文摘
目的。民族差异的探索氧化应激和内皮激活与已知的心血管风险因素在南亚人(SA)和欧洲白人(我们)在英国居住。方法。英国202名参与者在一个多民族人口提供生物医学和人体测量数据。人类尿2,3-dinor-8-iso-prostaglandin-F1α和等离子ICAM-1被量化为氧化应激和内皮激活,分别。结果。2,3-Dinor-8-iso-prostaglandin-F1α水平明显高于SA组相比,我们组(10.36(95%置信区间CI: 9.09, 11.79)和8.46 (7.71,9.29),)在调整年龄、性别、吸烟状况、体重、糖化血红蛋白和药物。氧化应激与糖化血红蛋白呈正相关(,95%置信区间CI: 1.02, 1.14,),禁食,95%置信区间CI: 1.02, 1.10,),2小时血糖(,95%置信区间CI: 1.00, 1.04,)。在每个调整模型,SA继续氧化应激水平升高与我们相比。ICAM-1水平明显高于复合IGR组相比normoglycaemic组()。没有观察到ICAM-1种族差异。结论。这些结果表明,SA的不利影响更容易hyperglycaemia-induced氧化应激在血糖阈值低于我们。潜在的机制进行深入研究是十分必要的。
1。介绍
最近的重大进展治疗心血管疾病迄今未能纠正承认民族健康不平等在北半球。例如,英国第一和第二代南亚人(人跟踪祖先印度、巴基斯坦、孟加拉国、斯里兰卡或者称为南亚)冠心病比例较高,更容易早死于心血管原因比白色的欧洲同行(1]。同时增加糖尿病的患病率在这个南亚移民是一种常见致病因子,这和其他建立风险因素出现不完全占心血管发病率的持续的差异率(2- - - - - -5]。,这是合理的一种替代方法,原因不明的病理生理学驱动器过早动脉血栓栓塞疾病在这个民族。
氧化应激可能是一个重要的决定因素的条件共享促炎病因学,包括糖尿病(6,7)、高血压(8),和动脉粥样硬化9]。失败的内源性抗氧化防御系统来控制有害活性氧(ROS)导致蛋白质和脂质过氧化作用,稳定成品的作为越来越可靠的标记过剩的活性氧氧化应激(定义10]。F2-isoprostane是一个广泛研究的分子可能效用作为生物标志物在肥胖11),高胆固醇血症(122型糖尿病),(13)、心血管疾病(14),和冠心病15,16]。南亚人是否特别容易受到含有葡萄糖相关的氧化应激或下级承担不利后果的接触是未知的。
一个完整健康的内皮对正常血管和血液动力学的作用至关重要。两个代理人建立内皮病理,血流介导扩张(17,循环可溶性粘附分子(ICAM-1) [18- - - - - -22)建立高度与心血管疾病的风险因素(17,18,20.- - - - - -22),最近被报道要坚强预测2型糖尿病(23]。
很少有研究探讨高血糖症之间的关系,氧化应激,(以-isoprostanes)和内皮细胞激活的标志在高风险的少数民族。特别是餐后高血糖症之间的相互作用,氧化应激、内皮激活早期动脉壁动脉粥样硬化可能是一个重要的决定因素在这个人口。
本研究的目的是探讨种族差异在氧化应激和内皮细胞激活和关联这些已知的心血管风险因素在一个人口群体特征明显。我们假设,氧化应激和内皮激活将更普遍在南亚与葡萄糖耐量比较相配的白种欧洲人,将在这一组与餐后血糖。
2。方法
2.1。主题
受试者招募从社区2型糖尿病筛查项目(ADDITION-Leicester),其它地方描述的设计(24]。短暂的1689年南亚人25岁- 75岁和5060岁的欧洲白人40 - 75岁的筛选标准75 g-oral葡萄糖耐量试验(OGTT)。额外的血液被确定一个标准的血脂、糖化血红蛋白%,肝功能测试。详细的病史和处方的库存记录和每一个参与者都进行了标准化的人体测量评估。提供额外的书面知情同意后,202名志愿者与葡萄糖不耐受弗兰克(IGT)或2型糖尿病(1999年由世界卫生组织(世卫组织)标准),没有心血管疾病的历史提供了一个额外的血液和尿液样本量化的氧化应激的生物标志物(2,3-dinor-8-iso-prostaglandin-F1α)和内皮功能(ICAM)。
之前所有的数据和样本获得antihyperglycaemic药物饮食或生活方式修改启动。从每个参与主体获得知情同意,协议是经伦理委员会批准的莱斯特,英国北安普敦郡,拉特兰,。
