Glukagonregulierung des Glukosestoffwechsels

Die Probanden haben einen Screening-Besuch für Anamnese, Medikamenteneinnahme und Blutuntersuchungen; denen, die sich qualifizieren, wird die Teilnahme angeboten. Die Probanden werden angewiesen, ihre übliche Ernährung zu sich zu nehmen, einschließlich mindestens 200 g Kohlenhydrate, und in den 3 Tagen vor einer Studie keine anstrengenden körperlichen Aktivitäten auszuüben. Nach einer nächtlichen Fastenzeit werden sie sich der CRU im Stedman Building auf dem Campus des Center for Living vorstellen und intravenöse Katheter in beide Unterarme legen lassen, einen für die Infusion von Testsubstanzen und den anderen für die Blutentnahme; Der Probenahmearm wird mit einem Heizkissen erwärmt, um den venösen Blutfluss zu verbessern. Alle Studien beginnen nach Entnahme mehrerer Basalproben über einen längeren Zeitraum:

1. Glucagon-Infusion bei nüchternen und hyperglykämischen Probanden: Dosisfindung. Die Probanden erhalten abgestufte Dosen von intravenösem Glucagon nach 12–14 Stunden Fasten. Die Dosen beginnen bei 10 ng/kg/min und werden in 30-Minuten-Intervallen auf 50 und 100 ng/kg/min erhöht. Die Glukosekonzentrationen werden am Krankenbett mit einem YSI-Glukoseanalysegerät gemessen. In 10-Minuten-Intervallen werden Plasmaproben zur Bestimmung von Insulin, C-Peptid und Glukagon entnommen. Diese Pilotstudien werden einen Einblick in die relative Sensitivität der hepatischen Glukoseproduktion (Nüchternstudie) und der Insulinsekretion (Glukoseinfusionsstudie) gegenüber Glukagon geben. An diesen Studien werden jeweils bis zu 10 Freiwillige teilnehmen.
2. Auswirkungen von Glykämie auf die Vermittlung von Glukagon-stimulierter hepatischer Glukoseproduktion (HGP) und Insulinsekretion. Nach der Platzierung von intravenösen Kathetern erhalten die Probanden für den Rest des 300-Minuten-Protokolls eine Infusion von Kochsalzlösung mit einer Tracer-Dosis deuterierter Glucose. [6, 6]2H2-Glukose wird als 4-mg/kg-Bolus über 5 Minuten begonnen, gefolgt von einer kontinuierlichen Infusion von 0,020–0,4 mg/kg/min. Nach einer 2-stündigen Äquilibrierungsperiode zur Markierung des Glukosepools erhalten die Probanden A) Kochsalzinfusion, B) Einleitung einer hyperglykämischen Klemme, C) Infusion von Exendin-(9-39) 750 pmol/kg/min und eine hyperglykämische Klemme. Die Klemme wird durch die Infusion einer 20%igen Dextroselösung, die zu 2% mit deuterierter Glucose angereichert ist, erzeugt. Die Infusionsrate wird mit 30 mg/kg/h begonnen und alle 5 Minuten angepasst, bis der Blutzucker ~150 mg/dl erreicht; die Infusion wird danach angepasst, um diesen Blutzuckerspiegel aufrechtzuerhalten. Blutproben werden während der gesamten Studie in 10-Minuten-Intervallen entnommen, um Folgendes zu messen: Anreicherung mit [6,6]2H2-Glucose, Insulin, Glucagon und C-Peptid. Nach 120 Minuten A) Tracer allein, B) Hyperglykämie oder C) Exendin-9 plus Hyperglykämie erhalten die Probanden Glucagon als Infusion von 10–100 ng/kg/min für 30 oder 60 Minuten.

Die primären Ergebnisvariablen aus diesen Experimenten werden die HGP- und Insulinsekretion sein. Die zu testende Hypothese ist, dass Glucagon, das bei Nüchternglukosespiegeln gegeben wird, einen schnellen Anstieg von HGP und Blutglukose (50–150 mg/dl über dem Basalwert) mit einem sekundären Anstieg der Insulinsekretion verursacht, der der Änderung der Glykämie folgt; und dass Glucagon, das bei leichter Hyperglykämie verabreicht wird, die Insulinsekretion sofort stimuliert und die Reaktion von HGP begrenzt. Das Protokoll und die Vorhersagen der Ergebnisse sind unten dargestellt.