Vztah mezi inzulínovou rezistencí a diabetem 2. typu indukovaným statiny a integrativní osobní profilování Omics

1. VÝZNAM

   Statiny a riziko T2D: Léčba statiny je spojena se zvýšeným výskytem T2D.1-4 5

   Mechanismus T2D indukovaného statiny: Není jasné, zda statiny zvyšují riziko T2D snížením účinku inzulínu, sekrece nebo obojího. Bylo publikováno několik rukopisů, které podstatně zvyšují porozumění souvislosti mezi užíváním statinů a incidentem T2D. Swerdlow et al.2 na základě důkazů z genetické analýzy a randomizovaných studií došli k závěru, že zvýšené riziko T2D zaznamenané u statinů je přinejmenším „částečně vysvětleno inhibicí HMG-koenzym A reduktázy (HMGCR). Také zaznamenali asociaci přírůstku hmotnosti s variantami HMGCR u pacientů léčených statiny, což vedlo k názoru, že snížení citlivosti na inzulín přispívá k diabetu indukovanému statiny. V tomto kontextu Cederberg v jedné velké prospektivní studii (n=8749 mužů) prokázal, že účastníci léčení statiny (n=2142) měli 46% zvýšení výskytu T2D, spojené s 24% snížením inzulinu. citlivost a 12% snížení sekrece inzulinu hodnocené pomocí náhradních opatření.

   Identifikace osob se zvýšeným rizikem statinem indukovaného T2D: Studie 3 randomizovaných klinických studií s atorvastatinem provedené skupinou Davida Waterse 1, 3, 4 prokázaly, že „výchozí glykémie nalačno, index tělesné hmotnosti, hypertenze a triglyceridy nalačno byly nezávislými prediktory z T2D." Tyto abnormality tvoří shluk připisovaný inzulínové rezistenci.10 Vzhledem k tomu, že inzulinová rezistence je prediktorem rozvoje T2D, zdá se pravděpodobné, že čím jsou jedinci před léčbou rezistentnější na inzulin, tím větší je jejich riziko pro T2D indukovaný statiny.

   V tomto kontextu byla věnována relativně malá pozornost úloze, kterou může hrát metabolická heterogenita u pacientů se zvýšenými koncentracemi LDL-C v T2D indukovaném statiny. Konkrétně, jedinci se zvýšenými koncentracemi LDL-C, jejichž koncentrace plazmatických triglyceridů (TG) jsou také zvýšené, jsou rezistentní na inzulín, hyperinzulinemie a nesnášejí glukózu ve srovnání s těmi s izolovanými hladinami LDL-C. Jako takovou lze na tuto podskupinu pacientů se zvýšenými koncentracemi LDL-C nahlížet jako na „bod zvratu“ a jakýkoli nepříznivý účinek statinů na působení a/nebo sekreci inzulínu, bez ohledu na to, jak je zprostředkován, je vystavuje zvýšenému riziku vyvinout diabetes vyvolaný statiny. Ukázali jsme (Kohli et al)1, že pacienti s inzulinovou rezistencí (odhadem podle vysokých TG) a prediabetem jsou vystaveni zvláště vysokému riziku T2D indukované statiny.

   Snažíme se odpovědět na 2 důležité nezodpovězené otázky: Ovlivňují statiny primárně inzulínovou rezistenci nebo sekreci inzulínu?; Existují podskupiny jedinců s nejvyšším rizikem T2D vyvolaného statiny?

2. ODŮVODNĚNÍ, HYPOTÉZA

   Odůvodnění:

   T2D se rozvíjí, když jedinci rezistentní na inzulín nemohou udržet stupeň kompenzační hyperinzulinémie potřebný k udržení normální glukózové tolerance. Zůstávají však zásadní zásadní otázky. Jaká je například buněčná/molekulární vazba mezi léčbou statiny a změnami v působení a sekreci inzulínu?

