Definition af de molekylære og fysiologiske mekanismer for dysfunktion af pancreas-øceller, som fører til type 2-diabetes (DIVA-Exeter)

Introduktion:

I samarbejde med samarbejdspartnere som en del af igangværende genetiske undersøgelser har efterforskerne identificeret adskillige genetiske variationer (DNA-ændringer) forbundet med produktionen af ​​og behandlingen af ​​insulin og forsøger at forstå, hvordan disse genetiske variationer forårsager forskelle i menneskers evne til at producere eller behandle insulin. Deres resultater vil føre til en forbedret forståelse af, hvordan bugspytkirtlen producerer og behandler insulin efter et måltid og vil bidrage til at forbedre forståelsen af, hvorfor nogle mennesker udvikler diabetes, og nogle mennesker ikke gør, på trods af lignende niveauer af fedme. Dette spørgsmål er af stor betydning for folkesundheden, fordi det er usandsynligt, at forekomsten af ​​fedme vil falde dramatisk i en overskuelig fremtid.

Efterforskerne vil gerne teste hypotesen om, at individer med forskellige genetiske variationer har forskellige evner til at producere eller behandle insulin. De vil teste konsekvenserne af disse genetiske variationer, når bugspytkirtlen skal producere insulin som reaktion på et måltid eller komponenter i et måltid, såsom sukker eller aminosyrer.

Studere design:

Dette er en prospektiv "rekrut efter genotype" kohorteundersøgelse, der vil teste rollen af ​​flere genetiske varianter (eller kombinationer af varianter) over en 4-årig periode (slutningen af ​​2014 til slutningen af ​​2018). De genetiske varianter vil blive valgt, hvis der er stærke beviser for, at de har en rolle i bugspytkirtlen og på insulinsekretionen. Hver genetisk variant vil involvere et andet sæt forskningsfrivillige og et lidt anderledes sæt af tests. Deltagerne vil blive blindet for deres genetiske variantstatus. Nogle genetiske varianter vil blive identificeret i løbet af de næste 4 år, så det er ikke muligt fra starten at definere en detaljeret metode for alle kohorter, der skal undersøges. Denne protokol er derfor skrevet for at beskrive en kerneprotokol, der er relevant for hele undersøgelsen, med bilag til at beskrive specifikke kohorter i undersøgelsen. Da den generelle ledelse og etiske problemstillinger er overordnede, vil der i takt med at nye genetiske varianter identificeres i løbet af den 4-årige studieperiode blive tilføjet kohortespecifikke bilag som væsentlige ændringer i stedet for at indsende hver kohorte som en separat etikansøgning. Proceduren for rekruttering og afprøvning af hvert sæt forskningsfrivillige vil være den samme bortset fra en komponent, der vil blive beskrevet i kohortespecifikke bilag.

Studiedeltagere:

Alle deltagere vil blive identificeret fra eksisterende forskningskohorter forvaltet af NIHR Exeter Research Facility (Exeter CRF) og/eller Oxford Biobank (OBB), og rekruttering vil blive faciliteret inden for Exeter CRF og/eller Oxford Center for Diabetes, Endocrinology and Medicine ( OCDEM). Individer vil blive identificeret med varianten af ​​interesse eller som køn, alder og BMI matchede kontroller. Alle potentielle deltagere vil blive 'blindet' af en Data Manager, så studieholdet ikke ved, hvilke deltagere der har varianten, og hvilke der er kontroller. De vil blive inviteret ind i undersøgelsen pr. brev og forsynet med undersøgelsesinformationsbladet og undersøgelsesteamets kontaktoplysninger. Et medlem af undersøgelsesteamet vil kontakte dem inden for 2-3 uger for at afgøre, om de er interesserede i at deltage, for at give dem en større forklaring på, hvad undersøgelsen indebærer, og for at kontrollere deres berettigelse. Hvis de indvilliger i at deltage, vil der blive søgt mundtligt samtykke til et fastebesøg, og en aftale vil blive lavet og bekræftet skriftligt/via e-mail.

Identifikation af genetisk variation:

Måling af de genetiske faktorer hos disse individer er en løbende proces, der involverer rutinemæssige laboratorieforanstaltninger ved hjælp af den enkelte eksisterende DNA-prøve, som de frivillige gav under deres deltagelse i Exeter 10000 Project/OBB. Fra juni 2014 er der i Exeter målt 94 genetiske varianter (alias DNA-ændringer) hos 5600 EXTEND-frivillige og 800.000 genetiske varianter i en undergruppe af 1700 EXTEND-frivillige. I løbet af de næste 4 år vil de genetiske mål blive udvidet til alle deltagere (op til 10.000) og alle varianter (800.000+). Disse data vil blive returneret til EXTEND/OBB-databasen efter behov.

