Vliv vazopresinu na regulaci glukózy (HYPERGlu)

Úvod Neurohypofyzální hormon arginin vasopresin (AVP), také známý jako antidiuretický hormon, byl jedním z prvních hormonů, které pro své vazopresinové vlastnosti identifikovali v roce 1895 Oliver a Schäfer. Ukázali, že extrakt z hypofýzy zvyšuje krevní tlak u psů v narkóze. AVP je syntetizován hlavně v paraventrikulárním a supraoptickém jádru hypotalamu. Hormon je přenesen do nervového laloku zadní hypofýzy, kde je uvolňován do oběhu. Cílové orgány vnímají hormonální podněty třemi různými receptory: V1a, V1b a V2. Receptor Vla je exprimován hlavně ve vaskulární stěně a je zodpovědný za vazokonstrikci. Receptor V1b se nachází hlavně v přední hypofýze, zprostředkovává sekreci hormonu kortikotropinu nadledvin, zatímco receptor V2 je exprimován hlavně v nefronových tubulech spouštějících reabsorpci vody. Od objevu AVP byly jak vazopresinové, tak antidiuretické vlastnosti velmi dobře studovány a zdokumentovány.

Kromě účinků AVP na krevní tlak a homeostázu vody se hormon podílí na řadě dalších funkcí, včetně bolesti, metabolismu kostí a lipidů, hypertenze, sociálního chování, stárnutí, kognitivních funkcí, buněčné proliferace, zánětu, infekcí, homeostázy, hypotalamu. - osa hypofýza-nadledviny a diabetes. Všechny tyto účinky by mohly poskytnout užitečný pohled na mnoho nemocí. Proto se tato přihláška zaměřuje na účinky AVP na regulaci glukózy u zdravých lidí.

Je známo, že AVP zvyšuje jaterní glykogenolýzu aktivací receptorů Vla a zvýšením uvolňování glukagonu, což vede ke zvýšeným hladinám glukózy u experimentálních zvířat. I když jsou glukagonové receptory v játrech blokovány, AVP stále zvyšuje hladinu glukózy v krvi. Receptory V1b byly identifikovány v alfa i beta buňkách Langerhansových ostrůvků. AVP tedy stimuluje sekreci inzulínu a působí proti zvýšení hladiny glukózy v krvi. V experimentu s AVP Vla a Vlb receptor knockout myší byly pozorovány změny v metabolismu glukózy a tuků, což naznačuje, že AVP by mohl hrát roli v regulaci glukózy a metabolických poruchách. Studie na lidech s genetickou variací receptoru AVP V1a ukázaly zvýšenou prevalenci diabetu u osob s nadváhou nebo u subjektů s dietou s vysokým obsahem tuku. Nedávno proběhla studie na potkanech náchylných k metabolické dysfunkci, která zkoumala vliv dlouhodobého vlivu vazopresinu na homeostázu glukózy. Uvádí, že vysoký vasopresin zvyšuje hyperinsulémii a glukózovou intoleranci u obézních potkanů, zatímco léčba antagonistou vazopresinového receptoru Vla snižuje glukózovou intoleranci.

Ve francouzské epidemiologické studii byla po dobu 9 let sledována kohorta 3 615 mužů a žen s normální glykémií nalačno. Ukázalo se, že příjem vody byl nepřímo a nezávisle spojen s rizikem rozvoje hyperglykémie. Autoři předpokládali, že jejich výsledky byly způsobeny zvýšením plazmatického vazopresinu souvisejícím s hypohydratací. Nedávno byla po 15,8 letech analyzována švédská kohorta 2 064 subjektů z malmö diety a studie rakoviny pomocí orálního glukózového tolerančního testu. Zjistili, že kopeptin (spolehlivý a klinický zástupný marker AVP) nezávisle predikoval diabetes mellitus a abdominální adipozitu.

Je zajímavé, že hypohydratace a nízké pití vody je spojeno s chronicky zvýšeným AVP. V nedávné studii s volně žijícími dospělými vedl nízký obvyklý příjem vody k významně zvýšené AVP ve srovnání s dospělými s vysokým příjmem vody.

