)癥的一種新的治療策略。
前言
糖尿病是一個(gè)全球性的健康挑戰(zhàn)。根據(jù)《糖尿病地圖集》（第6版，2014年海報(bào)更新），全球估計(jì)有3.87億人患有糖尿病(患病率為8.3%)，每7秒就有一人死于糖尿病，這反映了與其他生活方式相關(guān)的疾病相比，全球糖尿病流行趨勢(shì)更大[國(guó)際糖尿病聯(lián)合會(huì)(IDF) 2013]。據(jù)估計(jì)，中國(guó)和美國(guó)的糖尿病患者人數(shù)分別為1億和2400萬(wàn)，日本的糖尿病患者人數(shù)在世界上排名第十(IDF 2013)。2012年日本全國(guó)糖尿病調(diào)查(National Diabetes Survey of Japan)估計(jì)，全國(guó)約有950萬(wàn)男性和女性被列為“強(qiáng)烈懷疑患有糖尿病的人”，約1100萬(wàn)人被列為“無(wú)法排除患糖尿病可能性的人”。盡管大型前瞻性臨床試驗(yàn)表明，加強(qiáng)對(duì)血糖和/或血壓的控制可以降低糖尿病血管并發(fā)癥發(fā)生和發(fā)展的風(fēng)險(xiǎn)，但這一趨勢(shì)仍在繼續(xù)[糖尿病控制和并發(fā)癥試驗(yàn)研究組1993;英國(guó)前瞻性糖尿病研究(UKPDS) 組1998]，大量的糖尿病患者仍然經(jīng)歷獲得性失明、腎功能衰竭和心血管事件，這可能是糖尿病患者殘疾和高死亡率的原因(Yamagishi & Imaizumi 2005; Emerging Risk Factors Collaboration 2011)。此外，由于糖尿病相關(guān)并發(fā)癥（包括糖尿病血管病變），與非糖尿病患者相比，1型糖尿病中年人的平均壽命縮短了20多年，2型糖尿病中年人的平均壽命縮短了10年(Loukine et al. 2012; Rhodes et al. 2012; Turin et al. 2012)。這些觀察提示糖尿病患者迫切需要開發(fā)針對(duì)糖尿病血管并發(fā)癥的新治療策略。
蘿卜硫素是一種天然存在的異硫氰酸酯，廣泛存在于十字花科蔬菜中，如西蘭花、卷心菜和球芽甘藍(lán)(Guerrero-Beltra´n et al. 2012; Kaminski et al. 2012; Tortorella et al. 2015)。蘿卜硫素是具有抗癌作用的II相抗氧化解毒酶的誘導(dǎo)劑(Guerrero-Beltra´n et al. 2012; Kaminski et al. 2012)。最近，蘿卜硫素也被證明對(duì)氧化應(yīng)激介導(dǎo)的細(xì)胞和組織損傷具有保護(hù)作用(Dinkova-Kostova & Kostov 2012; Bhakkiyalakshmi et al. 2015)。此外，我們最近發(fā)現(xiàn)蘿卜硫素具有抗糖能力，在體外抑制晚期糖基化終末產(chǎn)物(AGEs)的形成，并能抑制AGEs受體 (RAGE)介導(dǎo)的糖尿病血管損傷 (Maeda et al. 2014)。考慮到AGE-RAGE軸在糖尿病血管并發(fā)癥中的病理作用(Sourris & Forbes 2009; Yamagishi 2012; Daffu et al. 2013; Fukami et al. 2014a; Vlassara & Uribarri 2014)，可以想象蘿卜硫素可能是一種預(yù)防糖尿病微血管和大血管并發(fā)癥的新治療策略。然而，就我們所知，關(guān)于蘿卜硫素在糖尿病血管損傷中的作用，目前還缺乏全面的綜述。因此，我們?cè)诖司C述蘿卜硫素對(duì)糖尿病血管并發(fā)癥的保護(hù)作用。在這篇綜述中，文獻(xiàn)檢索在Medline和CrossRef中進(jìn)行。非英文文章被排除在外。關(guān)鍵詞[蘿卜硫素和(糖尿病、糖尿病腎病、糖尿病視網(wǎng)膜病變、糖尿病神經(jīng)病變、糖尿病并發(fā)癥、血管、心肌細(xì)胞、心臟或糖基化)]被用來(lái)選擇文章。
核因子(紅細(xì)胞源性2)相關(guān)因子-2 (Nrf2)
