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비타민 D 부족 때문에 2 형 당뇨 병이 발병하고 동시에 동맥 경화도 병행 악화되고 있다 그 원리 ?

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비타민 D 부족 때문에 2 형 당뇨 병이 발병하고
동시에 동맥 경화도 병행 악화되고 있다
 
2형 당뇨병과 동맥 경화는 동시에 진행 되는 염증 병태 임이 밝혀졌다
그 이유 또한 비타민 D 부족 때임이 쥐의 실험을 통해 입증 되었으며
비타민 D를 충분히 공급하면 두 병태가 동시에 살아진다는
놀라운 사실도 입증 되었다
 
이는 미국 워싱턴 의대 (St. Louis ) 연구 팀의 연구 결과이며
세포 리포트 저널 최근 호를 통해 발표된 내용 이다
 
2형 당뇨병 과 동맥 경화는 
비타민 D 부족 때문에 발병하여
동시에 진행 악화되는 염증 병태
 
 
 
원인이 같은 두 가지 염증 병태
 
2 형 당뇨병이 염증 병태라는 것은 오래 전 부터 알려진 사싪이다
동맥 경화도 염증 병태라는 것도 잘 알려진 사실이다 
 
그러나 2형 당뇨병과 동맥 경화가 비타민 D부족 때문에
동시에 발병한 염증 병태라는 사실은 
쥐를 대상으로 한 실험을 통해 최초로 입증된 대 발견이다
 
쥐를 대상으로 하여 쥐의 면역 세포 단구(Monocyte)와 면역 세포 Macrophage내에 존재하는 비타민 D 수용체를 없애 버린 결과
비타민 D 작용이 없어진 면역 세포 Macrophage는 
인슐린 내성 과 고 혈당을 유발하므로 서 쥐로 하여금 
2형 당뇨병에 걸리게 했다 
동시에 이 마크로피지는 비타민 D 작용이 없어진 면역 세포 단구와 함께
동맥 경화를 유발했음이 매우 면밀한 실험을 통해 입증되었다
 
뿐만 아니라 2형 당뇨병과 동맥경화를 일으키고 있는 쥐에게
비타민 D수용체를 지닌 단구(Monocyte)와  면역 세포
Macrophage 를 주입 하자 마자 2형 당뇨병과 
동맥경화가 동시에 살아 진다는 놀라운 사실이 
면밀한 실험을 통해 입증 된 것이다
 

 <img width="525" height="310" style="WIDTH: 527px; HEIGHT: 507px" src="/_dimg/1%2020150502_144903.png">
[그림] 위쪽은 면역 세포 Macrophage 내에 존재하는 비타민 D 수용체를 
없세버린 Macrophage가 Cholesterol 등 지질을 과잉 섭취하여 
왼쪽 아래 간에서 혈당을 과잉 생성 시키면서 인술린 내성
(Insulin resistance)을 유발하여 2형 당뇨병을 발병 시키고 있으며 
오른 쪽 아래는 단구(Monocyte)내에 존재하는 비타민D 수용체를 
없애버린 Monocyte가 Cholesterol을 과잉 섭취하여 동맥 혈관에; 
부착하여 동맥 경화(Athereoscl,erosis)를 동시에 유발
 
 
 
 
 
[실함1] 
 
면역 세포 내에 존재하는 비타민D 수용체를 없새므로서
비타민 D작용이 없는 쥐 (KODMAC)를 만드는 과정

 
<img width="552" height="300" style="WIDTH: 554px; HEIGHT: 553px" src="/_dimg/2%2020150502_145152.png">
(A) Schematic representation of generation of KODMAC mice.
(B) qRT-PCR analysis of relative Vdr mRNA expression normalized to Mrpl32 expression in CD11b+ BMDMs, monocytes, and peritoneal macrophages (n = 3 per group).
(C) Western blot analysis of VDR from KODMAC-L and control-L tissues.
(D) qRT-PCR analysis of Cyp24a1 mRNA expression normalized to Mrpl32 in cultured peritoneal macrophages with or without stimulation with 1,25(OH)2D3 10−8 M (n = 6 per group).
(E) Weight before and after high-fat diet (HFD) (n = 16–20 per group).
(F and G) Body fat (F) and lean body mass (G) percentage after HFD (n = 18–20 per group).
(H–J) Fasting serum (H) cholesterol, (I) triglycerides, and (J) glucose before and after HFD (n = 12 per group).
 