   Tento návrh je založen na předpokladu, že studium účinku statinů na působení inzulínu a sekreci inzulínu pomocí metod „zlatého standardu“ pomůže určit, zda statiny nepříznivě ovlivňují riziko T2D zvýšením inzulínové rezistence nebo snížením sekrece inzulínu. Inzulinový supresní test (s odečtem plazmatické glukózy v ustáleném stavu, SSPG) používáme ke zjištění inzulínové senzitivity a stupňovaný glukózový infuzní test (s odečtem rychlosti sekrece inzulínu, ISR) ke zjištění sekrece inzulínu před i po léčba statiny u nediabetiků.

   Předpokládáme, že léčba atorvastatinem v dávce 40 mg/den po dobu přibližně 10 týdnů zhorší citlivost na inzulín a/nebo sekreci inzulínu a že tento účinek může být exacerbován u pacientů se základní inzulínovou rezistencí. Proto plánujeme sledovat účinek atorvastatinu nejen u všech účastníků, ale také u podskupin jedinců s výchozí inzulinovou rezistencí (která bude obohacena náborem dobrovolníků se zvýšenými hladinami TG v plazmě (≥150 mg/dl) na začátku. Důvodem je to, že plazmatické TG jsou náhradním měřítkem inzulinové rezistence s mírnou korelací s přímou mírou inzulinové rezistence (ustálená hladina glukózy v plazmě) měřenou testem na potlačení inzulinu. Klinicky by subjekty se zvýšenými TG před léčbou statiny měly ze statinů podstatný klinický přínos a jedním ze sekundárních cílů výzkumníků je prokázat, že jednoduché měření plazmatické koncentrace TG (jako náhrady za inzulinovou rezistenci) může pomoci identifikovat ty, kteří mají největší riziko statinem indukovaných poruch kontroly glykémie. V důsledku toho navrhujeme zařadit nediabetické dobrovolníky s vysokým rizikem T2D, bez známého aterosklerotického kardiovaskulárního onemocnění (ASCVD), neužívající statiny, způsobilé pro léčbu statiny podle pokynů ACC/AHA (American College for Cardiology/American Heart Association) 2013 .11 Zaměříme se také na náborové úsilí na obohacení subjektů s koncentrací TG v plazmě ≥ 150 mg/dl, abychom zajistili, že zařadíme subjekty v celém rozsahu citlivosti na inzulín.

   Hypotéza: Předpokládáme, že vysoce intenzivní léčba atorvastatinem po dobu přibližně 10 týdnů zhorší citlivost na inzulín a/nebo sekreci inzulínu a že tento účinek může být exacerbován u pacientů se základní inzulínovou rezistencí.

3. STUDOVAT DESIGN

   Velikost vzorku

   • Naším cílem je získat a udržet celkem 75 účastníků této studie.

   Místo studia

   • Jednotka klinického a translačního výzkumu (CTRU) na 800 Welch Road, Palo Alto, CA 94304.

   Doba trvání

   • Předpokládáme, že celá studie bude trvat 4 - 5 let do konce analýzy dat. Každý způsobilý kandidát, který dobrovolně souhlasí s účastí ve studii, bude ve studii aktivní po dobu celkem 5 měsíců od screeningu do konce své poslední návštěvy.

4. STUDIJNÍ POSTUPY

   Nábor

   Předběžné náborové strategie budou zahrnovat:

   Dobrovolníci se budou rekrutovat z oblasti San Francisco Bay Area prostřednictvím inzerátů v novinách, vyvěšených letáků a na sociální síti NextDoor a také z Preventivní kardiologické kliniky ve Stanford Health Care. Naším cílem je zajistit nábor v širokém rozsahu citlivosti na inzulín. Předchozí práce naší skupiny a dalších ukázaly, že vysoké plazmatické koncentrace TG jsou spojeny se zvýšenou inzulinovou rezistencí, jak bylo hodnoceno referenčními měřeními. Proto zacílíme reklamy na obohacení pro jedince s vysokými hladinami TG (> 150 mg/dl) jako náhradu za zvýšenou inzulínovou rezistenci.