Nrf2是一種亮氨酸拉鏈轉(zhuǎn)錄因子，調(diào)節(jié)啟動(dòng)子區(qū)域包含抗氧化反應(yīng)元件的基因表達(dá)(Jime’nezOsorio et al. 2015)。在基礎(chǔ)條件下，Nrf2與kelch樣ECH相關(guān)蛋白1 (Keap1)結(jié)合，存在于細(xì)胞質(zhì)中，由Cullin 3泛素化，使得Nrf2被蛋白酶體降解(Jime’nez-Osorio et al. 2015)。相反，在氧化應(yīng)激條件下，Keap1中關(guān)鍵半胱氨酸殘基發(fā)生修飾，破壞Keap1與Nrf2的相互作用，使Nrf2易位至細(xì)胞核(Jime’nez-Osorio et al. 2015;Tortorella et al. 2015)。蘿卜硫素通過修飾半胱氨酸殘基使得Nrf2從 Keap1中釋放 (Guerrero-Beltra ' n et al. 2012;Jime ' nez-Osorio et al. 2015;Tortorella et al. 2015)。然后Nrf2在細(xì)胞核中形成具有小Maf轉(zhuǎn)錄因子的異二聚體，激活抗氧化反應(yīng)元件驅(qū)動(dòng)的基因表達(dá)，進(jìn)而誘導(dǎo)II相抗氧化和解毒酶(GuerreroBeltra’n et al. 2012; Jime ' nez-Osorio et al. 2015; Tortorella et al. 2015)。
蘿卜硫素對(duì)內(nèi)皮細(xì)胞(EC)損傷的保護(hù)作用
從細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)、病理學(xué)分析到流行病學(xué)臨床研究，越來(lái)越多的證據(jù)表明動(dòng)脈粥樣硬化本質(zhì)上是一種炎癥性疾病(Tahara et al. 2014; Ba¨ck & Hansson 2015)。經(jīng)典的促炎細(xì)胞因子，如腫瘤壞死因子α (TNF-α)，在EC中誘導(dǎo)促血栓形成和促炎反應(yīng)，促進(jìn)動(dòng)脈粥樣硬化性心血管疾病(CVD)的發(fā)生和進(jìn)展(Yamagishi et al. 2008;Ba¨ck & Hansson 2015)。在炎癥條件下，EC發(fā)生了特征性的功能改變，包括產(chǎn)生趨化因子、細(xì)胞因子和促凝因子，誘導(dǎo)粘附分子，其過程主要通過NADPH氧化酶介導(dǎo)的活性氧(ROS)生成介導(dǎo)(Kunsch & Medford 1999; Griendling et al. 2000; Yamagishi & Matsui 2010a)。
0.5-1μM的蘿卜硫素抑制內(nèi)皮細(xì)胞TNF-α誘導(dǎo)單核細(xì)胞趨化蛋白-1 (MCP-1)和粘附分子，包括血管粘連分子-1（VCAM-1）以及胞內(nèi)粘連分子-1 (ICAM-1)的表達(dá)(Chen et al. 2009; Hung et al. 2014; Nallasamy et al. 2014)。由于蘿卜硫素通過阻止IkB激酶磷酸化和IkBα的降解來(lái)抑制TNF-α誘導(dǎo)的核因子-kB (NF-kB)在EC中的轉(zhuǎn)錄活性(Hung et al. 2014; Nallasamy et al. 2014)，蘿卜硫素可通過抑制NF-kB信號(hào)抑制TNF-α暴露的EC的炎癥反應(yīng)。蘿卜硫素(在小鼠飲食中含有300ppm)也能降低TNF-α誘導(dǎo)的C57BL/6小鼠主動(dòng)脈VCAM-1表達(dá)及巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)，阻止主動(dòng)脈內(nèi)膜內(nèi)皮襯里的萌出(Nallasamy et al. 2014)。此外，由于IkB突變形式的過表達(dá)以及NF-kB亞基p65的沉默，蘿卜硫素抑制TNF-α介導(dǎo)的內(nèi)皮脂肪酶的誘導(dǎo)，內(nèi)皮脂肪酶是甘油三酯脂肪酶家族中的一員，通過抑制NF-kB，可能導(dǎo)致高密度脂蛋白膽固醇水平升高 (Kivela¨et al. 2010)。