2.2。人体测量数据
收集每个参与者包括人体测量身高和体重(Tanita Tanita此种611年,西德雷顿的英国),到最近的0.5厘米,0.1公斤,和0.5%,职责)。腰围测量的最小腹部围位于肚脐和中间胸骨下端(25]。三个独立的血压读数被(没有夹紧双腿坐在5分钟间隔(欧姆龙M5-1,哼哼- 757 e模型)到最近的0.5毫米汞柱。最后两个读数的意思是在这些分析使用。
2.3。生化数据
量化的高密度脂蛋白(HDL)胆固醇都使用了ultra-HDL化验(UHDL)和使用胆固醇酶法测定血清胆固醇。血清甘油三酯测定使用甘油三酸酯甘油磷酸氧化酶试验(Abbott临床化学ARCHITECH c / AEROSET系统)。量化的血清glycohemoglobin(糖化血红蛋白%)进行了使用高效液相色谱法(HPLC)自动glycohemoglobin hlc - 723 g分析仪(Tosoh生物科学有限公司、英国),使用己糖激酶和血浆葡萄糖测定方法。这些化验在病理学实验室在莱斯特大学医院和重复测试如果进行方差系数≥20%。
2.4。-Dinor-8-iso-prostaglandin-F1α分析
这个分析是使用内部试验进行AutoDELFIA 1235自动免疫分析系统(PerkinElmer、生命科学、英国)联合利华Colworth。所有尿液样本收集和储存在−20°C到分析。人类的量化2,3-dinor-8-iso-prostaglandin-F1α通过一个基于单克隆抗体的竞争从尿液进行荧光免疫测定方法2,3-dinor-8-iso-prostaglandin-F1α开曼化学公司(15290)ovalbumin-Eu3+-labelled-tracer(欧盟N1 ITC螯合,PerkinElmer、生命科学、英国)。过程:50μL标准的质量控制或尿液样本被分发到一个坚实的黄色低花期anti-mouse 96孔酶标(PerkinElmer、生命科学、英国)。股票2,3-dinor-8-iso-prostaglandin-F1α抗体(联合利华发现)的解决方案是稀释1:100年DELFIA分析缓冲区的AutoDELFIA添加100紧随其后μ0.03 L的抗体(ug /毫升最终浓度)之间的板。股票欧盟三国+——标签ovalbulin-8-Iso-prostaglandin-F1α示踪剂在分析缓冲区自动稀释1/100 AutoDELFIA然后50μ这个解决方案的L是添加到每个(最终稀释1/16,000示踪剂)。60分钟的潜伏期,随后用颤抖和DELFIA洗的盘子然后洗6次缓冲区(PerkinElmer、生命科学、英国)。200年μL DELFIA增强解决方案(PerkinElmer、生命科学、英国)被添加到每个盘子动摇了5分钟。荧光计数然后读从每个盘子的AutoDELFIA 2的浓度,3-dinor-8-iso-prostaglandin-F1α决定从标准曲线的AutoDELFIA Multicalc数据简化方案。
进行重复测试,如果精度系数≥10%。本试验利用单克隆而不是提供更大的特异性多克隆抗体,和批量一致性。评估单克隆抗体特异性的亲和色谱法矩阵是由连接2,3-dinor-8-iso-prostaglandin-F1α单克隆抗体CNBr琼脂糖4 b(法玛西亚)。列活动的绑定和洗脱了商用2,3-dinor-8-iso-prostaglandin-F1α(开曼化学公司)。与95%乙醇洗脱得到良好。活动后列的乙醇洗脱(3-dinor-8-iso-prostaglandin-F1结合的能力α)检查和发现sufficient-indicating列可用于多个净化运行。14 * 1和2毫升尿液样本,3-dinor-8-iso-prostaglandin-F1α免疫测定浓度> 50 ng / mL汇集和稀释28.5毫升0.1米磷酸pH值7.1。列是基线与PBS稀释尿液样本加载在1毫升/分钟。列用PBS基线,然后milli-Q水然后筛选了5毫升95%酒精PBS紧随其后。