Personer identificeret med en genetisk variation af interesse vil blive inviteret til at deltage (30-50, afhængig af de tilknyttede specifikke tests) sammen med et tilsvarende antal køn, alder og BMI matchede kontrolpersoner uden variation af interesse. Definitionen af ​​matching vil være samme køn, alder +/- 1 år og BMI inden for 1 kgm2 enhed, men disse intervaller kan udvides, hvis der ikke er nok individer tilgængelige i den strammere definition.

Besøgsprocedure:

Alle deltagere vil blive bedt om at faste natten over (fra kl. 22.00 natten før), undgå anstrengende motion og rygning i 24 timer før de skal deltage i et morgenbesøg på Exeter CRF/OCDEM (ca. 2-4 timer afhængig af testvalg). Deltagerne vil blive bedt om at underskrive en skriftlig samtykkeformular forud for enhver dataindsamling eller test. Patienter, der mangler samtykkeevne, vil ikke blive rekrutteret. Deltagerne vil få mulighed for at kontakte et medlem af forskerteamet for at drøfte projektet nærmere, hvis det ønskes. Alle deltagere vil blive informeret om arten og formålet med undersøgelsen, dets krav og mulige farer og deres ret til til enhver tid at trække sig ud af undersøgelsen uden fordomme og uden fare for fremtidig klinisk behandling.

Alle deltagere vil gennemgå kernedataindsamling, målinger og give faste og stimulerede blodprøver. En kohorte af deltagere kan blive bedt om at vende tilbage til et andet besøg for at gennemgå en yderligere test for at give sammenligningsmål. Testvalg afhænger af den genetiske variation, der undersøges - detaljeret i kohortespecifikke bilag.

Indsamling af kernedata, målinger og prøver for alle deltagere - ca. 1 times antropometri: data, inklusive højde (m), vægt (kg), talje (cm) og hofte (cm) omkreds, vil blive registreret.

Sygehistorie: inklusive aktuelle medicin og livsstilsoplysninger (rygning/alkohol).

BOD POD: Deltagerne vil blive bedt om at få målt deres fedtmasse ved BOD POD. Denne ikke-invasive teknik giver et mere præcist mål for fedtmasse sammenlignet med bioimpedensmålinger eller mål for højde og vægt. Deltagere, der fravælger denne test, vil ikke blive udelukket fra undersøgelsen.

Detaljerede kropssammensætningsmål vil blive opnået ved hjælp af Body Composition Tracking System. Dette omfatter kort fortalt en BOD POD-maskine, elektroniske vægte og en computer. Den bruger principperne for kropsdensitometri (måling af masse og volumen) til at beregne deltagerens procentdel og absolutte mængder af fedt- og fedtfri masse. Deltagerne vil blive bedt om at bære minimalt med tøj (f. svømmekostume) og en tætsiddende badehat. De står på den elektriske vægt for at registrere deres vægt, som derefter kalibreres med BOD POD. Deltagerne bedes sidde inde i BOD POD i op til 1 minut ad gangen (max 3 gange). Computeren vil derefter analysere og generere resultaterne.

Blodprøver:

En lille kanyle (tyndt plastikrør) vil blive indsat i en vene i overensstemmelse med standard klinisk praksis for at minimere ethvert potentielt traume fra gentagne blodprøver.

Fastende prøver vil blive opnået til baseline-målinger (herunder rutinemæssige glukose- og lipidmålinger), DNA, plasma og serum til opbevaring og fremtidig batchanalyse, herunder målinger af glukose og insulin og andre markører af interesse.

Stimulerede blodprøver vil blive indhentet fra alle deltagere. Valget af stimuleringsmiddel vil afhænge af den specifikke genetiske variation, der undersøges. Ved afslutningen af ​​testperioden fjernes kanylen og deltageren tilbydes morgenmad/forfriskninger.

Definitioner af genotyperne af interesse og detaljer om besøgene er angivet i protokollens kohortespecifikke bilag. Ud over indsamling af kernedata, målinger og fasteprøver vil hver kohorte foretage op til to af de test, der er beskrevet nedenfor.

