Neinvazivní hodnocení kinetiky jaterního glykogenu a syntézy ATP u diabetiků 1. typu

Neinvazivní hodnocení jaterní glykogen-kinetiky u diabetiků 1. typu

Pozadí:

Jaterní glykogen je hlavní krátkodobou rezervou pro cirkulující glukózu u lidí. Až 50–60 % endogenní produkce glukózy pochází z jaterní glykogenolýzy během nočního hladovění. U zdravých jedinců nedostatek jaterního glykogenu při dlouhodobém hladovění (60-65 hodin) snižuje produkci glukózy nalačno a hladiny glukózy v plazmě se blíží hypoglykemickému rozmezí. Ukázalo se, že T1DM má nižší rychlost syntézy jaterního glykogenu během krmení a nižší rychlost glykogenolýzy během hladovění. Tento nebezpečný stav se tedy může vyvinout během nočního půstu.

Důležité je, že defektní metabolismus jaterního glykogenu u T1D může být terapeuticky obnoven, což naznačuje, že měření kinetiky glykogenu by mohla být užitečná pro hodnocení nových i stávajících terapií kontroly glykémie.

Přijatý „zlatý standard“ pro měření jaterní glykogenolýzy u lidí zahrnuje přímé měření přirozeného množství signálu jaterního glykogenu 13C pomocí lokalizovaného 13C NMR na systému klinické celotělové magnetické rezonance s vysokým polem. Tato metoda je dostupná pouze v několika klinických výzkumných centrech po celém světě.

Naše navrhované měření je vysoce praktické a relativně levné, protože zahrnuje orální podání malého množství indikátoru deuterované vody (2H2O) a standardní dávky acetaminofenu. Tato nová metoda je založena na analýze obohacení deuteriem o glukuronid v moči, který je odvozen z glukózové skupiny jaterní UDP-glukózy, bezprostředního hexózového prekurzoru syntézy glykogenu.

Dosud nebyla provedena žádná přímá srovnání měření 2H2O a klinických metod 13C MR pro kvantifikaci rychlosti glykogenolýzy nalačno u subjektů T1D.

Mitochondriální dysfunkce hodnocená poruchou myocelulární syntézy ATP je spojena s inzulinovou rezistencí u příbuzných T2DM, u pacientů se zjevným T2DM a T1DM se špatnou glykemickou kontrolou. Dosud však není známo, do jaké míry k této abnormalitě přispívají změny hyperglykémie. Naší hypotézou je, že zlepšení hyperglykémie u pacientů s diabetem 1. typu, kteří netrpí geneticky indukovanou inzulinovou rezistencí, zvýší myocelulární syntézu ATP. Tato studie tedy bude zkoumat bazální myocelulární syntetický tok ATP u pacientů s diabetes mellitus 1. typu před a po zlepšení glykemické kontroly. Kromě toho provedeme hyperinzulinemické euglykemické svorkové testy pro stimulaci mitochondriální syntézy ATP.

Klinické protokoly:

Simultánní in vivo 13C NMR a 2H2O-glukuronidové měření jaterní glykogenolýzy (Vídeň):

Celkem 24 subjektů skládajících se z 12 zdravých kontrol a 12 pacientů s TID, nejprve s nedostatečnou metabolickou kontrolou (HbA1c 8,5-10,0 %) a znovu po 3 měsících intenzifikované inzulínové léčby pomocí kontinuální subkutánní inzulínové infuze (CSII pumpa) zaměřené na optimalizovanou metabolickou kontrolu (HbA1c <7,5 %) bude studována po informovaném souhlasu v MR Centre-of-Excellence, Medical University of Vienna.

Všechna měření proběhnou buď v nemocnici Hanusch (Heinrich Collin Straße 30, A-1140 Vídeň) nebo v centru MR ve Všeobecné nemocnici ve Vídni (Lazerettgasse 14, A-1090 Vídeň).

Po dobu 24 hodin před studií budou pacienti s T1D instruováni, aby vynechali NPH nebo Zn-inzulín a používali pouze běžný inzulín ke kontrole koncentrací glukózy v krvi.

V den 1, zírajíce do Hanuschovy nemocnice, subjekty pozřejí 3 standardní smíšená jídla (60 % CHO, 20 % bílkovin a 20 % tuku; 720 kcal, 710 kcal a 800 kcal) v 8:00, 13:00 a 18:40. Poslední jídlo bude podáváno po přesunu do MR-Centre-of-Excellence a prvním MR-měření.

Krevní cukr bude kontrolován každou hodinu a vzorky krve budou odebírány v časových intervalech pro stanovení glukoregulačních hormonů a metabolitů.

Subjekty budou pravidelně převáženy na jednotku magnetické rezonanční spektroskopie, kde budou v 17:30-18:30 prováděna in vivo 13C NMR spektra v délce 1 hodiny. (před večeří), 23:30-0:30, 02:00-03:00 a 06:50-07:50. Mezi 05.30-06.30 bude provedeno další měření 31P NMR k posouzení intramyocelulární syntézy ATP pravé nohy.

Ve 22:30 bude zahájena 8hodinová infuze [6,6-2H2]glukózy. Primární dávka 5 mg/kg bude upravena podle hladin glukózy v krvi nalačno a bude následovat konstantní infuze 0,05 mg/kg/min. Vzorky plazmy budou odebrány dvakrát před zahájením infuze a poté od 0:30 - 0:50, 3:10 - 3:30 a 6:30 - 6:50 v desetiminutových intervalech, aby se kvantifikovalo obohacení plazmy [6, 6-2H2]glukóza.

Ve 23:00 subjekty přijmou 2H2O na 0,3 % tělesné vody a ve 03:00 požijí 1000 mg acetaminofenu (Paracetamol).

V 6:00 jsou účastníci vyzváni k neplatnosti. Tato moč bude shromažďována jako Moč 1. Mezi 06:00 a 08:00 bude odebírána moč za účelem získání acetaminofen glukuronidu (Moč2), kdy studie skončí. Moč bude odpařena, zmražena a odeslána do Coimbry k analýze.

Po prvním dni bude zahájena intenzifikovaná inzulínová léčba pomocí kontinuální subkutánní inzulínové infuze (CSII pumpa). Pacienti budou znovu změřeni po třech měsících podle stejného protokolu.

Zdravé kontroly budou vyšetřeny pouze jednou.

Syntéza ATP bude měřena v samostatný studijní den. Pacienti a zdravé kontroly budou přijati do MR-Centre-of-Excellence v 6:00 hodin. Nejprve bude provedeno základní měření syntézy ATP. Poté se spustí svorka a bude prováděna po dobu 4 hodin. Poté bude provedeno druhé měření 31P NMR za účelem posouzení, zda lze u pacientů s T1DM stimulovat syntézu ATP.

Účastníci budou propuštěni po jídle v 15:00