   Návštěvy a postupy účastníků

   Potenciální účastníci budou nejprve prověřováni, když zavolají nebo e-mailují v odpovědi na náborové inzeráty nebo dopis od svého MD popisující studii takto:

   Předběžný příjem proběhne po telefonu.

   Návštěva 1 Screeningová návštěva.

   Návštěva 2: Orální test glukózové tolerance (OGTT): Tento test bude trvat přibližně 3 hodiny.

   i) Glykemický stav: Účastníci budou klasifikováni jako s normální glukózovou tolerancí (NGT), izolovanou poruchou glykémie nalačno (IFG), izolovanou poruchou glukózové tolerance (IGT) nebo kombinovanou IFG/IGT12. Kromě toho bude celková integrovaná plazmatická glukózová odpověď během OGTT vypočítána lichoběžníkovou metodou (Glucose-AUC).

   ii) Funkce β-buněk: Výpočty indexu sekrece inzulínu - Sensitivity Index-2 (ISSI-2) budou použity ke kvantifikaci funkce sekrece inzulínu 13, pokud z nějakého důvodu nebude provedena klasifikovaná studie infuze glukózy. ISSI-2 je validovaná metoda odvozená od OGTT pro měření funkce β-buněk, analogická k dispozičnímu indexu získanému z intravenózního glukózového tolerančního testu 14. Vypočítá se vynásobením sekreční odpovědi inzulínu během OGTT (Insulin-AUC/Glucose-AUC) inzulinovou rezistencí (Matsuda index).

   Výsledky glykémie nalačno a 2 hodiny budou prodiskutovány s účastníkem studie a bude mu předána kopie výsledků.

   Návštěva 3. Graded Glucose Infusion, GGIT 15,16: Tento test bude trvat přibližně 6 hodin.

   Tento test je navržen tak, aby vyhodnotil schopnost slinivky břišní produkovat inzulín v reakci na odstupňovanou infuzi glukózy. Během tohoto testu budou mít subjekty umístěny dva malé IV katétry, jeden v každé paži. Jedna IV bude použita pro odběr vzorků a druhá pro infuzi glukózy. Během GGIT budou podávány kontinuální intravenózní infuze glukózy progresivně se zvyšující rychlostí: 1, 2, 3, 4, 5, 6 a 8 kg/min v šesti infuzích po 40 minutách. Vzorky krve budou odebírány pro měření koncentrací glukózy, inzulínu a C-peptidu nalačno a po 30 minutách a 40 minutách každé infuzní periody. Dvě hodnoty během posledních 10 minut každé infuze budou zprůměrovány. Množství krve odebrané pro tento test bude 47,5 ml.

   Navštivte 4. Test inzulinové suprese, IST 17,18: Tento test bude trvat přibližně 6 hodin.

   Tento test je určen k určení citlivosti na inzulín v celém těle. Po celonočním hladovění bude subjektům zavedena IV do každé paže. Jeden pro odběr krve a druhý pro infuzi oktreotidu (0,27 μg/m2/min), inzulínu (32 mU/m2/min) a glukózy (267 mg/m2/min) po dobu 180 minut. Během testu je endogenní inzulín suprimován a všem jedincům je podávána stejná koncentrace inzulínu na základě jejich tělesného povrchu. Krev se odebírá každých 30 minut po dobu 150 minut a poté v 10minutových intervalech od 150 do 180 minut infuze, aby se změřily koncentrace glukózy v plazmě a inzulinu. Průměr posledních čtyř hodnot se používá jako koncentrace inzulinu v plazmě (SSPI) a glukózy (SSPG) v ustáleném stavu pro každého jednotlivce. Protože koncentrace SSPI jsou u všech subjektů během IST podobné, poskytuje koncentrace SSPG přímou míru schopnosti inzulínu zprostředkovat likvidaci glukózové zátěže podané infuzí; čím vyšší je koncentrace SSPG, tím je jedinec odolnější vůči inzulínu. Při této návštěvě budou provedeny laboratoře ke kontrole funkce ledvin a jater, lipidový panel a těhotenský test z moči (pokud je to vhodné). Odebraná krev nebo IST bude 58,5 ml a 5 ml pro laboratoře SHC.