洗脱峰,蒸发干燥,被gc - ms技术进行分析(Erin Terry博士和教授杰森·莫罗,范德比尔特大学医学院的纳什维尔,美国)。报告的气相轮廓是干净的,显示一个明显的单一峰值约为0.20分钟,后来一个较小的样品峰的峰值约1/8大小。总结主要的峰值是2,3-dinor-8-iso-prostaglandin-F1α和小峰未知代谢物。这个结果表明抗体特异性高,与之前的结果范德比尔特实验室获得了商用单克隆抗体,显示多个峰值,表明抗体特异性差。DELFIA(英国PerkinElmer生命科学)免疫测定格式提供了优于传统的ELISA免疫测定技术。它利用镧系荧光螯合物的独特的化学性质和时间分辨荧光检测(基金会)创建一个分析提供高特异性、灵敏度、动态范围宽,和优越的稳定。这种方法已经被我们组(之前使用26]。尿浓度的生物标记被纠正了尿肌酐浓度占肾排泄功能的差异。
2.5。ICAM测量
血清样本都是直立行走在室温下为60分钟前在3000转离心10分钟。每个后续2毫升整除储存在−80°C到分析。ICAM-1是衡量ELISA(研发系统,阿宾顿,英国)。内部和inter-assay CVs均< 8%。
2.6。统计分析
所有使用占据10.0 (StataCorp进行了统计分析。2007年。占据统计软件:释放10。学院站,TX: StataCorp LP)。南亚和欧洲白人族群之间的差异在基线特征方面,胆固醇,和glycaemia措施进行评估t测试连续变量和费舍尔的确切的测试分类变量。比较氧化应激,以2,3-dinor-8-iso prostaglandin-F1α这两个民族之间,未经调整线性回归模型和模型调整年龄(连续;年)、性别(分类;男、女)、吸烟状态(分类;不抽烟、exsmoker、当前吸烟者),腰围(连续;厘米)、糖化血红蛋白(连续;%)安装和使用的药物。2,3-dinor-8-iso-prostaglandin-F1α被发现有偏态分布和对数转换也是之前分析;back-transformed意味着报告。也感兴趣的是氧化应激有关措施ICAM glycaemia和内皮功能障碍的标志。这是调查使用两个不同的多元回归模型。第一个模型是一个未经调整的模型。第二个模型是调整年龄、性别、种族、吸烟、药物的使用(包括降压、降脂、甲状腺/抗甲状腺药物治疗,和类固醇),和腰围。回归模型,连续解释性变量围绕他们的手段(糖化血红蛋白6% =,= 58岁,腰围= 98厘米,空腹血糖= 6更易/ L, 2小时血糖= 9更易/ L, ICAM-1 = 19 ng / mL)。值为0.05或更低被认为是重要的。
3所示。结果
百分之五十四(109)的队列定义的葡萄糖耐量和46%(93)2型糖尿病。基线特征如表所示1。百分之三十四(68)的南亚种族和66%(134年)是欧洲白人种族。糖尿病的患病率无显著差异()、性别()或腰围(两个民族之间的);然而,欧洲白人相比明显老南亚集团(10.4±8.1±62.7年和54.9年,)和南亚人的体重明显降低(与,< 0.001)。
意味着(±标准差)水平的低密度脂蛋白胆固醇和总胆固醇明显降低在南亚集团相比,欧洲白人(低密度:与,,分别地。,和total cholesterol:与,、职责)。没有两个民族之间的差异对glycaemia措施,以空腹血糖(),2小时血糖()、糖化血红蛋白% ()。
指未经调整的2,3-dinor-8-iso-prostaglandin-F1α水平明显高于在南亚集团与白色相比欧洲集团(平均11.04 nmol /(95%置信区间CI: 9.85, 12.38)和9.03 nmol /(95%置信区间CI: 8.32, 9.80),分别地。)。类似的差异观察后调整年龄、性别、吸烟情况、体重和糖化血红蛋白(表2)。
3.1。标准多重回归2,3-Dinor-8-iso-prostaglandin-F1α和变量的兴趣
糖化血红蛋白与增加1% 1.09 nmol /增加氧化应激(= 1.08,95% CI: 1.02, 1.14,)调整了年龄、性别、种族、药物使用、吸烟状态,体重在整个队列(表3)。在这个模型中水平的2,3-dinor-8-iso-prostaglandin-F1α1.25 nmol /(95%可信区间;1.05,1.49,在南亚,而不是在表)高于欧洲白人独立于潜在的混杂变量调整。
