Kontraktions (motion) medieret glukoseoptagelse som et terapeutisk mål ved type 2-diabetes

Mål 1: At bestemme om akut infusion af natriumnitroprussid, en NO-donor, øger benglukoseoptagelsen i hvile hos patienter med type 2-diabetes.

Tyve mandlige type 2-diabetespatienter i alderen mellem 30 og 60 år vil blive rekrutteret fra vores klinik og gennem annoncering. Inklusionskriterierne:

• ikke-rygere
• fri for åbenlys koronarsygdom (stress-EKG)
• body mass index < 35 kg.m-2
• fastende plasmaglukose > 7 mmol.L-1 og/eller efter 75 g oral glucosebelastning plasmaglukoseniveauer på > 11,1 mmol.L-1
• umedicineret (diætstyret)

Benets blodgennemstrømning (termodilution) og glukoseoptagelsesreaktioner (arteriel-venøse forskelle) på tre kumulative doser af natriumnitroprussid (0,1, 0,3 og 0,6 ug.kg-1.min-1, 10 minutter pr. dosis) infunderet i lårbensarterien ved hjælp af teknikker etableret i vores laboratorium vil blive vurderet. Doser er baseret på vores omfattende upublicerede observationer og er blevet beregnet til at ligge på den lineære del af dosis-responskurven og til at inducere lokale og ikke systemiske hæmodynamiske effekter. Som kontrol vil vi også vurdere respons på den nitratuafhængige vasodilator, Verapamil (Isoptin) (1, 3 og 6 ug.kg-1.min-1) doser). Verapamil er en calciumkanalantagonist, som forårsager vasodilatation ved direkte påvirkning af den glatte muskel. Doser vil blive titreret for at give lignende blodgennemstrømningsresponser, og de to lægemidler vil blive administreret i randomiseret rækkefølge med en udvaskningsperiode på 60 minutter. Verapamil doser vil blive bestemt i pilotforsøg. Vastus lateralis biopsier vil blive udført ved baseline og efter den højeste dosis af hvert lægemiddel og cGMP og GLUT-4 translokation målt.

En enkelt Vastus lateralis biopsi vil blive udført som en sammenligning med type 2 diabetikere.

Betydning: Denne undersøgelse vil afgøre, om akut NO-tilskud stimulerer muskel-GLUT-4-translokation og glukoseoptagelse hos patienter med type 2-diabetes.

Pilotundersøgelse: For at bestemme, om orale nitrater øger udåndede NO-niveauer hos raske frivillige & at sammenligne isosorbidmononitrat (ISMN) med pentaerythritoltetranitrat (PETN) for at bestemme, hvilket lægemiddel der er mere effektivt til at øge udåndet NO.

Femten raske mandlige frivillige (som bestemt via en medicinsk screening) i alderen mellem 18 og 65 år vil blive rekrutteret gennem annoncering. Inklusionskriterierne for sunde kontroller vil være:

• ikke-rygere
• fri for åbenlys koronar sygdom (EKG)
• body mass index < 30 kg.m-2
• fastende plasmaglukose < 6,1 mmol.L-1
• umedicineret

Blodprøver vil blive taget og en oral glucosetolerancetest (OGTT) udført. Baseline udåndet nitrogenoxid (NO) og pulmonal blodgennemstrømning vil blive målt i samarbejde med Dr. Bruce Thompson fra Alfred Respiratory Department. Natriumnitroprussid (SNP) er en kendt NO-donor og vil blive brugt som en positiv kontrol. Efter baseline-målinger vil deltagerne modtage en intravenøs (underarmsvene) infusion af SNP (titreret fra 0,3 ug/kg/min til maksimalt 3 ug/kg/min over 30 minutter). Blodtrykket vil blive overvåget hele vejen igennem ved hjælp af et automatiseret blodtryksmåler. Efter infusion vil udåndet NO og pulmonal blodgennemstrømning blive målt.

Deltagerne vil derefter påbegynde den anden fase af undersøgelsen for at afgøre, om ISMN og PETN øger udåndede NO-niveauer og for at bestemme, hvilket lægemiddel der er mere potent i denne henseende.

