Respons fra personer med ataksi-telangiektasi på metformin og pioglitazon (RAMP)

Metformin er et almindeligt ordineret lægemiddel, der anvendes som førstelinjebehandling af type 2-diabetes mellitus (T2DM), men også off-licens hos ikke-diabetikere for polycystisk ovariesyndrom (PCOS). Over 120 millioner mennesker verden over får ordineret metformin. På trods af dette er dens virkningsmekanisme ikke fuldt ud forstået. Både tolerance og respons på metformin varierer meget fra patient til patient, og fremhæver behovet for yderligere forskning i lægemidlets farmakokinetik og dynamik.

Som et team af diabetesforskere har vores gruppe været interesseret i genetik af lægemiddelrespons ved diabetes. En Genome Wide Association-undersøgelse udført af medlemmer af vores gruppe fremhævede det sted, der bærer ATM-genet som et potentielt link til metformin-respons. Vi har designet denne undersøgelse for at undersøge denne sammenhæng klinisk. På den måde håber vi at kunne vejlede behandlingen af ​​diabetes i en tilstand kaldet Ataxia Telangiectasia.

ATM (Ataxia Telangiectasia Mutated) er et gen involveret i DNA-reparation - homozygote recessive mutationer i dette gen forårsager Ataxia Telangiectasia (A-T), som er forbundet med cerebellar ataksi, okulær telangiectasia og lymfoproliferative kræftformer. Forekomsten af ​​A-T er mellem 1 ud af 40.000 til 1 ud af 100.000 levende fødsler, selvom dette stiger dramatisk med slægtninge. Interessant nok har A-T også været forbundet med insulinresistens. Både "fedtlever" og diabetes er blevet dokumenteret i denne patientgruppe, men der er lidt forskning i sammenhængen mellem A-T og disse tilstande. Cirka 1 ud af 100 mennesker er bærere af en funktionstab mutation i ATM-genet, som er forbundet med en øget risiko for iskæmisk hjertesygdom og visse kræftformer.

Adskillige undersøgelser af ATM-mangel i en musemodel er blevet udført. Atm -/- mus viser en tidlig defekt i glucose-stimuleret insulinfrigivelse og udvikler senere hyperglykæmi og insulinresistens[1]. Upublicerede data fra McCrimmon-gruppen ved University of Dundee tyder på, at mus, der er heterozygote for ATM-mangel, har nedsat fastende glukose, men viste en markant forbedring i fastende glukose med metformin. A Cell Reports-papir, der beskriver en musemodel af ATM-mangel, viser insulinresistens i ATM-mangelfulde mus med en lipodystrofisk fænotype[2]. Denne fænotype (mangel på subkutant fedt og øget visceralt fedt) blev svækket ved brug af metformin og thiazolidindion (TZD).

En lille undersøgelse offentliggjort af Pearson-gruppen fra University of Dundee, som sammenlignede data fra orale glukosetolerancetest (OGTT'er) hos A-T-patienter versus raske individer, bekræftede øget insulinresistens hos A-T-patienter[3]. Som nævnt ovenfor fremhæver en genomomfattende associationsundersøgelse, også af Pearson-gruppen, ATM-locuset som en potentiel genetisk forbindelse til metforminrespons [4, 5]. Med musemodellerne og informationer fra genetiske undersøgelser, sigter denne undersøgelse nu på at vurdere insulinresistens i denne A-T patientgruppe og at forstå, hvordan de reagerer på lægemidler, der almindeligvis anvendes til behandling af insulinresistens/diabetes.

Den potentielle genetiske sammenhæng mellem ATM og metforminrespons vil blive undersøgt. Indtil videre er det uklart ud fra de genetiske undersøgelser, hvordan ATM-mangel påvirker et individs metformin-respons - er deres respons større eller mindre end den generelle befolknings? På samme måde er omfanget af dette svar ikke blevet kvantificeret. Der er anekdotiske rapporter om patienter med A-T, som har haft en markant forbedring i glykæmisk kontrol med metforminbrug. Musemodelstudier har indikeret en øget respons på metformin hos heterozygote ATM-mangelfulde mus.

Undersøgelsen vil også undersøge, hvordan individer med A-T reagerer på TZD'er. Undersøgelser af musemodellen af ​​A-T har vist respons på TZD pioglitazon,. Det skal bemærkes, at pioglitazon nu anvendes uden licens hos ikke-diabetikere til behandling af ikke-alkoholisk fedtleversygdom (NAFLD) [6, 7], derfor ved vi, at det er sikkert at bruge i en ikke-diabetisk kohorte.

Denne undersøgelse vil vurdere effekten af ​​ATM-mangel på metformin- og pioglitazon-respons hos mennesker ved at studere mennesker med A-T og sammenligne deres respons med en matchet kontrolgruppe.

Denne undersøgelse vil rekruttere ikke-diabetes individer - 15 tilfælde (personer med A-T) vs 15 alder og køn matchede kontroller - i et crossover design. Deltagerne vil være i alderen 18 - 30 år. Denne aldersgruppe er mest realistisk til rekruttering af patienter med "klassisk" i modsætning til "mild variant" A-T, da personer med klassisk A-T sjældent overlever til 30'erne. Eksklusion af individer med andre mildere former for A-T vil give en mere påviselig forskel mellem de to kohorter. Deltagerne vil være af hvid europæisk afstamning, da dette vil indsnævre de genetiske forskelle mellem individer. Etnisk oprindelse har også en effekt på individets insulinresistens, derfor bør alle deltagere være af samme etnicitet.