增加1更易与L 2小时葡萄糖与平均增加1.02 nmol /在氧化应激水平= 1.02(95%置信区间CI: 1.00, 1.04,)调整年龄、性别、种族、药物使用、吸烟状况和体重在整个队列(表3)。在这个模型中水平的2,3-dinor-8-iso-prostaglandin-F1α1.21 nmol /(95%置信区间CI: 1.02, 1.43,在南亚,而不是在表)高于欧洲白人独立于潜在的混杂变量调整。
1更易与L增加空腹血糖1.06 nmol /相关联氧化应激水平增加(= 1.06(95%置信区间CI: 1.02, 1.10,)调整年龄、性别、种族、药物使用、吸烟状态,腰围在整个队列(表3)。在这个模型的水平2,3-dinor-8-iso-prostaglandin-F1α1.29 nmol /(95%置信区间CI: 1.09, 1.54,在南亚,而不是在表)高于欧洲白人独立于潜在的混杂变量调整。
3.2。ICAM-1
出于比较目的ICAM-1是匹配的对照组正常葡萄糖宽容。ICAM-1在这个控制人口的平均值显著低于复合葡萄糖宽容和糖尿病组在所有科目(、表3)当南亚()和欧洲白人()对象分别进行了分析。为了进一步说明这个协会,进行逻辑回归分析。我们报告的联合组ICAM 1 ng / mL增加8%增加的可能性IGR(或1.08(95%置信区间CI: 1.03, 1.13)),这是类似的南亚和欧洲白人的单独(OR: 1.09 (1.01, 1.17),和1.07 (1.01,1.13),、职责)。没有种族差异ICAM-1观察在正常葡萄糖宽容()或葡萄糖调节()类别(表4)。之间没有统计上显著的独立协会ICAM水平和氧化应激在这个队列(表4)。
4所示。讨论
在这项研究中我们展示的证据增强氧化应激在看似健康的第一代英国南亚人患有未确诊高血糖症。~ 17%而内生的这种差异匹配白色欧洲人口是独立的测量干扰的年龄,性别,吸烟,使用药物治疗,体重和糖化血红蛋白。因果关系当然不能从横断面分析这种性质的推断。然而,我们的研究表明,氧化应激可能有助于加速动脉粥样化形成和证据确凿的心血管疾病易感性在南亚人迁移到北方高纬度地区(1,27- - - - - -29日]。
内生氧化剂氧化应激的结果之间的不平衡生产和抗氧化活性。是建立一个hypercalorific状态(热量摄取超过能量消耗)通过内质网应激诱导活性氧的生产过剩(30.]。然而,为了减少多余的细胞活性氧的形成,并防止其有害影响,抑制胰岛素刺激葡萄糖摄取,通过减少GLUT-4易位,进一步加剧了hyperglycaemic状态(31日- - - - - -34]。胰细胞更容易ROS由于抗氧化酶的相对不足。长时间暴露于高血糖症和游离脂肪酸hyper-caloric状态报告诱导细胞功能障碍(32,33]。这种“glucolipotoxicity”被描述在最近的一个评论(35)和氧化应激过程的又一个主要因素。我们的研究表明高浓度的系统性氧化应激的标记英国南亚队列相比,欧洲白人可比血糖状况表明,南亚人可能容易受到的不利影响hyperglycaemia-induced氧化压力较低的血糖阈值。这是进一步支持我们的多元回归分析。增加糖化血红蛋白水平、空腹和2小时血糖都与氧化应激水平增加(表相关联3)。在每个模型中,南亚人继续有较高水平的氧化应激相比,欧洲白人提到的混杂因素调整后(表3)。
相反的循环细胞粘附分子值不高在南亚与葡萄糖调节或normo-glycaemia并没有证据表明血管疾病相比,欧洲白人(表4)。这或许并不太令人吃惊因为在早期研究提出了一个强有力的ICAM-1和血管之间的联系结果(22,36- - - - - -40),后面的大型前瞻性研究和荟萃分析竞争这一观点(41]。细胞粘附分子包括ICAM-1据报道没有显著的调整分析与冠心病的关系。然而,我们报告的水平明显高于ICAM-1在那些与葡萄糖调节相比normo-glycaemia在整个集团和民族。这些结果支持最近发现Sattar et al。23]报告显著升高ICAM-1和事件发生糖尿病的风险之间的联系(HR 1.82(95%置信区间:1.27—-2.63,))。这组报道ICAM-1升高与心血管疾病事件风险之间没有联系。这支持证据从一个较小的分析土著印第安人展示一个向上发展的标记的脂质过氧化和内皮功能障碍(sVCAM-1)健康对照组糖尿病患者有无血管疾病(42]。因此,我们的研究结果支持越来越多的证据表明,特异表达ICAM-1参与二型糖尿病的发病机制,但我们认为这不是由于血管并发症的风险增加在南亚人居住在英国。