 
 
 
[실험2]
 
비타민D 작용이 없어진 쥐 (KODMAC)가
인술인 내성을 유발함을 입증
 
 
 
<img width="628" height="379" style="WIDTH: 631px; HEIGHT: 814px" src="/_dimg/3%2020150502_145306.png">
 (A and B) Glucose tolerance test (A) with 30-min plasma insulin levels (inset) (n = 35 per group) and (B) insulin tolerance test (B) (n = 16 per group).
(C–E) From hyperinsulinemic euglycemic clamps, (C) glucose infusion rate, (D) hepatic glucose production after insulin stimulation, and (E) glucose disposal rate (n = 7–8 per group).
(F) qRT-PCR analysis of relative Pck1 and G6pc mRNA expression from hepatocytes, normalized to Mrpl32 (n = 6 per group).
(G) Western blot analysis of phosphorylated AKT from hepatocytes (n = 3 per group).
(H) qRT-PCR analysis of relative Pck1 and G6pc mRNA expression from control hepatocytes co-cultured with KODMAC-L or control-L macrophages or their media, normalized to Mrpl32 (n = 6 per group).
(I) Cytokine concentrations from co-culture media (n = 4 per group).
(J) H&E stain (left panels) and F4/80 immunohistochemistry (right panels) of liver (representative of n = 3 per group). Arrows show macrophage infiltrates. Scale bar represents 250 μm (100 μm for inset).
(K) Percentage of F4/80-positive cells by manual counting of light microscopy fields (n = 3 per group).
(L) Liver macrophage cholesterol content (n = 6 per group).
(M–O) Flow cytometry expression of membrane M1 markers CCR7 and CD86 and M2 markers MR and CD163 in (M) CD11b+ liver macrophages, (N) BMDMs, and (O) peritoneal macrophages (n = 4 per group).
 
 
 
 
 [실험3]
 
비타민D 작용이 없어진 쥐 (KODMAC)가
동맥 경화를 유발함을 입증
 
 
<img width="624" height="473" style="WIDTH: 626px; HEIGHT: 738px" src="/_dimg/4%2020150502_145428.png">
 (A) Atherosclerotic plaque area of pinned aortas (n = 16 per group). Lines indicate median values.
(B–H) In peritoneal macrophages, (B) representative image of oil red O staining (scale bar represents 10 μm), (C) free and (D) total cholesterol content (n = 6 each group), (E) cholesterol binding and (F) cholesterol uptake after stimulation with DiI-oxLDL for 6 hr, (G) cholesteryl ester formation after stimulation with oxLDL and 3H oleic acid for 6 hr, and (H) cholesterol efflux after incubation with 3H cholesterol for 24 hr and stimulation with HDL or apolipoprotein AI for 6 hr (n = 6 per group). ∗p < 0.05 versus control-L for (A)–(H).
(I) Immunofluorescent staining for ADRP to identify lipid droplets (red, left column), M1 marker CCR7 or M2 marker MR (green, middle column), and co-localization (yellow, right column) in the proximal aorta after HFD. Blue shows nuclei stained with DAPI. Scale bar represents 50 μm.
(J and K) Quantification of CCR7 and MR as a percentage of total plaque area (J) and lipid co-localization with M1 or M2 macrophages assessed as the percentage of total ADRP co-localizing with CCR7 or MR (K) (n = 6 per group).
 
 
 
 
[실험 4]
 
비타민 D 작용이 없어진 상태는 
소포체 스트레스를 증가 시켜
두가지 염증 병태인 2형 당뇨병 과 동맥 경화를 유발
 
소포체(Endoplasma reticulum)란 세포의 핵 밖앝 쪽에 존재하는 각종 효소, 
단백질 지질 스테로이드 합성 공장인 바 이 공장은 여러 가지 유해 요인에 의해 장애를 빋는 것을 소포체 스트레스라 한다
 
비타민 D 부족은  소포체 스트레스를 증가시켜 단백질 합성이 많은 
간 과, 췌장에서 2형 당뇨병  과 동맥 경화라는 두 염증 병태를 
유발한다는 것이 본 실험을 통해 입증 된 것이다
 
 
<img width="606" height="529" style="WIDTH: 610px; HEIGHT: 1066px" src="/_dimg/5%2020150502_145540.png">
(A) Western blot of ER stress and cholesterol signaling proteins.
(B) Western blot of SERCA2b and CaMKII activation (representative of n = 4 per group).
(C) Cholesterol uptake after DiI-oxLDL stimulation in murine macrophages with or without CaMKII inhibitor KN-93 for 6 hr (n = 7 per group) (∗p < 0.001 by ANOVA versus all others without KN-93; ∗∗p < 0.05 versus the same cells without KN-93).
(D) Western blot of activated CaMKII and JNK, PPARγ, CD36, and ER stress protein CHOP in murine macrophages with or without KN-93 (representative of n = 4 per group).
(E–G) SERCA2b activity from (E) murine macrophages cultured in 1,25(OH)2D3-supplemented media (n = 4 per group), (F) human macrophages cultured in vitamin D-deficient or 1,25(OH)2D3-supplemented conditions (n = 5 per group), and (G) human macrophages cultured in 1,25(OH)2D3-supplemented conditions and infected with Vdr-siRNA or control siRNA (n = 5 per group) (∗p < 0.05 versus control-L or vitamin D supplemented for all).
(H and I) SERCA2b expression in murine control-L macrophage lysates immunoprecipitated with VDR antibody (H), and immunofluorescent staining for VDR (green, left), SERCA2b (red, middle), and co-localization (yellow, right) in murine control-L macrophages (I). Scale bar represents 10 μm.
(J) Schematic depicting VDR-driven modulation of SERCA2b activity and induction of foam cell form

