Inzulinová citlivost a metabolismus během perorálního podávání glukózy a odstupňované intravenózní infuze

Výskyt obezity a metabolických poruch souvisejících s obezitou, jako je inzulínová rezistence a diabetes 2. typu, celosvětově narůstá. Bariatrická chirurgie je dodnes jedinou léčbou obezity, která vede k dlouhodobé redukci hmotnosti. Navíc bylo hlášeno, že bariatrická chirurgie podporuje remisi diabetu 2. typu a je účinnější léčbou než standardní léčba diabetu 2. typu. Překvapivě ke zlepšení glukózové homeostázy po některých bariatrických chirurgických zákrocích dochází dříve, než je dosaženo úbytku hmotnosti. Mechanismy za tímto zlepšením jsou stále nejasné, ale nedávná studie naznačuje, že obcházení jejuna by mohlo hrát důležitou roli v homeostáze glukózy. Kromě toho proteiny odvozené z jejuna přítomné v séru u lidí i myší indukují inzulínovou rezistenci v buněčných kulturách myocytů a u myší. To dohromady ukazuje, že střevo může hrát důležitou roli v homeostáze glukózy u diabetes mellitus 2. typu.

Metabolomika je v poslední době považována za jednu z nejvhodnějších technologií pro vyšetřování komplexních onemocnění, jako je diabetes mellitus 2. typu, protože představuje funkční portrét organismů v reálném čase. Předchozí studie ukázaly, že na regulaci homeostázy glukózy by se mohly podílet různé metabolity a žlučové kyseliny. Je tedy možné, že střevo reguluje metabolity, které by se mohly podílet na zhoršené glukózové toleranci a diabetes mellitus 2. typu.

Konkrétní cíle tohoto výzkumného projektu jsou:

Cíl 1: Prokázat, že orálně požitá glukóza indukuje inzulínovou rezistenci a určit, zda se tato regulace glukózové homeostázy liší mezi subjekty s normální glukózovou tolerancí, narušenou glukózovou tolerancí a subjekty s diabetes mellitus 2. typu.

Cíl 2: Identifikovat metabolity regulované střevem, které jsou spojeny s poruchou glukózové tolerance a diabetes mellitus 2. typu.

K dosažení tohoto cíle budou studovány rozdíly v kinetice glukózy, když je glukóza podávána perorálně (v orálním glukózovém tolerančním testu, OGTT) ve srovnání s odstupňovanou intravenózní infuzí glukózy, pokud jsou hladiny glukózy v plazmě udržovány ve stejném rozmezí jako během OGTT, u subjektů s normální glukózovou tolerancí (n = 8), zhoršenou glukózovou tolerancí (n = 8) a diabetes mellitus 2. typu (n = 8).

Bazální kinetika glukózy bude nejprve hodnocena technikou dvojitého indikátoru glukózy. V základní části glukózových tolerančních testů bude podán infuzí indikátor glukózy č. 1 a poté bude následovat buď pokračující infuze a postupně se zvyšující perorální glukózová zátěž (25 g, 75 g a 125 g s 2hodinovým intervalem během OGTT). s indikátorem glukózy č. 2 nebo odstupňovanou intravenózní infuzí indikátoru glukózy, kde jsou hladiny glukózy v plazmě upraveny na hladiny získané během OGTT.

Plynová chromatografie/hmotnostní spektrometrie bude použita k měření izotopového obohacení glukózových indikátorů. Inzulín, glukagon, celkový glukagonu podobný peptid 1 (GLP-1) a C-peptid budou měřeny radioimunotesty opakovaně během glukózových tolerančních testů. Bude vypočítána kinetika glukózy včetně endogenní produkce glukózy, citlivosti na inzulín a sekrece inzulínu. Rozdíly v kinetice glukózy mezi orálním a intravenózním podáním glukózy budou vypočteny a porovnány u subjektů s normální glukózovou tolerancí, zhoršenou glukózovou tolerancí nebo diabetes mellitus 2. typu.

Analýza metabolomiky bude provedena v plazmě odebrané během OGTT a odstupňované intravenózní infuze glukózy. Metabolity ve vzorcích plazmy budou analyzovány pomocí dvou globálních profilovacích analytických platforem a cílené profilovací platformy. K měření malých polárních metabolitů bude provedena dvourozměrná plynová chromatografie spojená s hmotnostní spektrometrií v čase letu (GCxGC-TOFMS). Molekulární lipidy budou hodnoceny globální platformou pomocí ultraúčinné kapalinové chromatografie spojené s kvadrupólovou TOFMS (UPLC-QTOFMS). Pro kvantifikaci nekonjugovaných i konjugovaných forem žlučových kyselin bude provedena cílená platforma založená na UPLC spojené s trojitým kvadrupólem MS (UPLC-QqQMS).

Budou studovány rozdíly v plazmatických metabolitech během OGTT a odstupňované intravenózní infuze glukózy za účelem posouzení informací o možné regulaci střevem a výsledky budou porovnány u subjektů s normální glukózovou tolerancí, narušenou glukózovou tolerancí au subjektů s diabetes mellitus 2. typu.

Význam Očekávané výsledky této studie prokáží, že střevo hraje důležitou roli v homeostáze glukózy a že tento systém je u diabetu 2. typu dysregulován. Ještě důležitější je, že budou identifikovány nové faktory odvozené nebo regulované ze střeva, které regulují inzulínovou rezistenci a glukózovou toleranci, které by mohly být možnými cíli pro budoucí antidiabetické terapie.