Forholdet mellem insulinresistens og statin-induceret type 2-diabetes og integrativ personlig omics-profilering

1. BETYDNING

   Statiner og risikoen for T2D: Statinbehandling er forbundet med en stigning i hændelsen af ​​T2D.1-4 5

   Mekanisme af statin-induceret T2D: Det er uklart, om statiner øger risikoen for T2D ved at reducere insulinvirkning, sekretion eller begge dele. Adskillige manuskripter er blevet publiceret, som væsentligt øger forståelsen af ​​sammenhængen mellem statinbrug og hændelig T2D. Swerdlow, et al.2 baseret på evidens fra genetiske analyser og randomiserede undersøgelser, konkluderede, at den øgede risiko for T2D noteret med statiner er i det mindste "delvist forklaret af HMG-coenzym A reduktase (HMGCR) hæmning." De bemærkede også en sammenhæng mellem vægtøgning og HMGCR-varianter hos statinbehandlede patienter, hvilket førte til den opfattelse, at fald i insulinfølsomhed bidrager til statin-induceret diabetes. I den sammenhæng har Cederberg et al.9 vist i et stort prospektivt studie (n=8749 mænd), at deltagere behandlet med statiner (n=2142) havde en stigning på 46 % i hændelig T2D, forbundet med et fald på 24 % i insulin følsomhed og et fald på 12 % i insulinsekretion vurderet ved surrogatmålinger.

   Identifikation af personer med øget risiko for statin-induceret T2D: Studier af 3 randomiserede kliniske forsøg med atorvastatin af David Waters' gruppe 1,3,4 har vist, at "baseline fastende glukose, body mass index, hypertension og fastende triglycerider var uafhængige forudsigere af T2D." Disse abnormiteter danner en klynge, der tilskrives insulinresistens.10 Da insulinresistens er en forudsigelse for udvikling af T2D, forekommer det sandsynligt, at jo mere insulinresistente individerne er før behandling, jo større er deres risiko for statin-induceret T2D.

   I den sammenhæng er der givet relativt lidt opmærksomhed på den rolle, som metabolisk heterogenitet hos patienter med forhøjede LDL-C-koncentrationer kan spille i statin-induceret T2D. Specifikt er forsøgspersoner med forhøjede LDL-C-koncentrationer, hvis plasmatriglycerid (TG)-koncentrationer også er forhøjede, insulinresistente, hyperinsulinemiske og glucoseintolerante sammenlignet med dem med isolerede LDL-C-niveauer. Som sådan kan denne undergruppe af patienter med forhøjede LDL-C-koncentrationer ses som værende på et "tipping point", og enhver negativ virkning af statiner på insulinvirkning og/eller sekretion, uanset hvordan medieret, sætter dem i øget risiko for at udvikle statin-induceret diabetes. Faktisk har vi vist (Kohli et al)1, at patienter med både insulinresistens (som estimeret ved høje TG'er) og prædiabetes har særlig høj risiko for statin-induceret T2D.

   Vi søger at besvare 2 vigtige ubesvarede spørgsmål: Påvirker statiner primært insulinresistens eller insulinsekretion?; Er der undergrupper af individer med størst risiko for statin-induceret T2D?

2. RATIONALE, HYPOTESE

   Begrundelse:

   T2D udvikler sig, når insulinresistente individer ikke kan opretholde den grad af kompensatorisk hyperinsulinemi, der er nødvendig for at opretholde normal glukosetolerance. Der er dog væsentlige grundlæggende spørgsmål tilbage. For eksempel, hvad er den cellulære/molekylære sammenhæng mellem statinbehandling og ændringer i insulinvirkning og sekretion?