Besøg 2, 3 og 4: Deltagerne vil modtage hver af følgende undersøgelsesmedicin i et randomiseret latinsk kvadratisk design:

• Placebo administreret én gang om morgenen besøg 2, 3 eller 4,
• ISMN mononitrat med forlænget frigivelse (120 mg) administreret én gang om morgenen besøg 2, 3 eller 4; &
• pentaerythritoltetranitrat (160 mg administreret én gang om morgenen besøg 2, 3 eller 4).

Der vil være en 7-dages udvaskningsperiode mellem hver behandling/besøg. Deltagerne vil gennemgå gentagne målinger af udåndet NO, pulmonal blodgennemstrømning og OGTT tre timer efter, at hvert forsøgslægemiddel er blevet administreret. Der vil blive taget blod før og hver time efter, at deltageren har taget hvert lægemiddel til måling af NO-metabolitter (f.eks. nitrit/nitrat, nitrosothioler, nitrosohæmoglobin). Nitratmedicin er lejlighedsvis forbundet med hovedpine og svimmelhed. Hovedpine kan behandles med paracetamol.

Slutpunkter ved baseline og efter behandlinger vil være:

• Efter 75 g oral glukosebelastning
• Udåndede NO niveauer
• Pulmonal blodgennemstrømning

Betydning: Når den mest effektive NO-donor er blevet bestemt, vil den blive brugt i den kroniske nitratundersøgelse beskrevet i mål 2.

Mål 2: At afgøre, om kronisk nitratbehandling i 12 uger forbedrer glukosetolerance og HbA1c hos patienter med type 2-diabetes.

Tyve mandlige type 2-diabetikere i alderen mellem 30 og 60 år og opfylder inklusionskriterierne specificeret i Mål 1 vil blive rekrutteret fra vores klinikker og gennem annoncering. Patienterne vil blive randomiseret til 12 ugers behandling med både langtidsvirkende nitratbehandling (isosorbidmononitrat 60 mg dagligt, Imdur) og placebo (cross-over-design). Primære endepunkter vil være:

• glykeret hæmoglobin (HbA1c)
• hele kroppens glukoseoptagelse i hvile (stabil glucose tracer-metodologi, (39-41))
• hele kroppens glukoseoptagelse efter (0-2 timer) en oral glukosebelastning på 75 g (sporstofmetodologi)
• skeletmuskel cGMP og GLUT-4 translokation (vastus lateralis muskelbiopsi før og efter glukosebelastning)
• skeletmuskelglykogen, lactat, phosphocreatin, kreatin og ATP Betydning: Denne undersøgelse vil afgøre, om kronisk nitratbehandling øger GLUT-4 translokation/glukoseoptagelse og har gavnlige effekter på glykæmisk kontrol hos patienter med type 2 diabetes.

Mål 3:

For at bestemme, om akut infusion af AICAR, en AMP-analog, øger benglukoseoptagelsen i hvile hos patienter med type 2-diabetes.

Tyve raske mænd og tyve mandlige type 2-diabetikere i alderen mellem 30 og 60 år vil blive rekrutteret fra vores klinik og gennem annoncering. Inklusionskriterierne for diabetikere vil være:

• ikke-rygere
• fri for åbenlys koronarsygdom (stress-EKG)
• body mass index < 35 kg.m-2
• fastende plasmaglukose > 7 mmol.L-1 og/eller efter 75 g oral glucosebelastning plasmaglukoseniveauer på > 11,1 mmol.L-1
• umedicineret (diætstyret)

Benets blodgennemstrømning (termodilution) og glukoseoptagelse (arteriel-venøse forskelle) respons på en 60 minutters intra-femoral infusion af AICAR (1 mg.kg-1.min-1, Clinalfa, Schweiz) ved hjælp af teknikker etableret i vores laboratorium vil blive vurderet. Som en kontrol vil vi også måle responser på vehikel (saltvand) infusion før påbegyndelse af dosisresponskurven (60 min.). Plasmafrie fedtsyrer, glycerol, triglycerider og laktat vil blive bestemt, og blodgasser vil blive målt for at vurdere respiratorisk kvotient. Vastus lateralis biopsier vil blive udført ved baseline og efter AICAR og følgende parametre kvantificeret:

• AMPK aktivitet
• nNOS fosforylering
• NOS aktivitet
• GLUT-4 translokation