A: Glucose-potentieret arginin-induceret insulinsekretion (GPAIS) - ca. 1½ time Begrundelse. Denne test er primært designet til at teste den maksimale insulinsekretionskapacitet af en deltagers betaceller. Det giver det bedst tilgængelige surrogat for betacellemasse i modsætning til betacellefunktion (Kahn 2008) og vil derfor bidrage til at forbedre forståelsen af ​​mekanismerne for, hvordan udvalgte genetiske varianter påvirker risikoen for diabetes. Det har for nylig vist sig at korrelere godt med antallet af (autologe) øer transplanteret til pancreatitispatienter efter pancreatektomi. Hos hunde og ikke-menneskelige primater korrelerer det godt med % beta-cellemasse (gennemgået i Kahn 3). Testen er baseret på det velbeskrevne (Kahn 2008; Larsson & Ahren 1998) princip om, at en ikke-glukosesekretagog, såsom aminosyren arginin, vil producere større insulinrespons, når den forstærkes af høje glucoseniveauer, hvor den kombinerede stimulus producerer en næsten maksimal betacellerespons.

GPAIS-testen omfatter 5 trin:

1. Opsætning. Intravenøse katetre vil blive indsat i antecubitale vener i begge arme. Den ene arm vil blive brugt til infusion af glucose/aminosyre, og den anden arm til intermitterende prøvetagning. Blodsukkerkoncentrationen vil blive overvåget med regelmæssige YSI-målinger under hele testen.
2. AIRarg (akut insulinrespons på arginin). Baseline prøver vil blive taget ved -2 ​​og -0 min. En maksimalt stimulerende bolusdosis af argininhydrochlorid (5 g) vil derefter blive injiceret intravenøst ​​i 45 s. Prøver vil blive indsamlet ved +2, +3, +4 og +5 min.
3. Akut insulinrespons på intravenøs glucose (uvalideret mål for akut insulinrespons på intravenøs glucose AIRglucose). Dernæst påbegyndes en højhastigheds (900 ml/time) 20 % glucoseinfusion over 10-25 minutter (totalt infunderet volumen op til 410 ml). Prøver vil blive indsamlet ved -5, -2 minutter (før start af højhastighedsinfusionen) og derefter med 2 minutters intervaller i 10 minutter efter starten af ​​glucoseinfusionen.
4. AIRMAXarg. Når glukoseniveauerne har nået 20 mmol/L (eller efter maks. 25 minutter), vil der blive taget gentagne baselineprøver, glukoseinfusionen sænkes til 300 ml/time, og en anden argininhydrochlorid (5 g) bolus vil blive injiceret, efterfulgt af sidste + 2, +3, +4 og +5 min prøver.
5. Genopretning og overvågning af glukose og insulin, når deltagerens glukoseniveauer vender tilbage til baseline. Prøver for glukose og insulin vil blive indsamlet hvert 10. minut i 50 minutter efter afslutningen af ​​AIRMAXarg-testen for at overvåge deltagerens restitution og give et mål for insulinfølsomhed. Blodsukkeret vil blive overvåget med regelmæssige YSI-målinger, indtil deltagerens blodsukker vender tilbage til et sikkert niveau. Deltageren får en let frokost i slutningen af ​​denne periode.

Prøver: insulin og glukose vil blive målt på alle tidspunkter. Reservealikvoter vil blive gemt og opbevaret ved -80oC til potentiel yderligere analyse, såsom glucagon og C-peptid.

B: Intravenøs Glucosetolerance Test (IGTT aka IVGTT) - ca. 30 minutter Begrundelse. Denne test er et accepteret standardmål for insulinsekretion i første fase, der ikke involverer de neurohormonale (inkretin) og absorptionseffekter af en oral glukosebelastning.

C: Oral Glucosetolerance Test (OGTT) - ca. 2,5 timers begrundelse. Denne test er et accepteret standardmål for insulinsekretion og absorptionseffekter af en oral glukosebelastning.

D: Afføringsprøve til fækal elastasemåling Begrundelse. Dette vil teste hypotesen om, at den genetiske polymorfi kan påvirke den eksokrine bugspytkirtelfunktion ud over den endokrine funktion i bugspytkirtlen.

Deltageren vil blive forsynet med en prøvebeholder, forudbetalt polstret kuvert, transportbeholder og instruktioner til at indsamle og poste en fæcesprøve til analyse. Udlevering af en fæcesprøve vil være valgfri og vil ikke være afgørende for inklusion i undersøgelsen.