   Dette forslag er baseret på den forudsætning, at undersøgelse af virkningen af ​​statiner på insulinvirkning og insulinsekretion ved hjælp af "gold standard"-metoder vil hjælpe med at afgøre, om statiner påvirker risikoen for T2D negativt ved at øge insulinresistens eller mindske insulinsekretionen. Vi bruger insulinundertrykkelsestesten (med udlæsning af steady-state plasmaglucose, SSPG) til at fastslå insulinfølsomhed og den graderede glucoseinfusionstest (med udlæsning af insulinsekretionshastighed, ISR) til at konstatere insulinsekretion både før og efter statinbehandling hos ikke-diabetikere.

   Vi antager, at behandling med atorvastatin 40 mg/dag i cirka 10 uger vil forringe insulinfølsomheden og/eller insulinsekretionen, og at denne effekt kan blive forværret hos dem med underliggende insulinresistens. Derfor planlægger vi at se på effekten af ​​atorvastatin ikke kun hos alle deltagere, men også i undergrupper af individer med baseline insulinresistens (som vil blive beriget ved at rekruttere frivillige med forhøjede plasma TG niveauer (≥150 mg/dL) ved baseline. Begrundelsen for dette er, at plasma-TG'er er et surrogatmål for insulinresistens med en beskeden korrelation med det direkte mål for insulinresistens (steady-state plasmaglucose) målt ved insulinsuppressionstesten. Klinisk ville forsøgspersoner med forhøjede TG'er før statinbehandling have væsentlige kliniske fordele af statiner, og et af efterforskernes sekundære mål er at påvise, at en simpel måling af plasma TG-koncentration (som et surrogat for insulinresistens) kan hjælpe med at identificere dem, der er mest ved risiko for statin-inducerede forstyrrelser i den glykæmiske kontrol. Derfor foreslår vi at tilmelde frivillige uden diabetes med høj risiko for T2D, fri for kendt aterosklerotisk kardiovaskulær sygdom (ASCVD), som ikke modtager statiner, kvalificeret til statinbehandling i henhold til ACC/AHA (American College for Cardiology/American Heart Association) retningslinjer fra 2013 .11 Vi vil også målrette rekrutteringsbestræbelser på at berige forsøgspersoner med plasma TG-koncentration ≥ 150 mg/dL for at sikre, at vi indskriver forsøgspersoner på tværs af insulinfølsomhedsområdet.

   Hypotese: Vi antager, at højintensiv atorvastatinbehandling i cirka 10 uger vil forringe insulinfølsomheden og/eller insulinsekretionen, og at denne effekt kan forværres hos dem med underliggende insulinresistens.

3. STUDERE DESIGN

   Prøvestørrelse

   • Vi sigter mod at rekruttere og fastholde i alt 75 deltagere i denne undersøgelse.

   Studiested

   • Klinisk og translationel forskningsenhed (CTRU) på 800 Welch Road, Palo Alto, CA 94304, USA.

   Varighed

   • Vi forventer, at hele undersøgelsen vil tage 4 - 5 år til slutningen af ​​dataanalysen. Hver kvalificeret kandidat, som frivilligt giver sit samtykke til at deltage i undersøgelsen, vil være aktiv i undersøgelsen i i alt 5 måneder fra screening til slutningen af ​​deres sidste besøg.

4. STUDIEPROCEDURER

   Rekruttering

   Foreløbige rekrutteringsstrategier vil omfatte:

   Frivillige vil blive rekrutteret fra San Francisco Bay Area gennem annoncer i aviser, udsendte flyers og det sociale netværk NextDoor samt fra de forebyggende kardiologiske klinikker på Stanford Health Care. Vores mål er at sikre rekruttering på tværs af en bred vifte af insulinfølsomhed. Tidligere arbejde fra vores gruppe og andre har vist, at høje plasma-TG-koncentrationer er forbundet med øget insulinresistens, vurderet ved referencemål. Derfor vil vi målrette annoncer for at berige for personer med høje TG-niveauer (> 150 mg/dL) som et surrogat for øget insulinresistens.