此外，包含10μm蘿卜硫素在內(nèi)的異硫氰酸酯已被證明能夠抑制氧化低密度脂蛋白(oxLDL)誘導(dǎo)的ROS生成、NF-kB轉(zhuǎn)錄激活以及ICAM-1和VCAM-1在EC中的表達(dá)，以及單核細(xì)胞對(duì)EC的粘附(Chuang et al. 2013)。異硫氰酸酯誘導(dǎo)血紅素氧合酶-1 (HO-1)、谷氨酸半胱氨酸連接酶催化修飾亞單位表達(dá)、細(xì)胞內(nèi)谷胱甘肽含量、抗氧化反應(yīng)元件依賴的啟動(dòng)子活性，而HO-1和Nrf2基因下調(diào)減弱了異硫氰酸酯對(duì)暴露于oxLDL EC的抗氧化和抗炎作用。0.5-2.5 μM的蘿卜硫素能恢復(fù)脂多糖(LPS)暴露EC中超氧化物歧化酶、谷胱甘肽-s-轉(zhuǎn)移酶、谷胱甘肽過氧化物酶和硫氧還蛋白還原酶的表達(dá)，減少ROS的生成(Li et al. 2015)。綜上所述，這些發(fā)現(xiàn)表明蘿卜硫素可以通過Nrf2依賴的II相酶抑制NF-kB轉(zhuǎn)錄激活，從而阻止EC的炎癥損傷，EC炎癥是動(dòng)脈粥樣硬化的初始觸發(fā)因素。在野生型動(dòng)物動(dòng)脈粥樣硬化易感部位，蘿卜硫素激活Nrf2并抑制p38-VCAM-1信號(hào)，但Nrf2缺失動(dòng)物則沒有(Zakkar et al. 2009)。蘿卜硫素可抑制2型糖尿病小鼠主動(dòng)脈壁增厚、結(jié)構(gòu)紊亂、纖維化、炎癥、氧化/氮化應(yīng)激和凋亡，并與Nrf2上調(diào)相關(guān)(Wang et al. 2014)。
10-25μM的蘿卜硫素下調(diào)Toll樣受體(TLR)- 4（一種LPS受體）和MyD88（EC下游信號(hào)通路的效應(yīng)物）, 并通過抑制Jun N-端激酶(JNK)和p38絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)抑制NF-kB活性，從而抑制LPS誘導(dǎo)的ICAM-1和VCAM-1表達(dá)(Liu et al. 2008; Shan et al. 2010, 2012)。蘿卜硫素還通過抑制細(xì)胞外調(diào)節(jié)激酶(ERK)、JNK和p38MAPK，抑制phorol -12-肉豆酸13-乙酸酯、TNF-α或白細(xì)胞介素-1β誘導(dǎo)EC蛋白C受體(EPCR)脫落，從而阻斷可溶性EPCR與蛋白C的結(jié)合，激活蛋白C，恢復(fù)蛋白C的抗凝活性(Ku et al. 2014)(Ku等，2014)。
然而，關(guān)于蘿卜硫素對(duì)EC的NF-kb信號(hào)通路影響還存在一些爭(zhēng)議。事實(shí)上，Chen等(2009)報(bào)道說(shuō)，盡管蘿卜硫素降低了TNF-α誘導(dǎo)的EC中MCP-1和VCAM-1 mRNA和蛋白水平，但它對(duì)NF-kB核結(jié)合活性、IkBa降解或NF-kB驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)錄活性的激活沒有影響。他們還表明，Nrf2顯性負(fù)性過表達(dá)不影響暴露于TNF-α的EC中蘿卜硫素的抗炎作用。
我們之前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，高糖誘導(dǎo)的線粒體產(chǎn)生過多超氧化物是EC中高血糖和高血糖血管損傷之間的因果關(guān)系(Nishikawa et al. 2000)。事實(shí)上，正常水平的線粒體ROS防止糖誘導(dǎo)形成晚期糖化終末產(chǎn)物(AGEs)、激活蛋白激酶C、使山梨糖醇積累、己醣胺通路和NF-kB激活，因此，提示糖尿病血管并發(fā)癥的發(fā)病機(jī)制中涉及的五個(gè)主要機(jī)制可能反映了一個(gè)單一的高血糖誘導(dǎo)過程 (Du et al. 2000)。此外, Hammes 等(2003)報(bào)道,脂溶性硫胺素衍生物苯酞胺可通過激活視網(wǎng)膜中的戊糖磷酸途徑轉(zhuǎn)酮酶來(lái)抑制這些主要的生化途徑以及高血糖相關(guān)的NF-κB活化，其將甘油醛-3-磷酸和果糖-6-磷酸轉(zhuǎn)化為戊糖-5-磷酸和其他糖，結(jié)果防止實(shí)驗(yàn)性糖尿病視網(wǎng)膜病變。