Effekten af ​​vasopressin på glukoseregulering (HYPERGlu)

Introduktion Det neurohypofysiske hormon arginin vasopressin (AVP), også kendt som antidiuretisk hormon, var et af de første hormoner, der blev identificeret for dets vasopressinegenskaber i 1895 af Oliver og Schäfer. De viste, at ekstrakt af hypofysen øgede blodtrykket hos bedøvede hunde. AVP syntetiseres hovedsageligt i den paraventrikulære og supraoptiske kerne i hypothalamus. Hormonet overføres til neuralappen i den bageste hypofyse, hvor det frigives til kredsløbet. Målorganer opfatter hormonstimuli af tre forskellige receptorer: V1a, V1b og V2. Receptoren V1a udtrykkes hovedsageligt i den vaskulære væg og er ansvarlig for vasokonstriktion. Receptoren V1b findes hovedsageligt i hypofysen og medierer udskillelsen af ​​binyrebarkhormonet, mens V2-receptoren hovedsageligt udtrykkes i nefrontubuli, der udløser vandreabsorption. Siden opdagelsen af ​​AVP er både vasopressin- og antidiuretiske egenskaber blevet meget velundersøgt og dokumenteret.

Bortset fra AVP-virkningerne på blodtryk og vandhomeostase, er hormonet impliceret i en række andre funktioner, herunder smerte, knogle- og lipidmetabolisme, hypertension, social adfærd, aldring, kognitiv funktion, cellulær proliferation, inflammation, infektioner, homeostase, hypothalamus -hypofyse-binyreaksen og diabetes. Alle disse effekter kunne give nyttig indsigt i mange sygdomme. Derfor er fokus for denne ansøgning på virkningerne af AVP på glucoseregulering hos raske mennesker.

AVP er kendt for at forbedre hepatisk glycogenolyse ved aktivering af V1a-receptorer og ved at øge frigivelsen af ​​glucagon, hvilket resulterer i øgede glucoseniveauer i forsøgsdyr. Selv når glukagonreceptorer i leveren er blokeret, øger AVP stadig blodsukkeret. V1b-receptorerne er blevet identificeret i både alfa- og beta-celler på de Langerhanske øer. Således stimulerer AVP insulinsekretion og modvirker stigningen i blodsukkeret. I et eksperiment med AVP V1a- og V1b-receptor-knockout-mus blev der observeret ændringer i glukose- og fedtmetabolisme, hvilket tyder på, at AVP kan spille en rolle i glukoseregulering og metaboliske forstyrrelser. Undersøgelser af mennesker med en genetisk variation af AVP V1a-receptor viste øget forekomst af diabetes hos overvægtige eller personer med kost med højt fedtindhold. For nylig undersøgte en undersøgelse i rotter, der er tilbøjelige til metabolisk dysfunktion, effekten af ​​langvarig påvirkning af vasopressin på glukosehomeostase. Det rapporterede, at højt vasopressin øgede hyperinsulemi og glucoseintolerance hos overvægtige rotter, mens behandling med vasopressinreceptor V1a-antagonist reducerede glucoseintolerancen.

I en fransk epidemiologisk undersøgelse blev en kohorte på 3.615 mænd og kvinder med normal fastende blodsukker fulgt i 9 år. Det indikerede, at vandindtagelse var omvendt og uafhængigt forbundet med risikoen for at udvikle hyperglykæmi. Forfatterne antog, at deres resultater skyldtes hypohydreringsrelateret stigning i plasma vasopressin. For nylig blev en svensk kohorte på 2.064 forsøgspersoner fra malmødiæt- og cancerundersøgelsen analyseret efter 15,8 år med en oral glukosetolerancetest. De fandt ud af, at copeptin (en pålidelig og klinisk surrogatmarkør for AVP) uafhængigt forudsagde diabetes mellitus og abdominal fedt.

Interessant nok er hypohydrering og lavt vanddrikning forbundet med kronisk forhøjet AVP. I en nylig undersøgelse med fritlevende voksne førte lavt sædvanligt vandindtag til signifikant forhøjet AVP sammenlignet med voksne med højt vandindtag.