   Deltagerbesøg og procedurer

   Potentielle deltagere vil først blive screenet, når de ringer eller e-mailer som svar på rekrutteringsannoncer eller et brev fra deres MD, der beskriver undersøgelsen som følger:

   Foreløbig optagelse sker over telefonen.

   Besøg 1 screeningsbesøg.

   Besøg 2: Oral glukosetolerancetest (OGTT): Denne test vil tage cirka 3 timer.

   i) Glykæmisk status: Deltagerne vil blive klassificeret som havende normal glukosetolerance (NGT), isoleret svækket fastende glukose (IFG), isoleret svækket glukosetolerance (IGT) eller kombineret IFG/IGT12. Derudover vil det samlede integrerede plasmaglucoserespons under OGTT blive beregnet ved den trapezformede metode (Glucose-AUC).

   ii) β-cellefunktion: Beregninger af insulinsekretion-sensitivitetsindeks-2 (ISSI-2) vil blive brugt til at kvantificere insulinsekretorisk funktion 13, hvis der af en eller anden grund ikke udføres en gradueret glukoseinfusionsundersøgelse. ISSI-2 er en valideret OGTT-afledt metode til måling af β-cellefunktion, analog med dispositionsindekset opnået fra den intravenøse glukosetolerancetest 14. Det beregnes ved at multiplicere insulinsekretorisk respons under OGTT (Insulin-AUC/Glucose-AUC) med insulinresistens (Matsuda-indeks).

   Faste- og 2-timers glukoseresultaterne vil blive diskuteret med undersøgelsesdeltageren, og en kopi af resultaterne vil blive givet til dem.

   Besøg 3. Graderet glukoseinfusion, GGIT 15,16: Denne test vil tage cirka 6 timer.

   Denne test er designet til at vurdere bugspytkirtlens evne til at producere insulin som reaktion på en graderet glukoseinfusion. Under denne test vil forsøgspersonerne få placeret to små IV-katetre, et i hver arm. En IV vil blive brugt til at tage prøver og den anden til infusion af glucose. Under GGIT vil kontinuerlige intravenøse infusioner af glukose blive givet med progressivt stigende hastigheder: 1, 2, 3, 4, 5, 6 og 8 kg/min i seks infusionsperioder af 40 minutters varighed. Blodprøver vil blive indsamlet til måling af glukose-, insulin- og C-peptidkoncentrationer ved faste og 30 minutter og 40 minutter i hver infusionsperiode. De to værdier i løbet af de sidste 10 minutter af hver infusionsperiode beregnes som gennemsnit. Mængden af ​​blod taget til denne test vil 47,5 ml.

   Besøg 4.Insulinundertrykkelsestest, IST 17,18: Denne test vil tage cirka 6 timer.

   Denne test er designet til at bestemme hele kroppens insulinfølsomhed. Efter en faste natten over vil forsøgspersonerne have en IV placeret i hver arm. Den ene til opsamling af blod og den anden til infusion med octreotid (0,27 μg/m2/min), insulin (32 mU/m2/min) og glucose (267 mg/m2/min) i 180 minutter. Under testen undertrykkes endogen insulin, og alle individer får den samme koncentration af insulin baseret på deres kropsoverfladeareal. Der udtages blod hvert 30. minut i 150 minutter og derefter med 10 minutters intervaller fra 150 til 180 minutter efter infusionen for at måle plasmaglukose- og insulinkoncentrationer. Middelværdien af ​​de sidste fire værdier bruges som steady-state plasmainsulin (SSPI) og glucose (SSPG) koncentrationer for hvert individ. Da SSPI-koncentrationer er ens i alle forsøgspersoner under IST, giver SSPG-koncentrationen et direkte mål for insulins evne til at mediere bortskaffelse af en infunderet glukosebelastning; jo højere SSPG-koncentrationen er, jo mere insulinresistent er individet. Laboratorier til at kontrollere nyre- og leverfunktion plus et lipidpanel og en uringraviditetstest (hvis relevant) vil blive udført ved dette besøg. Blodudtaget eller IST vil være 58,5 ml og 5 ml for SHC-laboratorier.

