Vliv glukagonu na rychlost jaterní mitochondriální oxidace u člověka podle PINTA

Cíle:

Ke zkoumání účinků glukagonu na jaterní glukózu a metabolismus tuků in vivo bude tato studie používat novou metodu poziční izotopomerní NMR sledovací analýzy (PINTA) ke kvantifikaci rychlostí jaterní mitochondriální oxidace a toku pyruvátkarboxylázy, která byla křížově ověřena v bdělém stavu. hlodavci a lidé (Perry et al. Nature Communications 2017). Předběžné studie na hlodavcích zjistily, že glukagon stimuluje intrahepatální lipolýzu prostřednictvím procesu závislého na InsP3R-I, což vede ke zvýšení obsahu acetyl-CoA v játrech, který alostericky aktivuje aktivitu a tok pyruvátkarboxylázy, a že tento jev vysvětluje jeho akutní účinek nezávislý na transkripci. k akutní stimulaci jaterní glukoneogeneze in vivo (nepublikované výsledky). Kromě toho se pomocí PINTA analýzy ukázalo, že glukagon stimuluje jaterní mitochondriální oxidaci prostřednictvím signalizace vápníku u bdělých myší a že tento proces lze využít krátkodobou kontinuální léčbou glukagonem, která vede k dvojnásobnému zvýšení oxidace jaterních mitochondriálních tuků, což dále vede k velkému snížení jaterní steatózy a výraznému zlepšení glukózové tolerance prostřednictvím zvratu jaterní inzulínové rezistence u modelu nealkoholického ztučnění jater krmených krys s vysokým obsahem tuku.

Hypotéza:

1. Fyziologické zvýšení koncentrací glukagonu v plazmě bude podporovat významné zvýšení rychlosti jaterní mitochondriální oxidace u zdravých lidí.
2. Fyziologické zvýšení plazmatických koncentrací glukagonu bude podporovat významné zvýšení rychlosti toku jaterní pyruvátkarboxylázy u zdravých lidí.
3. Fyziologické zvýšení plazmatických koncentrací glukagonu podpoří významné zvýšení rychlosti přeměny 13C4 β-hydroxybutyrátu (hepatální ketogeneze) u zdravých lidí.

Návrh studie – klinický plán:

Účinky fyziologického zvýšení plazmatického glukagonu na rychlost hepatické mitochondriální oxidace a toku pyruvátkarboxylázy budou zkoumány u 12 zdravých účastníků (ve věku 21-65 let) pomocí poziční izotopomerní NMR Tracer Analysis (PINTA) (Perry et al. Nature Communication 2017). Krátce rychlosti jaterní mitochondriální oxidace a toku jaterní pyruvátkarboxylázy budou hodnoceny u 12 zdravých účastníků přes noc nalačno pomocí PINTA po tříhodinové infuzi glukagonu nebo fyziologického roztoku. Infuze glukagonu bude navržena tak, aby zvýšila plazmatické koncentrace glukagonu periferní a portální žíly 3-4krát. Účinky fyziologického zvýšení plazmatického glukagonu na rychlost jaterní ketogeneze budou také hodnoceny pomocí infuze 13C4 β-betahydroxybutyrátu (Perry et al. Cell Metabolism 2017).

Rychlosti toku jaterní pyruvátkarboxylázy / toku citrátsyntázy pomocí PINTA: Účastníci (n=12) budou studováni pomocí PINTA za 2 podmínek: 1) po celonočním hladovění a 3hodinové infuzi fyziologického roztoku (kontrola), 2) po celonočním hladovění a 3 hodinovou infuzi glukagonu. Stručně řečeno, po odběru základních krevních vzorků bude zahájena 3hodinová infuze indikátorů, jak je popsáno níže. Relativní rychlosti toku syntézy pyruvátkarboxylázy k citrátu budou hodnoceny pomocí konstantní infuze [3-13C] laktátu a rychlosti produkce glukózy budou měřeny pomocí infuze [2H7]glukózy (Perry et al. Nature Communication 2017). Rychlosti jaterní ketogeneze budou měřeny pomocí konstantní infuze [3C β-hydroxybutyrátu, jak bylo popsáno dříve (Perry et al. Cell Metabolism 2017).

Celotělový energetický výdej a respirační kvocient budou hodnoceny nepřímou kalorimetrií.