Undersøgelsen består af to behandlingsperioder, der hver varer otte uger, og adskilt af en udvaskningsperiode på en uge. Den indledende behandling skal være med metformin, titreret til 1000 mg to gange dagligt. Den anden behandling vil blive titreret pioglitazon til 30 mg én gang dagligt.

Undersøgelsen vil vare i alt cirka 17 uger og involverer tre besøg på Clinical Research Center på Ninewells hospital i Dundee. Det første besøg vil være det længste og varer 1,5 dag, og de to andre besøg varer en hel dag med et kort forberedende besøg i 30 minutter dagen før.

Flere metoder vil blive brugt til at undersøge sammenhængen mellem ATM, diabetes og lægemiddelrespons:

• Dual tracer blandede måltidstest med indirekte kalorimetri (se Tracer Studies SOP)
• MR (se MR SOP)
• Blod- og urinprøveudtagning (se SOP for prøvetagning)
• Fedtbiopsi (se fedtbiopsi SOP)

Sammenfattende vil hver person have tre sporstofundersøgelser: en indledende undersøgelse ved baseline; et sekund efter otte ugers metformin; og en sidste sporstofundersøgelse efter otte uger med TZD, pioglitazon. Tracerundersøgelser involverer et standardiseret måltid aftenen før undersøgelsen og faste fra midnat som forberedelse. Der må ikke indtages alkohol i 24 timer før undersøgelsen. På dagen for sporstofundersøgelsen vil der blive indsat to kanyler, en i hver underarm. Én kanyle vil blive brugt til at infundere et stabilt glukosesporstof [6,6-2H2] i løbet af den otte timers undersøgelse. Efter to timer efter denne infusion vil deltageren blive fodret med et blandet måltid indeholdende [U-13C] glucose (stabil). Deltageren observeres i yderligere seks timer, mens [6,6-2H2]-glukoseinfusionen fortsætter. Gennem sporstofundersøgelsen vil der blive taget blod fra den anden kanyle på flere tidspunkter for at muliggøre måling af glukose (inklusive sporstofferne), insulin, C-peptid, glukagon, glukagon-lignende peptid 1 (GLP-1) og ikke-esterificerede fedtsyrer (NEFA'er). I alt 150 ml blod vil blive taget under sporstofundersøgelsen. Urin opsamles i to faser (før og efter måltidet) under sporstofundersøgelsen til måling af glukoseudskillelse. Indirekte kalorimetri vil blive brugt i tyve minutters episoder på flere tidspunkter for at måle substratudnyttelse under undersøgelsen. Dette indebærer, at deltageren bærer en "hætte", som er let og har et gennemsigtigt visir. Alle disse målinger vil gøre os i stand til at modellere glukosefluxen hos deltageren og beregne indekser for insulinfølsomhed. Gentagelse af sporstofundersøgelserne på to antihyperglykæmiske midler vil give en sammenligning af disse indekser ved og uden behandling.

Ved baselinebesøget vil en MR-scanning, blodprøvetagning og fedtbiopsi finde sted under det halvdagsbesøg før sporstofundersøgelsen. Dette vil give os mulighed for at vurdere fedtfordelingen ved hjælp af MRI og opnå fedtvæv til at udføre laboratoriebaserede undersøgelser for at vurdere adipocytfunktionen og respons på metformin og pioglitazon. Blodprøver udtages til "sikkerhedsblod" (dvs. for at sikre normal nyrefunktion og HbA1c <48mmol/mol), men også til fremtidig DNA-analyse, for at bekræfte diagnosen i A-T-gruppen og for at kontrollere, om kontrollerne bærer status.

Besøg to og tre involverer en hel dag på det kliniske forskningscenter (CRC) til et sporstofstudie. Dagen før sporstoffet er et kort halvtimes besøg for at få "sikkerhedsblod" (i dette tilfælde for at kontrollere nyrefunktionen) og give det standardiserede måltid nødvendigt for at forberede sig til sporstofundersøgelsen den følgende dag.

Hvis denne undersøgelse klinisk kan bekræfte hypotesen om, at individer med ATM-mangel reagerer godt på enten metformin eller pioglitazon, og individer viser markant forbedring i insulinresistens, mens de tager begge undersøgelseslægemidler, kan denne undersøgelse styre den kliniske beslutningstagning i behandlingen af ​​patienter med A-T og fedtlever / insulinresistens.

I forbindelse med de kliniske undersøgelser vil der blive udført celleeksperimentstudier på inducerede pluripotente stamceller (IPSC) afledte hepatocytter fra individer med A-T for at vurdere lægemiddelrespons på cellulært niveau. Dette bliver et samarbejde med Sanger Institute i Cambridge, hvor de allerede har udviklet IPSC-afledte hepatocytter fra blodet fra A-T patienter. Disse celler vil blive brugt til at skabe en lægemiddelresponsmodel på cellulært niveau. Disse cellelinjer er ikke direkte fra vores rekrutterede patienter, men tjener som en cellulær model af A-T. Vi vil dog tilbyde A-T-gruppen chancen for at donere blod til INSIGNIA-undersøgelsen, drevet af Sanger Institute, som er en undersøgelse fokuseret på undersøgelse af mønstre af mutationer (signaturer) i arvelige og andre progressive genetiske sygdomme (se venligst INSIGNIA PIS og samtykkeerklæringer). Dette er valgfrit, og deltagelse i RAMP forpligter ikke dem med A-T til at bidrage til INSIGNIA.