在高糖暴露的EC中，4μm的蘿卜硫素通過刺激Nrf2核易位，進(jìn)而增加轉(zhuǎn)酮酶和谷胱甘肽還原酶的表達(dá)，抑制與線粒體功能障礙相關(guān)的ROS生成(Xue et al. 2008)。由于蘿卜硫素抑制高血糖誘導(dǎo)的己糖胺和蛋白激酶C通路的激活，并阻止EC中AGEs前體甲基乙二醛的細(xì)胞積累，因此蘿卜硫素對(duì)線粒體衍生ROS的阻斷可能是糖尿病血管并發(fā)癥的一個(gè)新的治療靶點(diǎn)。
AGEs在糖尿病血管并發(fā)癥中的病理作用
最近的臨床研究表明，在人類糖尿病血管并發(fā)癥發(fā)生發(fā)展機(jī)制中存在一種可稱為“代謝記憶”的現(xiàn)象，類似于在實(shí)驗(yàn)性糖尿病動(dòng)物身上觀察到的現(xiàn)象(Nathan et al. 2014; Writing Group for the DCCT/EDIC Research Group 2015)。還原糖，如葡萄糖，可以與蛋白質(zhì)、脂類和核酸的氨基發(fā)生非酶促反應(yīng)，形成Schiff堿和Amadori產(chǎn)物，然后隨著時(shí)間的推移，重復(fù)不可逆脫水和縮合的循環(huán)，產(chǎn)生帶有熒光的、黃棕色的大分子，稱為AGEs (Sourris & Forbes 2009; Yamagishi 2012; Daffu et al. 2013; Fukami et al. 2014a; Vlassara & Uribarri 2014)。根據(jù)血糖暴露的水平和持續(xù)時(shí)間，AGEs在體內(nèi)不可逆轉(zhuǎn)地產(chǎn)生和積累，但一旦形成，它們的代謝速度非常慢，這就意味著這些分子最能代表“代謝記憶”現(xiàn)象。此外，據(jù)報(bào)道，AGEs會(huì)增加他們自身受體RAGE的表達(dá)(Yamagishi & Matsui 2010b)?；诖耍僭O(shè)“代謝記憶”的形成是（1）AGEs與（2）RAGE之間相互作用或惡性循環(huán)的結(jié)果，其中AGEs緩慢更新的分子，一旦它們?cè)隗w內(nèi)形成就會(huì)長(zhǎng)時(shí)間保留在組織中，而RAGE的表達(dá)由AGEs持續(xù)誘導(dǎo)。
有越來(lái)越多的證據(jù)表明AGEs與RAGE受體相互作用誘導(dǎo)氧化應(yīng)激的產(chǎn)生，從而引起增殖、炎癥、多種細(xì)胞和器官的血栓和纖維化反應(yīng)，涉及糖尿病腎病、視網(wǎng)膜病變、神經(jīng)病、動(dòng)脈粥樣硬化性腦血管病、癌癥生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移、阿爾茨海默病和骨質(zhì)疏松癥 (Sourris & Forbes 2009; Takeuchi & Yamagishi 2009; Yamagishi 2011, 2012; Daffu et al. 2013; Fukami et al. 2014a; Vlassara & Uribarri 2014; Yamagishi et al. 2015a)。
蘿卜硫素對(duì)AGE形成的影響
我們最近發(fā)現(xiàn)，0.4-100μm的蘿卜硫素在體外可以抑制AGEs的形成(Fukami et al. 2014b)。這種化合物不僅降低了主要由AGE修飾蛋白產(chǎn)生的熒光，而且通過酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)(ELISA)測(cè)定，它還特別抑制了甘油醛衍生AGEs的形成 (Fukami et al. 2014b)。此外，連續(xù)2個(gè)月每天攝入富含蘿卜硫素的西蘭花芽苗(25克/天)，明顯降低了健康受試者(男性11人，女性14人，平均年齡49.5歲)的體重、體重指數(shù)和腰圍，并降低了糖化血紅蛋白、舒張壓和總膽固醇水平 (Yamagishi et al. 2015b)。