Eksperimentelt design 60 forsøgspersoner mellem 30 og 55 år med fravær af insulinresistens vil blive rekrutteret i undersøgelsen. Tredive af de voksne vil have normalt kropsmasseindeks (BMI; 15 mænd og 15 kvinder, 18,5 kg∙m-2 < BMI ≤25 kg∙m-2) og tredive overvægtige eller fede voksne (15 mænd og 15 kvinder, 28 kg∙m-2 ≤ BMI ≤35 kg∙m-2) vil blive rekrutteret til at deltage i undersøgelsen. Prøvestørrelsesestimation viste, at 60 forsøgspersoner vil give en styrke på 0,8 med alfa-niveau sat til 0,05. Effekten af ​​vasopressin på glukosemetabolismen vil blive undersøgt via osmotisk stimulering af vasopressin (AVP) ved brug af hypertonisk saltvandsinfusion efterfulgt af en oral glukosetolerancetest. Hvert forsøgsperson vil udføre to identiske eksperimenter, der kun adskiller sig i natriumchloridindholdet (NaCl) i infusionen (isotonisk vs. hypertonisk saltvand). Alle kvindelige forsøgspersoner vil udføre begge forsøg i deres tidlige follikulære fase, ca. 2-6 dage efter menstruationsstart for at sikre lave endogene niveauer af østrogen og progesteron. Efter at have hvilet i siddende stilling i 30 minutter, vil forsøgspersonerne blive infunderet intravenøst ​​med enten 3 % NaCl (hypertonisk saltvand, deraf HYPER) eller 0,9 % NaCl (isotonisk saltvand, deraf ISO) over en periode på 120 minutter med en infusionshastighed på 0,1 ml/min. /kg kropsvægt på en enkelt-blind måde og i afbalanceret rækkefølge. Denne hypertoniske saltvandsinfusion øger plasmaosmolaliteten fra 285 til mindst 300 mmol/kg. Fra et separat venekateter vil der blive taget blodprøver hvert 30. min. Efter infusion vil forsøgspersonerne hvile i en ækvilibreringsperiode på 30 minutter, før de starter en 4-timers oral glukosetolerancetest.

Forberedelse til oral glukosetolerancetest (OGTT): Forsøgspersoner bør spise en normal diæt i 3 dage før testen og udføre normal fysisk aktivitet. Aftensmaden vil blive standardiseret dagen før, og der vil ikke være tilladt alkohol. Forsøgspersonerne vil blive instrueret i at faste mindst 10 timer før testen.

Fremgangsmåde for OGTT: OGTT-testen vil bestå af 75 g glucoseindtagelse efterfulgt af blodprøvetagningsperiode, med prøver opsamlet hvert 30. minut i 240 minutter. Urinprøver vil blive indsamlet ved slutningen af ​​infusionen og ved slutningen af ​​OGTT. Blodtrykket vil blive registreret via et automatisk blodtryksmåler efter hver blodprøve. Iltoptagelse og respiratorisk vekselkurs vil blive vurderet hver time via indirekte kalorimetri, i alt syv gange pr. forsøg. Under blodprøvetagning vil tørstfornemmelse og mundtørhed også blive vurderet via visuelle analoge skalaer.

Prøveanalyse I alt fjorten blodprøver vil blive indsamlet i hvert eksperimentelt forsøg og analyseret for: hæmatokrit (Hct), hæmoglobin (Hb), osmolalitet (Osm), natrium (Na) og kalium (K), totalt plasmaprotein, glucose, insulin, c-peptid, glucagon, copeptin, plasmareninaktivitet, corticotropin-releasing hormon (CRF), cortisol, triglycerider og frie fedtsyrer (FFA).

Urinprøver vil blive analyseret for osmolalitet og frisk urinvægtfylde. Backupprøver af serum, plasma og urin vil blive opbevaret, frosset ved -80°C, i tilfælde af at der er behov for yderligere analyse, eller som erstatning for ødelagte hætteglas.

Datahåndtering og -analyse For at sikre kvalitet og integritet af de indsamlede data vil der blive brugt case-rapportformularer. Sagsrapportformularerne (CRF) vil blive designet til at registrere data indsamlet på en måde, der opfylder de højeste standarder. CRF vil blive udviklet, testet og godkendt før enhver fagtilmelding. Den videnskabsmand, der er involveret i dataindsamlingen af ​​undersøgelsen, vil blive trænet i brugen af ​​CRF, inden dataindsamlingen påbegyndes. Et papir- og digitalt bibliotek for alle CRF'er vil blive etableret og vedligeholdt under forsøget og mindst i 2 år mere efter udgivelsen af ​​manuskripterne. Databaselederen og hovedefterforskeren vil være den eneste person, der vil have adgang til identificerbare emneoplysninger. Alle de øvrige dokumenter vil blive kodet for at sikre emnets anonymitet. Data- og sikkerhedsovervågningsplan omfatter: Overordnede rammer for data- og sikkerhedsovervågning, ansvarlig part for overvågning og procedurer for rapportering af uønskede hændelser/uventede problemer. Efter dataindsamling vil dataindtastning finde sted af to autoriserede videnskabsmænd. Data fra Quest-diagnostik er tilgængelige i PDF-format, og dataindtastning vil også blive udført og verificeret af to videnskabsmænd. Dataintegration og databaserensning vil blive udført i statistisk software via analyse og visualisering.

Den primære responsvariabel glukosemetabolisme vil blive fanget af 4 variabler (glucose, insulin, C-peptid og glucagon) alle målt på en ratio-skala og ved 14 lejligheder.

