Die Wirkung von Glucagon auf die Raten der hepatischen mitochondrialen Oxidation beim Menschen, bewertet von PINTA

Ziele:

Um die Auswirkungen von Glucagon auf den hepatischen Glukose- und Fettstoffwechsel in vivo zu untersuchen, wird diese Studie eine neuartige Positional Isotopomer NMR Tracer Analysis (PINTA)-Methode anwenden, um die Raten der hepatischen mitochondrialen Oxidation und des Pyruvat-Carboxylase-Flusses zu quantifizieren, die im Wachzustand kreuzvalidiert wurden Nagetiere und Menschen (Perry et al. Naturkommunikation 2017). Vorläufige Studien an Nagetieren haben ergeben, dass Glucagon die intrahepatische Lipolyse durch einen InsP3R-I-abhängigen Prozess stimuliert, was zu einem Anstieg des hepatischen Acetyl-CoA-Gehalts führt, der die Aktivität und den Fluss der Pyruvatcarboxylase allosterisch aktiviert, und dass dieses Phänomen seine akute, transkriptionsunabhängige Wirkung erklärt um die hepatische Glukoneogenese in vivo akut zu stimulieren (unveröffentlichte Ergebnisse). Darüber hinaus wurde mithilfe der PINTA-Analyse gezeigt, dass Glucagon die hepatische mitochondriale Oxidation durch Kalziumsignale bei wachen Mäusen stimuliert und dass dieser Prozess durch eine kurzzeitige kontinuierliche Glucagonbehandlung ausgenutzt werden kann, was zu einer zweifachen Erhöhung der hepatischen mitochondrialen Fettoxidation führt führt wiederum zu großen Verringerungen der hepatischen Steatose und deutlichen Verbesserungen der Glukosetoleranz durch Umkehrung der hepatischen Insulinresistenz in einem Rattenmodell mit nicht alkoholischer Fettleber, das mit hohem Fettgehalt gefüttert wurde.

Hypothese:

1. Ein physiologischer Anstieg der Glucagonkonzentrationen im Plasma fördert einen signifikanten Anstieg der hepatischen mitochondrialen Oxidation bei gesunden Menschen.
2. Ein physiologischer Anstieg der Glucagonkonzentrationen im Plasma fördert einen signifikanten Anstieg der Raten des hepatischen Pyruvatcarboxylaseflusses bei gesunden Menschen.
3. Ein physiologischer Anstieg der Glucagonkonzentrationen im Plasma fördert bei gesunden Menschen einen signifikanten Anstieg der Umsatzraten von 13C4-β-Hydroxybutyrat (hepatische Ketogenese).

Studiendesign – Klinischer Plan:

Die Auswirkungen eines physiologischen Anstiegs des Plasmaglukagons auf die Raten der hepatischen mitochondrialen Oxidation und des Pyruvatcarboxylaseflusses werden bei 12 gesunden Teilnehmern (Alter 21-65) mittels Positional Isotopomer NMR Tracer Analysis (PINTA) untersucht (Perry et al. Naturkommunikation 2017). Kurz gesagt werden die Raten der hepatischen mitochondrialen Oxidation und des hepatischen Pyruvatcarboxylaseflusses bei 12 gesunden über Nacht nüchternen Teilnehmern durch PINTA nach einer dreistündigen Infusion von Glucagon oder Kochsalzlösung bewertet. Die Glukagon-Infusion soll die Plasma-Glukagon-Konzentration in der peripheren Vene und in der Pfortader um das 3- bis 4-fache erhöhen. Die Auswirkungen eines physiologischen Anstiegs des Plasmaglukagons auf die Raten der hepatischen Ketogenese werden auch unter Verwendung einer Infusion von 13C4-β-betahydroxybutyrat bewertet (Perry et al. Cell Metabolism 2017).

Raten des hepatischen Pyruvatcarboxylaseflusses/Citratsynthaseflusses durch PINTA: Die Teilnehmer (n = 12) werden durch PINTA unter 2 Bedingungen untersucht: 1) nach einem Fasten über Nacht und einer 3-stündigen Infusion mit Kochsalzlösung (Kontrolle), 2) nach einem Fasten über Nacht und eine 3-stündige Glucagon-Infusion. Kurz gesagt, nach der Entnahme von Basislinien-Blutproben wird mit einer 3-stündigen Infusion von Tracern wie unten beschrieben begonnen. Die relativen Raten von Pyruvatcarboxylase zum Citratsynthesefluss werden unter Verwendung einer konstanten Infusion von [3-13C]-Laktat bewertet, und die Raten der Glukoseproduktion werden unter Verwendung einer Infusion von [2H7]-Glukose gemessen (Perry et al. Naturkommunikation 2017). Die Raten der hepatischen Ketogenese werden unter Verwendung einer konstanten Infusion von [3C-β-Hydroxybutyrat, wie zuvor beschrieben (Perry et al. Cell Metabolism 2017), gemessen.

Der Energieverbrauch des ganzen Körpers und der respiratorische Quotient werden durch indirekte Kalorimetrie bestimmt.