Effekten af ​​glukagon på rater af levermitokondriel oxidation hos mennesker vurderet af PINTA

Mål:

For at undersøge virkningerne af glucagon på hepatisk glukose og fedtmetabolisme in vivo, vil denne undersøgelse anvende en ny Positional Isotopomer NMR Tracer Analysis (PINTA) metode til at kvantificere hastigheder af lever mitokondriel oxidation og pyruvat carboxylase flux, som er blevet krydsvalideret i vågen tid. gnavere og mennesker (Perry et al. Nature Communications 2017). Foreløbige gnaverundersøgelser har fundet, at glucagon stimulerer intrahepatisk lipolyse gennem en InsP3R-I-afhængig proces, hvilket fører til stigninger i hepatisk acetyl-CoA-indhold, som allosterisk aktiverer pyruvatcarboxylaseaktivitet og flux, og at dette fænomen forklarer dets akutte, transkriptionsuafhængige virkning. til akut at stimulere hepatisk gluconeogenese in vivo (upublicerede resultater). Derudover er det ved hjælp af PINTA-analyse blevet vist, at glukagon stimulerer levermitokondriel oxidation gennem calciumsignalering i vågne mus, og at denne proces kan udnyttes ved kortvarig kontinuerlig glukagonbehandling, der fører til to gange stigninger i levermitokondriel fedtoxidation, hvilket til gengæld resulterer i store reduktioner i leversteatose og markante forbedringer i glukosetolerance gennem reversering af leverinsulinresistens i en højfedtfodret rottemodel af ikke-alkoholisk fedtlever.

Hypotese:

1. En fysiologisk stigning i plasmaglucagonkoncentrationer vil fremme en signifikant stigning i hastigheden af ​​levermitokondriel oxidation hos raske mennesker.
2. En fysiologisk stigning i plasmaglucagonkoncentrationer vil fremme en signifikant stigning i hastigheden af ​​hepatisk pyruvatcarboxylaseflux hos raske mennesker.
3. En fysiologisk stigning i plasmaglucagonkoncentrationer vil fremme en signifikant stigning i hastigheden af ​​13C4 β-hydroxybutyratomsætning (hepatisk ketogenese) hos raske mennesker.

Studiedesign - klinisk plan:

Virkningerne af en fysiologisk stigning i plasmaglucagon på hastigheder af levermitokondriel oxidation og pyruvatcarboxylaseflux vil blive undersøgt hos 12 raske deltagere (aldre 21-65) ved hjælp af Positional Isotopomer NMR Tracer Analysis (PINTA) (Perry et al. Naturformidling 2017). Korte hastigheder af levermitokondriel oxidation og hepatisk pyruvatcarboxylaseflux vil blive vurderet hos 12 raske natten over fastende deltagere med PINTA efter en tre-timers infusion af glucagon eller saltvand. Glukagoninfusionen vil blive designet til at øge glukagonkoncentrationerne i perifer og portvene i plasma 3-4 gange. Virkningerne af en fysiologisk stigning i plasmaglucagon på hastigheder af hepatisk ketogenese vil også blive vurderet ved hjælp af en infusion af 13C4 β-betahydroxybutyrat (Perry et al. Cell Metabolism 2017).

Hyppigheder af hepatisk pyruvatcarboxylaseflux/citratsyntaseflux ved PINTA: Deltagerne (n=12) vil blive undersøgt af PINTA under 2 betingelser: 1) efter en faste natten over og en 3 timers saltvandsinfusion (kontrol), 2) efter en faste natten over og en 3 timers glukagoninfusion. Kort fortalt, efter indsamling af baseline-blodprøver vil en 3 timers infusion af sporstoffer som beskrevet nedenfor blive startet. Relative hastigheder af pyruvatcarboxylase til citratsynteseflux vil blive vurderet ved hjælp af en konstant infusion af [3-13C] lactat, og hastigheder for glukoseproduktion vil blive målt ved hjælp af en infusion af [2H7]glucose (Perry et al. Naturformidling 2017). Hastigheden af ​​hepatisk ketogenese vil blive målt ved hjælp af en konstant infusion af [3C β-hydroxybutyrat som tidligere beskrevet (Perry et al. Cell Metabolism 2017).

Hele kroppens energiforbrug og respirationskvotienten vil blive vurderet ved indirekte kalorimetri.