潜在的当前研究的局限性包括其横断面设计。它也观察,因此受残余混杂。F2类isoprostanes浸渍的“黄金标准”的评估体内氧化应激和isoprostane家族的最广泛的记录(11- - - - - -16,43]。然而,F2-isoprostanes接受进一步肾脏代谢产生尿dinor衍生品(43包括2,3-dinor-8-iso-prostaglandin-F1α。我们组决定量化这个尿代谢物的氧化应激的相对稳定,虽然我们的研究结果是独一无二的我们并不认为这样的结果是基于这种方法的更大的影响或新奇但认为它们是添加剂越来越多的文献对氧化应激的致病作用在动脉粥样硬化和心血管疾病。然而,由于氧化应激是一个高度复杂的过程与众多不稳定“midproducts”有可能这尿代谢物可能不够敏感,以反映真实程度的氧化应激组或者在组织级别。
虽然只有一个早上尿液样本,我们并不预期24小时采样的替代方法对研究结果有影响。Helmersson和苏曾报道发现尿液的F水平之间无显著差异2-isoprostanes同分异构体和那些实际上基本以24小时为尿液采样和测量表明,早上样本是可取的,因为它代表尿液从6 - 8小时43,44]。Isoprostane然而表达/更易与肌酐浓度为尿量波动和调整这个尿代谢物是一个稳定的氧化应激和验证标记(44,45]。进一步限制可能是代理亚临床标记的内皮功能的使用。虽然有实用程序使用循环内皮细胞表型的鉴定血清标记血管内皮,发布的监管和肱动脉的血流介导扩张(FMD)被认为是黄金标准技术测量内皮功能(46]。因此我们可能失去敏感性不采用这种技术。此外,只有一个标记的内皮功能障碍是这一群人,只有一个子集的参与者为这些分析提供了额外的空腹血。这可能呈现它的动力和解释下二级ICAM-1-isoprostane关系应该小心。未来的调查应包括E-selectin和/或血管性血友病因子和一个更大的样本量。此外,额外的氧化应激的措施,也就是说,8-hydroxy-2′脱氧鸟苷(8-OHdG)可能进一步证实这些结果。
本研究的优势包括排除混杂因素的选择标准,如明显的血管疾病和降糖治疗。在整个研究中使用标准操作程序和实验室分析被蒙蔽。这些生物标记物的分析进行使用分析工具有良好的精度进行验证。有健壮的统计的方法允许我们包括更多的潜在的混杂因素。
5。总结
我们表明,ICAM-1水平不高在南亚人居住在英国,尽管与glycaemia两组。然而,系统性氧化应激出现明显高于葡萄糖不能容忍南亚人与我们同行相比,独立的混杂因素来衡量。多元回归分析表明,糖化血红蛋白是积极与2,3-dinor-8-iso-prostaglandin-F1α独立于混杂变量。民族变量在这个模型表明,这种积极的协会在南亚人与我们大。增加2,3-dinor-8-iso-prostaglandin-F1α1.09 nmol /为整个集团在糖化血红蛋白每增加1%,南亚人2水平的增加,3-dinor-8-iso-prostaglandin-F1α每增加1%的糖化血红蛋白是1.25 nmol /比我们高。随后,我们建议南亚人更容易受到的不利影响hyperglycaemia-induced氧化应激在血糖阈值低于我们鉴于之间没有显著差异在糖化血红蛋白的民族群体。为了证实这种潜在的关系,进一步研究机制是十分必要的。
利益冲突
没有直接的经济关系在本文提到的商业身份可能导致利益冲突的任何作者的工作。
作者的贡献
e·m·布雷迪和d·r·韦伯共同第一作者。
确认
本文由生物技术和生物科学研究委员会(BBSRC),美国国家卫生研究所(NIHR) Leicester-Loughborough饮食和生活方式生物医学研究单位和联合利华公司的研究。