   V tuto chvíli budou odebrány laboratoře pro iPOP a budou získány další vzorky pro analýzu transkriptomu, mikrobiomu, metabolomu a proteomu v krvi; výtěry z nosu, jazyka, kůže; moč; a stolice.

   Studovaný lék, atorvastatin 40 mg, bude podán účastníkům studie, jakmile budou zkontrolovány všechny laboratoře a účastník se kvalifikuje.

   Návštěva 5-7: Návštěvy budou každé 2 týdny po dobu celkem 10 týdnů na studijní medikaci (statin). Účastníci budou hodnoceni na jakékoli vedlejší účinky nebo nežádoucí účinky (AE) na statin. Při každé návštěvě bude hodnoceno dodržování studijní medikace.

   Návštěva 8: Hmotnost, vitální funkce a OGTT popsané výše.

   Návštěva 9: ​​Opakujte GGIT, jak je popsáno výše.

   Návštěva 10: Opakujte laboratorní testování a vzorky IST a iPOP, jak je popsáno výše. Na konci této návštěvy bude statin zastaven a účastník studie bude naplánován na 4- a 8týdenní následné návštěvy.

   Návštěva 11: Jednoměsíční přestávka ve studii se statiny – hmotnost, vitální funkce a iPOP laboratorní testy a vzorky budou provedeny, jak je popsáno výše.

   Návštěva 12: Poslední studijní návštěva – váha, vitální funkce a laboratorní testy a vzorky iPOP budou provedeny, jak je popsáno výše.

   Účastníci budou požádáni, aby vyplnili dotazník o své fyzické aktivitě, jídle a stravovacích návycích a stresu v době každého iPOP.

5. STATISTICKÉ ÚVAHY

Na základě naší předchozí práce19 jsme vypočítali, že u 60 subjektů bychom byli schopni detekovat 8% změnu koncentrace SSPG a 8% změnu ISRAUC po léčbě atorvastatinem s 80% silou a hladinou oboustranné významnosti 5% pomocí t test párových vzorků. Odhadli jsme tedy, že je potřeba zapsat 75 subjektů s předpokládanou mírou nedokončení 20 %.

Souhrnné statistiky budou hlášeny jako medián (mezikvartilní rozmezí) nebo počet (procento) účastníků, pokud není uvedeno jinak. Shapiro-Wilkovo testy budou použity k posouzení normality dat a proměnné, které nejsou normálně distribuovány, budou log-transformovány. Procentuální změny proměnných budou vypočítány podle vzorce: [(hodnota na konci studie) - (výchozí hodnota) / výchozí hodnota] x 100. K porovnání výchozích hodnot a průměrů na konci studie budou použity t testy párových vzorků. K vyhodnocení, zda se procentuální změny proměnných významně liší od nuly (žádná změna), se použije jeden vzorek t testů. Pearsonovy korelační koeficienty budou vypočítány pro určení síly asociace mezi zájmovými proměnnými. Předem specifikované analýzy podskupin budou provedeny stratifikací subjektů rezistentních na inzulín versus subjektů citlivých na inzulín. Medián koncentrace SSPG bude použit k definování subjektů jako subjektů rezistentních na inzulín nebo citlivých na inzulín. Střední hodnoty skupin rezistentních na inzulín a citlivých na inzulín budou porovnány nezávislými t testy na vzorku a proporce testy chí-kvadrát nebo Fisherovými exaktními testy. Statistické analýzy budou provedeny pomocí statistického softwaru IBM SPSS verze 26.0.