口服西蘭花芽苗還降低了這些受試者的血清AGEs水平、AGEs與可溶性RAGE(sRAGE)的比例，并提高了他們食用健康食品的意識(shí)。我們最近發(fā)現(xiàn)：(1) 血清AGEs與sRAGE的比值是內(nèi)皮功能障礙的獨(dú)立預(yù)測(cè)因子，而內(nèi)皮功能障礙是人類動(dòng)脈粥樣硬化的初始步驟；(2) 血清AGEs和sRAGE水平分別與內(nèi)皮功能障礙呈正相關(guān)和負(fù)相關(guān)，在對(duì)各種混雜因素進(jìn)行調(diào)整后，顯著性喪失 (Kajikawa et al. 2015)。由于sRAGE主要產(chǎn)生于細(xì)胞表面全長(zhǎng)RAGE的裂解，而RAGE與AGEs等配體的結(jié)合促進(jìn)了細(xì)胞表面全長(zhǎng)RAGE的裂解(Raucci et al. 2008; Yamagishi & Matsui 2010b)，較低的sRAGE水平可能是AGEs使RAGE脫落受損的結(jié)果。在這種情況下，AGE-RAGE軸可以進(jìn)一步擴(kuò)大。這可能是為什么AGEs與sRAGE的比值是內(nèi)皮功能障礙的一個(gè)更敏感的生物標(biāo)志物，而不僅僅是一個(gè)參數(shù)。這些觀察結(jié)果表明，攝入富含蘿卜硫素前體的西蘭花芽苗可能抑制AGEs的形成，以及激活人類的AGE-RAGE軸。食用西蘭花芽也被證明可以減少與炎癥和血栓形成相關(guān)的生物標(biāo)志物在健康人群中的排泄(Medina et al. 2015)。
我們之前通過ELISA法測(cè)定外周血AGE，證明：(1) 在炎癥和/或糖尿病條件下AGE水平升高；(2) 在普通人群和2型糖尿病患者中，外周血AGE水平與纖溶酶原激活物抑制劑-1和纖維蛋白原(兩者都是血栓形成的標(biāo)志物)以及MCP-1(血管損傷和炎癥的標(biāo)志物)存在相關(guān)性；(3) AGE可作為糖尿病腎病和視網(wǎng)膜病變疾病進(jìn)展的標(biāo)志物；(4) AGE可作為內(nèi)皮祖細(xì)胞數(shù)量減少和遷移能力降低的獨(dú)立決定因素；(5) AGE有可能作為決定動(dòng)脈粥樣硬化斑塊炎癥和進(jìn)展的獨(dú)立危險(xiǎn)因素；(6) AGE可作為區(qū)分非酒精性脂肪性肝炎與單純脂肪變性的有效指標(biāo)；(7) AGE與非糖尿病患者的胰島素抵抗指數(shù)有很強(qiáng)的相關(guān)性；(8) AGE是內(nèi)臟脂肪炎癥的指標(biāo)(Jinnouchi et al. 2006; Hyogo et al. 2007; Yamagishi et al. 2007; Nakamura et al. 2008; Ueda et al. 2012; Tahara et al. 2012a,b; Fukushima et al. 2013; Tahara et al. 2015)。這些研究結(jié)果表明，蘿卜硫素通過抑制AGEs的形成和AGE-RAGE軸，對(duì)糖尿病并發(fā)癥的發(fā)生和發(fā)展具有保護(hù)作用，而AGE-RAGE軸與糖尿病血管并發(fā)癥、胰島素抵抗和非酒精性脂肪性肝炎的病理密切相關(guān)。
蘿卜硫素的抗血栓作用
急性冠狀動(dòng)脈綜合征(ACS)，如心肌梗死和不穩(wěn)定心絞痛，是發(fā)達(dá)國(guó)家的主要死亡原因(Takenaka et al. 2006)。動(dòng)脈粥樣硬化血栓形成是ACS的主要原因，其特征是動(dòng)脈粥樣硬化病變破壞并伴有血栓形成(Takenaka et al. 2006)。50-100μM的蘿卜硫素抑制不同受體激動(dòng)劑引起的血小板聚集（包括膠原蛋白、血栓素A2類似物、蛋白酶激活受體1 (PAR1)激動(dòng)劑肽和ADP P2Y12受體激動(dòng)劑），通過磷酸化肌醇依賴性激酶1的泛素化和降解以及PI3K的p85調(diào)節(jié)亞基，阻止磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)/Akt信號(hào)通路的形成，從而減少血栓的形成(Chuang et al. 2013)。