Experimentální design Do studie bude přijato 60 subjektů ve věku 30 až 55 let s absencí inzulínové rezistence. Třicet dospělých bude s normálním indexem tělesné hmotnosti (BMI; 15 mužů a 15 žen, 18,5 kg∙m-2 < BMI ≤25 kg∙m-2) a třicet dospělých s nadváhou nebo obezitou (15 mužů a 15 žen, 28 kg∙m-2 ≤ BMI ≤35 kg∙m-2) budou vybráni k účasti ve studii. Odhad velikosti vzorku ukázal, že 60 subjektů poskytne sílu 0,8 s hladinou alfa nastavenou na 0,05. Účinek vasopresinu na metabolismus glukózy bude studován prostřednictvím osmotické stimulace vasopresinu (AVP) pomocí hypertonické infuze fyziologického roztoku s následným orálním glukózovým tolerančním testem. Každý subjekt provede dva identické experimenty, které se liší pouze obsahem chloridu sodného (NaCl) v infuzi (izotonický vs. hypertonický fyziologický roztok). Všechny ženské subjekty provedou obě studie během své časné folikulární fáze, přibližně 2-6 dní po začátku menstruace, aby se zajistily nízké endogenní hladiny estrogenu a progesteronu. Po odpočinku v sedě po dobu 30 minut bude subjektům intravenózně podán buď 3% NaCl (hypertonický fyziologický roztok, proto HYPER) nebo 0,9% NaCl (izotonický fyziologický roztok, odtud ISO) po dobu 120 minut rychlostí infuze 0,1 ml/min. /kg tělesné hmotnosti jednoduše slepým způsobem a ve vyváženém pořadí. Tato hypertonická infuze fyziologického roztoku zvyšuje osmolalitu plazmy z 285 na alespoň 300 mmol/kg. Ze samostatného žilního katétru budou vzorky krve odebírány každých 30 minut. Po infuzi budou subjekty odpočívat po dobu 30 minut pro vyrovnání, než zahájí 4hodinový orální glukózový toleranční test.

Příprava subjektu na orální glukózový toleranční test (OGTT): Subjekty by měly jíst normální stravu po dobu 3 dnů před testem a provádět normální fyzickou aktivitu. Večeře bude standardizována den předem a nebude povolen žádný alkohol. Subjekty budou instruovány, aby se postily alespoň 10 hodin před testem.

Postup pro OGTT: Test OGTT se bude skládat z požití 75 g glukózy, po kterém následuje perioda odběru vzorků krve, se vzorky odebranými každých 30 minut po dobu 240 minut. Vzorky moči budou odebrány na konci infuze a na konci OGTT. Krevní tlak bude zaznamenáván pomocí automatického tlakoměru po každém vzorku krve. Příjem kyslíku a respirační výměna budou hodnoceny každou hodinu prostřednictvím nepřímé kalorimetrie, celkem sedmkrát za pokus. Během odběru krve bude také hodnoceno vnímání žízně a sucho v ústech pomocí vizuálních analogových škál.

Analýza vzorků V každé experimentální studii bude odebráno celkem čtrnáct krevních vzorků, které budou analyzovány na: hematokrit (Hct), hemoglobin (Hb), osmolalitu (Osm), sodík (Na) a draslík (K), celkový plazmatický protein, glukózu, inzulín, c-peptid, glukagon, kopeptin, aktivita plazmatického reninu, hormon uvolňující kortikotropin (CRF), kortizol, triglyceridy a volné mastné kyseliny (FFA).

Vzorky moči budou analyzovány na osmolalitu a specifickou hmotnost moči čerstvé. Záložní vzorky séra, plazmy a moči budou uchovávány ve zmrazeném stavu na -80 °C pro případ potřeby další analýzy nebo jako náhrada za rozbité lahvičky.

Manipulace s daty a analýza K zajištění kvality a integrity shromážděných dat budou využívány formuláře případových zpráv. Formuláře případových zpráv (CRF) budou navrženy tak, aby zaznamenávaly shromážděná data způsobem, který bude splňovat nejvyšší standardy. CRF bude vyvinut, testován a schválen před registrací jakéhokoli předmětu. Vědec zapojený do sběru dat studie bude před zahájením sběru dat vyškolen v používání CRF. Během experimentu a nejméně po dobu dalších 2 let po zveřejnění rukopisů bude vytvořena a udržována papírová a digitální knihovna pro všechny CRF. Správce databáze a hlavní zkoušející budou jedinou osobou, která bude mít přístup k identifikovatelným informacím o subjektu. Všechny ostatní dokumenty budou kódovány, aby byla zajištěna anonymita subjektu. Plán monitorování dat a bezpečnosti zahrnuje: Celkový rámec pro monitorování dat a bezpečnosti, odpovědnou stranu za monitorování a postupy pro hlášení nežádoucích příhod/neočekávaných problémů. Po sběru dat budou data vkládat dva pověření vědci. Data z Quest diagnostiky jsou k dispozici ve formátu PDF a zadávání dat bude také provedeno a ověřeno dvěma vědci. Integrace dat a čištění databáze bude provedeno ve statistickém softwaru prostřednictvím analýzy a vizualizace.

