PPAR-γ agonist가 대사증후군과 제 2형 당뇨병 환자에서 혈관내피세포 기능이상에 미치는 역할

Abstract

[한글]인슐린 저항성에 기반을 둔 당뇨병, 대사증후군 환자들의 경우, 정상인들과 비교하여 고지혈증, 고혈압, 혈관계 응고이상, 혈관내피세포 기능이상 등이 동반되어 매우 높은 심혈관계 질환 위험도를 가지게 된다는 특징이 있으며, 실제로도 심장질환, 뇌혈관계 질환이 이들의 가장 중요한 사망 원인이다. 본 연구는 제 2형 당뇨병 환자와 대사 증후군 환자에서 인슐린 저항성 개선제인 pioglitazone을 장기간 투여하고, 약물 투여 전, 후 환자의 혈관내피세포 기능과 이에 영향을 미치는 임상적인 인자들을 분석하고, 실험을 통하여 PPAR-γ agonist가 혈관내피세포기능 에 미치는 직접적인 영향들을 분석하고자 하였다.대사증후군, 제 2형 당뇨병을 진단받은 환자(n=210)를 대상으로 하여 인슐린 저항성개선제인 pioglitazone을 3개월간 투여한 군과 기존의 치료를 유지한 군에서 혈관이완능을 측정하는 Flow Mediated Dilatation 방법으로 혈관내피세포기능을 측정하고, 이와 연관이 있는 임상적인 인자들을 분석하였다. In vitro 실험으로는 혈관내피세포에 pioglitazone을 처리하여 죽상동맥경화증과 관련이 있는 Nuclear Factor Κb(NFΚB) 신호전달 체계에 미치는 영향을 분석하였다.결과적으로, ① 대사증후군과 제 2형 당뇨병 환자군 모두 pioglitazone 투여 후에 혈관내피세포 의존성 FMD가 의미 있게 호전되었으며, 이에 관련이 있는 인자는 혈청인슐린, hs CRP, HOMA-IR, 혈청 adiponectin의 증가였으며, 특히 혈청 adiponectin의 증가치와 가장 연관성이 높았다. 대사증후군 환자에서는 당뇨병 환자군과 비교하였을 때 FMD의 호전도와 혈청 adiponectin의 증가도가 더욱 현저하였다. ② 환자의 아디포넥틴 유전자다형성(adiponectin polymorphism)과의 연관성을 본 결과에서 SNP 45 GG type과 SNP 45/276 GG/GG type 인 환자군에서 혈당 강하효과가 낮고, FMD 및 혈청 adiponectin의 수치가 pioglitazone 치료 이후에도 역비례하는 관계를 보였다. ③ In vitro 실험에서 pioglitazone은 효과적으로 TNF-α 및 oxidized LDL-cholesterol particle의 LysoPC에 의한 NFκB p65 nuclear translocation을 억제하였으며, pioglitazone을 처리한 혈관내피세포에서 LysoPC를 동시에 처리하였을 때 Nitric oxide(NO)를 상승적으로 증가시키는 효과를 보였다. 따라서 piogli- tazone의 처리가 NO 를 상승적으로 증가시키고, 이러한 NO의 증가가 NFκB 신호전달을 효과적으로 억제한 것으로 생각된다.따라서, 당뇨병이 시작된 환자보다도 대사증후군 단계에서부터 조기에 인슐린저항성 개선제를 적극적으로 사용하는 것이 임상적으로 혈관내피세포 기능 이상을 개선시켜 심혈관계 질환을 예방하는데 큰 도움을 줄 것으로 본 연구의 결과에서 기대할 수 있으며, 대사증후군과 제 2형 당뇨병 환자에서 인슐린 저항성 지표를 개선하고, 항염증효과를 가져오며, 혈청 adiponectin을 크게 증가시킬 수 있는 방향의 치료가 혈관내피세포 기능개선에 매우 중요한 역할을 한다고 할 수 있으며, PPAR-γ agonist 인 pioglitazone이 임상적으로나, 세포수준에서 효과적으로 작용하였다. 또한 본 연구에서 나타난 환자별 아디포넥틴 유전자다형성에 따라 혈관내피세포 기능 개선도에 차이가 있는 결과에 대해서는 임상적인 유용성이 있는지 향후 대규모의 연구가 진행되어야 할 것으로 생각된다.

[영문]Patients with type 2 diabetes and metabolic syndrome have a high risk of develo- ping macrovascular complications, including coronary heart disease, cerebrovascular disease, the leading cause of death in this population. Insulin resistance, the back- ground pathophysiology of type 2 diabetes and metabolic syndrome, is closely related to dyslipidemia, hypertension, endothelial dysfunction, hypercoagulability and increased inflammatory markers which facilitates atherosclerosis.The aim of this study is to investigate the effects of pioglitazone, PPAR-γ agonist, on the endothelial dysfunction in Korean metabolic syndrome and type 2 diabetic patients. Furthermore, to experiment the direct effects of pioglitazone on the NFκB pathway, the upper-stream of inflammatory cascade, in Human Umbilicus Vein Endo- thelial Cells(HUVECs). We measured endothelial dependent and independent Flow Mediated Dilatation(FMD) of our subjects and analyzed changes of metabolic para- meters during the pioglitazone treatment.In HUVECs, we treated Lysophosphatidylcholine(Lyso PC) and TNF-α for the sti- mulation of NFκB p65 nuclear translocation and measured the endothelial Nitric Oxide (NO) by pioglitazone treatment.For the results,1.In metabolic syndrome and type 2 diabetic patients, The endothelial dependent FMD(%) was significantly improved after pioglitazone treatment. This FMD(%) improvement strongly correlated to the decreased serum insulin, hsCRP, and HOMA-IR and to increased % of serum adiponectin during the pioglitazone treatment. Comparing to type 2 diabetic patients, the effects of pioglitazone treat- ment showed dramatic increase of FMD(%) and serum adiponectin level in metabolic syndrome patients.2.For the adiponectin polymorphism analysis, SNP 45 GG type and SNP 45/SNP 276 GG/GG haplotype patients showed mild decrease of fasting glucose level, and inversly correlated to the FMD(%) and serum adiponectin level in our sub- jects(n=4/total n= 58).3.The pioglitazone treatment effectively blocked the NFκB p65 nuclear translo- cation induced by TNF-α and LysoPC stimulation in HUVECs, especially Lyso PC stimulation. Through increasing the endothelial cell NO production in HUVECs, pioglitazone could inhibit the NFκB signaling pathway effectively, but the diffe- rence of the degree of blocking NFκB p65 translocation according to the diffe- rent stimuli still need more experiments which step would be directly involved by the pioglitazone treatment.