15-75μm的蘿卜硫素也被證明通過上調(diào)環(huán)AMP抑制細(xì)胞內(nèi)信號(hào)，如PI3-kinase/Akt和磷脂酶CG2-蛋白激酶C級(jí)聯(lián)，抑制血小板在體內(nèi)外的活化和聚集 (Jayakumar et al. 2013)。此外，蘿卜硫素還顯著抑制p選擇素和糖蛋白IIb-IIIa的表達(dá)以及血小板中性粒細(xì)胞的聚集(Konic´-Ristic´ et al. 2013; Oh et al. 2013)。此外，5-50μm蘿卜硫素可延長(zhǎng)活化部分凝血酶原和凝血酶原時(shí)間，抑制EC中凝血酶和Xa因子的活性和產(chǎn)生，靜脈注射蘿卜硫素(3.55-17.33 μg)可抑制凝血酶催化的纖維蛋白聚合和具有抗凝血特性的血小板聚集(Ku & Bae 2014)。
我們以前已經(jīng)證明，檸檬酸鹽血漿可以通過激活凝血酶-PAR-1系統(tǒng)誘導(dǎo)ECs中的氧化和炎癥反應(yīng)，這可以通過AGEs加強(qiáng)(Ishibashi et al. 2014)。此外，除了對(duì)血小板的直接影響外，AGEs不僅通過與RAGE的相互作用抑制EC中前列環(huán)素的產(chǎn)生，還誘導(dǎo)PAI-1，進(jìn)一步促進(jìn)血小板聚集和纖維蛋白穩(wěn)定，從而導(dǎo)致糖尿病易發(fā)生血栓(Yamagishi et al. 1998; Takenaka et al. 2006; Yamagishi et al. 2009)。由于環(huán)AMP升高劑可阻斷AGE-RAGE信號(hào)傳導(dǎo)途徑(Yamagishi et al. 1998; Takenaka et al. 2006; Ishibashi et al. 2010; Ojima et al. 2013)，蘿卜硫素可通過提高血小板和ECs的環(huán)腺苷酸水平，部分改善糖尿病的血栓形成異常。
蘿卜硫素對(duì)血管平滑肌細(xì)胞(VSMC)損傷的保護(hù)作用
0.25至5μM的蘿卜硫素通過誘導(dǎo)全細(xì)胞和線粒體的抗氧化劑和II相酶保護(hù)主動(dòng)脈SMC免受氧化應(yīng)激損傷，這些抗氧化劑和II相酶包括超氧化物歧化酶、過氧化氫酶、還原型谷胱甘肽、谷胱甘肽過氧化物酶、谷胱甘肽還原酶、谷胱甘肽-s-轉(zhuǎn)移酶和NAD(P) H:醌氧化還原酶1(Zhu et al. 2008)。以ECs為例，1-3 μg/ml的蘿卜硫素通過抑制細(xì)胞內(nèi)ROS誘發(fā)的NF-kB和AP-1信號(hào)通路，抑制p38、ERK和JNK的活化，從而抑制TNF-α誘導(dǎo)的VSMCs中ICAM-1和VCAM-1的表達(dá)(Kim et al. 2012)。蘿卜硫素還被證明通過激活Nrf2抑制暴露于氧血紅蛋白的VSMC產(chǎn)生細(xì)胞因子 (Zhao et al. 2013)。
氧化應(yīng)激在球囊血管成形術(shù)后SMC增殖、遷移和內(nèi)膜增生中起作用(Nakamura et al. 2007)。蘿卜硫素通過上調(diào)p53，抑制血小板衍生生長(zhǎng)因子(PDGF)誘導(dǎo)的大鼠主動(dòng)脈SMCs增殖，導(dǎo)致G1/S細(xì)胞周期阻滯，從而降低球囊血管成形術(shù)后新生內(nèi)膜的形成(Yoo et al. 2013)。蘿卜硫素通過抑制NF-kB通路，靶向黏附分子表達(dá)，抑制新生內(nèi)膜增生 (Kwon et al. 2012)。
0.5μM的蘿卜硫素增加Nrf2，促進(jìn)其核轉(zhuǎn)位，增加谷胱甘肽水平，降低ROS生成，而ROS會(huì)導(dǎo)致糖尿病小鼠腸系膜小動(dòng)脈增生性肌張力降低 (Velmurugan et al. 2013)。
蘿卜硫素對(duì)糖尿病腎病的保護(hù)作用