 
 
 
[실험 5]
비타민 D 작용이 없어진 단구도 동맥 경화를 유빌
 
지금까지는 혈액 중에 3-6일간 순환하면서 성국힌 후는
혈관 벽 등 조직 속으로 들어가서 면역 세포  Macrophage로 변한다는
것은 알려져 왔으며 동맥벽에 콜레스테롤을 침착 시키는 것은 
마크로 파지가 하는 것으로만 알려져 왔다
 
그러나 본 실험을 통해서는 단구(Monocyte)가 비타민 D 작용이
없어지면 단구는 혈액 중에 있는 LDL 을 과잉 섭취하여
동맥 벽에 부착하여 마크로파지 처럼 동맥 경화를 유발한다는 사실이
처음으로 빍혀 진 것이다
 
 
 
<img width="618" height="335" style="WIDTH: 620px; HEIGHT: 685px" src="/_dimg/6%2020150502_145642.png">
(A–D) Peripheral blood monocytes from KODMAC-L and control-L mice after 3 weeks of HFD were assessed for (A) total cellular cholesterol (n = 6 per group), (B) cholesterol uptake after DiI-oxLDL stimulation for 6 hr (n = 4 per group), (C) adhesion to fibronectin (n = 6 per group), and (D) transwell migration in response to MCP-1 stimulation (n = 12 per group).
(E and F) KODMAC-L and control-L monocytes were incubated with stably labeled cholesterol-d7 for 24 hr and transfused into 6-month-old Ldlr−/− mice on chow. Cholesterol-d7 ester enrichment in (E) monocytes (n = 5 per group) and (F) aortic arch relative to plasma (n = 3 per group).
(G) Representative image of cross-section of aortic plaque by two-photon microscopy from HFD-fed Ldlr−/− mice after 3 days of daily transfusions with DiI-oxLDL-cholesterol-incubated KODMAC-L monocytes. Red shows DiI-oxLDL, green shows CD31+ endothelium, and blue shows matrix autofluorescence. Scale bar represents 100 μm.
(H and I) From peripheral monocytes, flow cytometry expression of (H) monocyte markers Ly6C and CCR2 and (I) macrophage M1 markers (CCR7 and CD86) and M2 markers (CD163 and MR) (n = 4 per group).
(J) Representative image of immunofluorescent staining for ADRP to identify lipid droplets (red, left column), M1 marker CCR7 or M2 marker MR (green, middle column), and co-localization (yellow, right column) in the proximal aorta after 3 weeks of HFD. Blue shows nuclei stained with DAPI. Scale bar represents 50 μm.
(K and L) Quantification of immunostaining of the proximal aorta for (K) M1 and M2 macrophage markers as a percentage of total plaque area and for (L) lipid co-localization with M1 or M2 macrophages assessed as the percentage of total ADRP co-localizing with CCR7 or MR (n = 6 per group). ∗p < 0.05 versus the same receptor in KODMAC-L; ∗∗p < 0.05 versus KODMAC CCR7.
 
 
 
[실험 6]
 
비타민D 작용이 없어진 면역 세포 Macrophage 만으로 인술린 내성과, 동맥 경화를 유발하는 과정
 
<img width="617" height="508" style="WIDTH: 618px; HEIGHT: 701px" src="/_dimg/7%2020150502_145753.png">
 (A and I) Glucose tolerance test with 30-min plasma insulin levels (inset) and (B and J) insulin tolerance test (n = 7–11 per group).(C and K) qRT-PCR analysis of relative Pck1 and G6pc mRNA expression from hepatocytes, normalized to Mrpl32 (n = 3 per group).
(D and L) Flow cytometry expression of membrane M1 and M2 markers in liver macrophages (n = 4 per group).(E and M) Atherosclerotic plaque area of pinned aortas after HFD (n = 8–11 per group).(F and N) Cholesterol uptake after DiI-oxLDL stimulation (n = 6 per group).
(G and O) cholesteryl ester formation after stimulation with oxLDL and 3H oleic acid (n = 4–6 per group).(H and P) cholesterol efflux after incubation with 3H cholesterol and stimulation with HDL or apolipoprotein AI in peritoneal macrophages (n = 6 per group).

 [근거]
Cell Reports, 2015 DOI: <a href="http://dx.doi.org/10.1016/j.celrep.2015.02.043" target="_blank">10.1016/j.celrep.2015.02.043</a> 
Deletion of Macrophage Vitamin D Receptor Promotes Insulin Resistance and Monocyte Cholesterol Transport to Accelerate Atherosclerosis in Mice.;Jisu Oh, Amy E. Riek, Isra Darwech, Katsuhiko Funai, Jiansu Shao, Kathleen Chin, Oscar L. Sierra, Geert Carmeliet, Richard E. Ostlund Jr., Carlos Bernal-Mizrachi. 
Division of Endocrinology, Metabolism, and Lipid Research, Washington University School of Medicine, St. Louis, MO USA
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