Primární odezvová proměnná metabolismu glukózy bude zachycena 4 proměnnými (glukóza, inzulín, C-peptid a glukagon), všechny měřené na poměrové stupnici a 14krát.

Sekundární výstupy budou: Hb, Hct, celkové proteiny, osmolalita, Na, K, kopeptin, hormon uvolňující kortikosteropin nadledvin (ACTH), CRH, angiotensin II, plazmatická reninová aktivita (PRA), aldosteron, triglyceridy, FFA.

Další opakované průběžné výsledky budou: (1) Krevní tlak, který bude měřen při 14 příležitostech; (2) Příjem kyslíku a rychlost dýchání, které budou hodnoceny při 7 různých příležitostech; a (3) vnímání žízně a sucho v ústech, které budou měřeny při 14 příležitostech.

Měření kovariát Léčebné skupiny (izotonický vs. hypertonický fyziologický roztok) budou primárním srovnáním zájmu. Další kovariáty budou zahrnovat pohlaví (ženy vs. muži) a hmotnostní stav (normální hmotnost vs. nadváha/obezita), věk (30-55) a čas (1-14).

Aby se prozkoumalo, zda jsou průměrné profily odezvy ve skupinách podobné, tj. zda se vzorce změn v průběhu času v průměrné odpovědi u jednotlivých skupin liší, bude tato studie dále zkoumat účinky interakce skupiny po čase: (např. léčba interakcí času; interakce váha podle času; sex podle času interakce).

Plán analýzy dat

• Pro tento kvazi-experimentální experiment s opakovaným návrhem měření vědci provedou longitudinální analýzu, aby popsali změny průměrné odezvy v průběhu času a jak tyto změny souvisejí se zájmovými kovariátami.
• Normalita těchto spojitých proměnných bude hodnocena provedením Shapiro-Wilkova testu normality.
• Pro všechny průběžné výsledky budou provedeny souhrnné statistiky (průměr a standardní odchylky) v každém čase a podle pořadí. Kromě toho budou provedeny korelace mezi měřeními metabolismu glukózy.
• Procenta budou vypočtena pro kovariáty, které jsou měřeny na nominální stupnici, a střední a ± standardní odchylky prezentované pro ty, které jsou měřeny na spojité stupnici.
• Budou hodnoceny distribuce indexů citlivosti na inzulín a plochy pod křivkou.

Statistické modelování Ke studiu toho, jak se změny střední odezvy vztahují k kovariátům v průběhu času, bude použito modelování zobecněných lineárních smíšených efektů – s náhodnými průsečíky a sklony – s použitím omezeného odhadu maximální věrohodnosti. Předpokládá se, že průměrná odezva každé skupiny se bude v čase lineárně měnit. Pokud však střední odezva v čase není lineární, budou zkoumány polynomiální trendy vyššího řádu.

Výzkumník přizpůsobí vhodný model kovariančního vzoru, aby zohlednil korelace mezi opakovanými měřeními, aby bylo možné provést příslušné závěry.

Statistická významnost bude stanovena při hodnotě alfa 0,05. Všechny statistické analýzy by byly prováděny s následujícím statickým softwarem STATA©, JMP© nebo SAS©.

Očekávaná zjištění a závěry Během pokusu s infuzí hypertonického fyziologického roztoku bude uměle upravována vodní bilance (hypertonická hypervolémie). Zvýšení osmolality plazmy bude stimulovat sekreci vazopresinu. Předpokládá se, že stimulace AVP zvýší hladinu inzulínu ve větší míře než glukóza, což povede k vyšší inzulínové rezistenci. Očekává se také vysoká osmolalita moči jako odpověď na zvýšené hladiny vazopresinu a nižší výdej moči.

Význam projektu Diabetes je spolu s obezitou jednou z předních nepřenosných nemocí ve vyspělých i rozvojových zemích. Více než 29 milionů Američanů je diabetiků a dalších 86 milionů je v prediabetickém stavu. Náklady na diabetes v roce 2012 činily 245 miliard dolarů a rostou. Hypohydratace na druhé straně je docela běžný jev spojený s mnoha zdravotními problémy, jako jsou infekce močových cest, ledvinové kameny, kardiovaskulární onemocnění, nálada a kognitivní výkon. Jedním z potenciálních mechanismů za účinky hypohydratace je zvýšená hladina AVP. Nedávná epidemiologická data a experimenty na zvířatech naznačují, že hypohydratace a vysoká hladina vasopresinu jsou spojeny jak s diabetem, tak s dysregulací glukózy. Neexistují však žádné experimentální údaje z kontrolované studie na lidech. Účelem navrhované studie je provést kontrolovanou studii na zdravých lidech, aby se prozkoumal účinek zvýšeného vazopresinu na regulaci glukózy.