糖尿病腎病的特征是腎小球功能和結(jié)構(gòu)的改變，如腎小球?yàn)V過、腎小球基底膜增厚、足細(xì)胞丟失和系膜區(qū)細(xì)胞外基質(zhì)的擴(kuò)張(Yamagishi & Imaizumi 2005; Yamagishi & Matsui 2015)。最終發(fā)展為腎小球硬化，與尿中白蛋白排泄率增加和腎功能障礙有關(guān)。雖然糖尿病腎病的特征性組織學(xué)改變被認(rèn)為是彌漫性和結(jié)節(jié)性腎小球硬化，但就糖尿病腎病的腎功能損害而言，腎小管間質(zhì)內(nèi)的改變比腎小球病變更為重要 (Yamagishi & Imaizumi 2005; Yamagishi & Matsui 2015)。
口服或皮下注射蘿卜硫素 (分別為12.5或0.5mg/kg)可防止鏈脲佐菌素誘導(dǎo)的糖尿病大鼠或小鼠尿白蛋白排泄增加、腎小球基底膜增厚、基質(zhì)擴(kuò)張和硬化，并可降低腎臟氧化應(yīng)激、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β1 (TGF-β1)的表達(dá)以及纖連蛋白和IV型膠原沉積(Zheng et al. 2011; Cui et al. 2012)。Nrf2的激活降低了糖尿病腎臟和系膜細(xì)胞的氧化損傷，抑制了TGF-β1和細(xì)胞外基質(zhì)蛋白的表達(dá) (Zheng et al. 2011)。Nrf2表達(dá)的阻斷完全消除了蘿卜硫素在高糖暴露的腎小管細(xì)胞中的抗纖維化作用(Cui et al. 2012)。腹腔注射5 mg/kg蘿卜硫素至少在一定程度上通過激活Nrf2，抑制糖原合成酶激酶3β/Fyn-信號(hào)通路，改善了實(shí)驗(yàn)性糖尿病腎病(Shang et al. 2015)。此外，我們之前已經(jīng)證明，高血糖會(huì)增加Nrf2缺乏的糖尿病小鼠的氧化和氮化應(yīng)激，并加速腎臟損傷，Nrf2可作為一種針對(duì)實(shí)驗(yàn)性糖尿病腎病的防御因素(Yoh et al. 2008)。
蘿卜硫素對(duì)糖尿病視網(wǎng)膜病變和神經(jīng)病變的保護(hù)作用
糖尿病視網(wǎng)膜病變是職業(yè)年齡人群中獲得性失明的主要原因之一 (Yamagishi & Imaizumi 2005)。糖尿病視網(wǎng)膜病變的早期組織病理學(xué)特征是周細(xì)胞丟失(Orlidge & D’Amore 1987; Yamagishi et al. 1993)。在周細(xì)胞丟失的同時(shí)，還觀察到視網(wǎng)膜基底膜增厚、視網(wǎng)膜血管高通透性和微動(dòng)脈瘤的形成(Orlidge & D’Amore 1987; Yamagishi et al. 1993, 2002; Yamagishi & Imaizumi 2005; Higashimoto et al. 2013)。糖尿病視網(wǎng)膜病變最終發(fā)展為與新生血管相關(guān)的增生性改變(Yamagishi & Imaizumi 2005; Higashimoto et al. 2013)。由于周細(xì)胞被證明在維持微血管穩(wěn)態(tài)中起著重要作用，所以有一種假設(shè)認(rèn)為，糖尿病視網(wǎng)膜病變的惡化以及最終與視網(wǎng)膜新生血管形成相關(guān)的增生性改變是周細(xì)胞丟失的結(jié)果(Yamagishi et al. 1993, 2002; Yamagishi & Imaizumi 2005; Higashimoto et al. 2013)。
我們發(fā)現(xiàn)AGE刺激了培養(yǎng)的牛視網(wǎng)膜周細(xì)胞中超氧化物的產(chǎn)生和RAGE基因和蛋白的表達(dá)，而這可以通過蘿卜硫素干預(yù)來(lái)預(yù)防(Maeda et al. 2014)。蘿卜硫素或針對(duì)RAGE的抗體顯著抑制AGE誘導(dǎo)的周細(xì)胞DNA合成減少、凋亡細(xì)胞死亡和MCP-1 mRNA水平上調(diào)。 這些研究結(jié)果表明，蘿卜硫素可通過其抗氧化特性抑制RAGE表達(dá)，從而抑制AGE暴露的周細(xì)胞中的DNA合成、凋亡細(xì)胞死亡和炎癥反應(yīng)。蘿卜硫素阻斷周細(xì)胞AGE-RAGE軸可能是治療糖尿病視網(wǎng)膜病變的新靶點(diǎn)。