Sekundære resultater vil være: Hb, Hct, Totalproteiner, Osmolalitet, Na, K, Copeptin, binyrebarkosteropinfrigørende hormon (ACTH), CRH, Angiotensin II, plasmareninaktivitet (PRA), Aldosteron, Triglycerider, FFA.

Yderligere gentagne kontinuerlige resultater vil være: (1) Blodtryk, som vil blive målt ved 14 lejligheder; (2) Iltoptagelse og respiratorisk vekselkurs, som vil blive vurderet ved 7 separate lejligheder; og (3) tørstfornemmelse og mundtørhed, som vil blive målt ved 14 lejligheder.

Kovariater Målinger Behandlingsgrupper (isotonisk vs. hypertonisk saltvand) vil være den primære sammenligning af interesse. Andre kovariater vil omfatte køn (kvinder vs. mænd) og vægtstatus (normalvægt vs. overvægt/fedme), alder (30-55) og tid (1-14).

For at undersøge, om de gennemsnitlige responsprofiler er ens i grupperne, dvs. om mønstre for ændringer over tid i den gennemsnitlige respons varierer fra gruppe til gruppe, vil denne undersøgelse yderligere undersøge gruppe for tid interaktionseffekter: (f. behandling ved tidsinteraktion; vægt efter tid interaktion; sex efter tidsinteraktion).

Dataanalyseplan

• Til dette kvasi-eksperimentelle med gentagne mål-design vil forskerne udføre en longitudinel analyse for at beskrive ændringer i den gennemsnitlige respons over tid, og hvordan disse ændringer er relateret til kovariaterne af interesse.
• Normaliteten af ​​disse kontinuerte variable vil blive vurderet ved at udføre Shapiro-Wilk-testen for normalitet.
• For alle kontinuerlige resultater vil opsummerende statistik (middelværdi og standardafvigelser) blive udført på hvert tidspunkt og efter sekvens. Desuden vil der blive udført korrelationer mellem målinger af glukosemetabolisme.
• Procentsatser vil blive beregnet for kovariater, der er målt på en nominel skala, og middelværdi og ± standardafvigelser præsenteret for dem, der måles på en kontinuerlig skala.
• Fordelingerne af insulinfølsomhedsindekser og områder under kurven vil blive vurderet.

Statistisk modellering For at studere, hvordan ændringer i den gennemsnitlige respons relaterer sig til kovariater over tid, vil generaliseret lineær modellering med blandede effekter -med tilfældige opskæringer og hældninger- blive anvendt ved hjælp af den begrænsede maksimale sandsynlighedsestimation. Det antages, at hver gruppes gennemsnitlige respons vil ændre sig lineært over tid. Men hvis den gennemsnitlige respons over tid ikke er lineær, vil højere ordens polynomietrends blive udforsket.

Forskeren vil tilpasse den passende kovariansmønstermodel for at tage højde for korrelationerne mellem de gentagne mål, således at der drages passende slutninger.

Statistisk signifikans vil blive bestemt ved en alfa på 0,05. Alle statistiske analyser vil blive udført med følgende statiske software STATA©, JMP© eller SAS©.

Forventede fund og konklusioner Under forsøget med hypertonisk saltvandsinfusion vil vandbalancen blive manipuleret kunstigt (hypertonisk hypervolæmi). Stigningen i plasmaosmolalitet vil stimulere vasopressinsekretion. Det forventes, at AVP-stimulering vil hæve insulin i højere grad end glucose, hvilket resulterer i højere insulinresistens. Det forventes også, at stor urinosmolalitet som en reaktion på forhøjede vasopressinniveauer og lavere urinproduktion.

Projektets betydning Diabetes sammen med fedme er en af ​​de førende ikke-smitsomme sygdomme i de udviklede lande og udviklingslandene. Mere end 29 millioner amerikanere er diabetikere og yderligere 86 millioner er i en prædiabetisk tilstand. Omkostningerne ved diabetes i 2012 var $245 milliarder, og det vokser. Hypohydrering på den anden side er et ganske almindeligt fænomen forbundet med mange sundhedsproblemer som urinvejsinfektioner, nyresten, hjerte-kar-sygdomme, humørstilstand og kognitiv ydeevne. En af de potentielle mekanismer bag virkningerne af hypohydrering er det forhøjede niveau af AVP. Nylige epidemiologiske data og dyreforsøg indikerer, at hypohydrering og høj vasopressin er forbundet med både diabetes og glukosedysregulering. Der findes dog ingen eksperimentelle data fra et kontrolleret forsøg med mennesker. Formålet med det foreslåede studie er at udføre et kontrolleret forsøg på raske mennesker for at undersøge effekten af ​​forhøjet vasopressin på glukosereguleringen.