Hyperglykämie und mitochondriale Funktion im Endothel des Menschen

Die Probanden werden gemäß unseren Einschluss-/Ausschlusskriterien rekrutiert. Die Ermittler verfolgen bei der Rekrutierung einen vielschichtigen Ansatz, der Flyer, lokale Zeitungsanzeigen, Internetanzeigen und direkte Rekrutierung aus den Kliniken für Innere Medizin des Froedtert Memorial Lutheran Hospital/Medical College of Wisconsin umfasst, die im letzten Jahr etwa 50.000 einzelne ambulante Besuche verzeichneten. Die elektronische Gesundheitsakte wird genutzt, um potenzielle Patienten gemäß den HIPAA-Richtlinien und den Richtlinien des Medical College of Wisconsin zu identifizieren. Potenzielle Probanden werden einer Phänotypisierung unterzogen, die eine detaillierte Krankengeschichte, anthropomorphe Messungen, Blutdruck- und Herzfrequenzmessungen sowie eine Blutabnahme für Messungen umfasst, die Nüchternlipide, Glukose und glykosyliertes Hämoglobin, Kreatinin und Leberfunktionstests umfassen. Gesunde Nicht-DM-Probanden, die das Screening gemäß den Einschluss-/Ausschlusskriterien in Tabelle 2 bestehen, werden in das Studienprotokoll aufgenommen.

Nach einer Fastennacht über Nacht (12 Stunden) kommen die Probanden am Morgen zu unserer Adult Translational Research Unit (A-TRU), die Teil der Clinical Translational Research Initiative of Southeast Wisconsin (8UL1TR000055) ist. Um die Blutzuckerentnahme während der hyperglykämischen Belastung zu erleichtern, wird ein antekubitaler intravenöser Zugang gelegt. Zur Erleichterung der Gewinnung von Endothelzellen aus der Vene mittels J-Draht-Biopsie für mitochondriale Tests wird ein antekubitaler intravenöser Katheter platziert. Der Hauptforscher hat Erfahrungen mit der J-Draht-Endothelzellbiopsietechnik veröffentlicht, und die Technik wurde umfassend validiert. Eine erste venöse Glukoseprobe wird aus der Vena antecubitalis entnommen und eine erste J-Draht-Biopsie des Endothels der Arteria radialis wird über die Linie der Arteria radialis durchgeführt. Die Probanden werden dann gebeten, ein standardisiertes 75-g-Glukosegetränk zu trinken, das vom A-TRU-Ernährungsberater erstellt wurde – eine standardmäßige orale Glukoseprovokation, wie sie klinisch verwendet wird. Danach werden bis 4 Stunden nach der Einnahme des Getränks stündlich Blutzuckerproben entnommen. Eine und vier Stunden nach der Einnahme werden J-Draht-Endothelbiopsien der Arteria radialis wiederholt. Für jeden Messzeitpunkt (0, 1 und 4 Stunden) werden vier separate J-Drähte in die Arteria radialis eingeführt.

Bei Nicht-Diabetikern führt die orale Belastung mit 75 g zu einem Spitzenanstieg der systemischen Glukose 1 Stunde nach der Verabreichung, wobei gleichzeitig eine endotheliale Dysfunktion erkennbar ist. Endothelzellen werden über die J-Wire-Capture-Technik gewonnen. Ein Teil der aus den J-Drähten isolierten Endothelzellen wird verwendet, um die Komplexität des mitochondrialen Netzwerks vor der hyperglykämischen Belastung, 1 Stunde nach der Belastung und 4 Stunden nach der Belastung zu messen. Die Forscher werden die mitochondrialen Netzwerke in diesen Zellen mithilfe unserer zuvor berichteten und validierten Immunfluoreszenzmethode visualisieren, bei der Cytochrom-C-Antikörper zur Markierung der Mitochondrien verwendet werden. Die Netzwerkfragmentierung (hohe Zahl = größere Fragmentierung und Spaltung) wird durch die mit ImageJ (NIH, Bethesda) unter Verwendung eines validierten Protokolls berechnete Anzahl der Netzwerkfragmentierungen quantifiziert.