10-80μM的蘿卜硫素抑制EC增殖、遷移和管形成，這是通過誘導(dǎo)EC或內(nèi)皮祖細(xì)胞的凋亡細(xì)胞死亡以及抑制基質(zhì)金屬蛋白酶-9活性的血管生成的關(guān)鍵步驟。(Asakage et al. 2006; Annabi et al. 2008; Nishikawa et al. 2009, 2010)。抑制ERK和PI3K / AKT途徑協(xié)同抑制EC的細(xì)胞遷移和毛細(xì)管形成，并進(jìn)一步增強(qiáng)了蘿卜硫素的抗血管生成作用，這與FOXO轉(zhuǎn)錄因子的激活有關(guān)。(Davis et al. 2009)。FOXO的磷酸化缺陷型突變體通過激活FOXO轉(zhuǎn)錄因子增強(qiáng)了蘿卜硫素的抗血管生成作用，因此表明蘿卜硫素通過調(diào)控FOXO轉(zhuǎn)錄活性抑制血管生成。
1-10μm的蘿卜硫素通過Nrf2激活高糖暴露的背根神經(jīng)節(jié)的抗氧化反應(yīng)，并保護(hù)其免受氧化應(yīng)激誘導(dǎo)的損傷(Vincent et al. 2009)。0.5-1 mg/kg的蘿卜硫素可使鏈脲佐菌素誘導(dǎo)的糖尿病大鼠運(yùn)動(dòng)神經(jīng)傳導(dǎo)速度、神經(jīng)血流量及疼痛行為均得到改善，丙二醛水平降低，這與蘿卜硫素激活Nrf2下游血氧合酶-1和NAD(P)H:醌氧化還原酶1表達(dá)增加有關(guān)(Negi et al. 2011)。據(jù)報(bào)道，2.5μM的蘿卜硫素通過阻斷caspase-3酶的激活，減少ERK、JNK和p38磷酸化和ROS生成，并增加細(xì)胞內(nèi)谷胱甘肽水平以抑制甲基乙二醛誘導(dǎo)的神經(jīng)元細(xì)胞損傷(Angeloni et al. 2015)。此外，蘿卜硫素通過增加乙二醛酶1的表達(dá)和活性來(lái)增強(qiáng)甲基乙二醛的解毒系統(tǒng)，甲基乙二醛是AGE的前體。這些觀察結(jié)果表明了蘿卜硫素在預(yù)防糖尿病神經(jīng)病變方面的潛在臨床應(yīng)用。
蘿卜硫素對(duì)糖尿病性心肌病的保護(hù)作用
0.5 mg/kg的蘿卜硫素皮下注射可通過激活Nrf2顯著預(yù)防鏈脲佐菌素誘導(dǎo)的糖尿病小鼠心功能不全、肥大和纖維化，這與膠原蛋白和氧化應(yīng)激標(biāo)志物的積累減少以及結(jié)締組織生長(zhǎng)因子(TGF-β)表達(dá)減少有關(guān)（Bai et al.2013）。此外，相同劑量的蘿卜硫素已經(jīng)證明通過Nrf2-50-AMP激活的蛋白激酶信號(hào)通路減弱心臟重塑、功能障礙和纖維化，并預(yù)防2型糖尿病小鼠的心臟脂質(zhì)積聚、炎癥和氧化應(yīng)激(Zhang et al. 2014)。
蘿卜硫素在糖尿病狀態(tài)下的代謝作用
關(guān)于蘿卜硫素在糖尿病狀態(tài)下的代謝作用存在一些爭(zhēng)議。一項(xiàng)隨機(jī)雙盲臨床試驗(yàn)顯示，每天服用10克西蘭花芽粉4周后，2型糖尿病患者的血清胰島素濃度顯著降低，胰島素抵抗的穩(wěn)態(tài)模型評(píng)估也顯著降低(Bahadoran et al. 2012)。然而，盡管口服0.1、0.25或0.5 mg/kg蘿卜硫素可預(yù)防鏈脲佐菌素誘導(dǎo)的糖尿病大鼠高甘油三酯血癥，但該化合物治療后肝功能和膽固醇水平的損害加重(De Souza et al. 2012)。在小鼠胚胎成纖維細(xì)胞中，10 μM的蘿卜硫素也被證明可以抑制激素誘導(dǎo)的分化，降低過氧化物酶體增殖激活受體-γ和脂肪酸結(jié)合蛋白4的表達(dá)(Xu et al. 2012)。
結(jié)論
我們可以為蘿卜硫素對(duì)糖尿病血管并發(fā)癥的保護(hù)作用提出一個(gè)總體方案（圖1）。還需要進(jìn)一步的縱向隨機(jī)研究來(lái)闡明蘿卜硫素或富含蘿卜硫素的食物是否可以減輕促炎和促氧化反應(yīng)，從而預(yù)防糖尿病患者的血管并發(fā)癥。
圖1：蘿卜硫素對(duì)糖尿病血管并發(fā)癥的保護(hù)作用。
本文由福山生物整理翻譯，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。
點(diǎn)擊咨詢
400-113-6988