   Laboratorier for iPOP vil blive tegnet på dette tidspunkt, og yderligere prøver vil blive opnået til transkriptom-, mikrobiom-, metabolom- og proteomanalyse i blod; næse-, tunge-, hudoverfladepodninger; urin; og skammel.

   Studielægemidlet, atorvastatin 40 mg, vil blive givet til deltagerne i undersøgelsen, når alle laboratorier er blevet gennemgået og deltageren kvalificerer sig.

   Besøg 5-7: Besøg vil være hver 2. uge i i alt 10 uger på undersøgelsesmedicin (statin). Deltagerne vil blive vurderet for eventuelle bivirkninger eller uønskede hændelser (AE) på statinet. Overholdelse af studiemedicin vil blive vurderet ved hvert besøg.

   Besøg 8: Vægt, vitale tegn og OGTT beskrevet ovenfor.

   Besøg 9: Gentag GGIT som beskrevet ovenfor.

   Besøg 10: Gentag IST og iPOP laboratorietest og prøver som beskrevet ovenfor. Ved afslutningen af ​​dette besøg vil statinet blive stoppet, og undersøgelsesdeltageren vil blive planlagt til 4- og 8-ugers opfølgningsbesøg.

   Besøg 11: En måned fri statin studiebesøg - vægt, vitale tegn, og iPOP laboratorietest og prøver vil blive udført som beskrevet ovenfor.

   Besøg 12: Sidste studiebesøg - vægt, vitale tegn, og iPOP laboratorietest og prøver vil blive udført som beskrevet ovenfor.

   Deltagerne vil blive bedt om at udfylde spørgeskemaet om deres fysiske aktivitetsstatus, mad- og spisevaner og stress på tidspunktet for hver iPOP.

5. STATISTISKE OVERVEJELSER

Baseret på vores tidligere arbejde19 beregnede vi, at vi med 60 forsøgspersoner ville være i stand til at detektere en ændring på 8 % i SSPG-koncentration og en ændring på 8 % i ISRAUC efter atorvastatinbehandling med 80 % kraft og tosidet signifikansniveau på 5 % en parret prøver t-test. Vi estimerede således at skulle tilmelde 75 forsøgspersoner med en forventet frafaldsrate på 20 %.

Sammenfattende statistik vil blive rapporteret som median (interkvartilinterval) eller antal (procent) af deltagere, medmindre andet er angivet. Shapiro-Wilk-tests vil blive brugt til at vurdere normaliteten af ​​data, og variabler, der ikke er normalfordelte, vil blive log-transformeret. Procentvise ændringer i variabler vil blive beregnet ved hjælp af formlen: [(værdi ved afslutning af undersøgelsen) - (grundlinjeværdi) / basislinjeværdi] x 100. Parrede prøver t-test vil blive brugt til at sammenligne baseline og slutningen af ​​undersøgelsens gennemsnit. En prøve t-test vil blive anvendt til at evaluere, om procentvise ændringer i variabler er signifikant forskellige fra nul (ingen ændring). Pearson-korrelationskoefficienter vil blive beregnet for at bestemme styrken af ​​associationen mellem variabler af interesse. Forudspecificerede undergruppeanalyser vil blive udført ved at stratificere for insulinresistente versus insulinfølsomme personer. SSPG-koncentrationsmedianen vil blive brugt til at definere forsøgspersoner som værende insulinresistente eller insulinfølsomme. Insulinresistente og insulinfølsomme gruppers gennemsnit vil blive sammenlignet ved uafhængige prøve t-tests og proportioner ved chi-kvadrat-test eller Fishers eksakte test. Statistiske analyser vil blive udført ved hjælp af statistisk software IBM SPSS version 26.0.