Definición de los mecanismos moleculares y fisiológicos de la disfunción de las células de los islotes pancreáticos que conducen a la diabetes tipo 2 (DIVA-Exeter)

Introducción:

Trabajando con colaboradores como parte de los estudios genéticos en curso, los investigadores han identificado varias variaciones genéticas (cambios en el ADN) asociadas con la producción y el procesamiento de la insulina y están tratando de comprender cómo estas variaciones genéticas provocan diferencias en la capacidad de las personas para producir o procesar la insulina. Sus hallazgos conducirán a una mejor comprensión de cómo el páncreas produce y procesa la insulina después de una comida y ayudarán a mejorar la comprensión de por qué algunas personas desarrollan diabetes y otras no, a pesar de niveles similares de obesidad. Esta pregunta es de gran importancia para la salud pública porque es poco probable que la prevalencia de la obesidad disminuya drásticamente en el futuro previsible.

A los investigadores les gustaría probar la hipótesis de que las personas que portan diferentes variaciones genéticas tienen diferentes habilidades para producir o procesar la insulina. Probarán las consecuencias de estas variaciones genéticas cuando el páncreas tiene que producir insulina en respuesta a una comida o componentes de una comida, como el azúcar o los aminoácidos.

Diseño del estudio:

Este es un estudio de cohorte prospectivo de "reclutas por genotipo" que probará el papel de varias variantes genéticas (o combinaciones de variantes) durante un período de 4 años (finales de 2014 a finales de 2018). Las variantes genéticas se elegirán si existe una fuerte evidencia de que tienen un papel en el páncreas y en la secreción de insulina. Cada variante genética involucrará un conjunto diferente de voluntarios de investigación y un conjunto de pruebas ligeramente diferente. Los participantes no conocerán el estado de su variante genética. Algunas variantes genéticas se identificarán durante los próximos 4 años, por lo que no es posible definir desde el principio una metodología detallada para todas las cohortes a estudiar. Por lo tanto, este protocolo se ha escrito para describir un protocolo central relevante para todo el estudio, con apéndices para describir cohortes específicas dentro del estudio. Dado que la gestión general y los problemas éticos son generales, a medida que se identifiquen nuevas variantes genéticas durante el período de estudio de 4 años, se agregarán apéndices específicos de la cohorte como enmiendas importantes, en lugar de presentar cada cohorte como una solicitud de ética separada. El procedimiento para el reclutamiento y las pruebas de cada conjunto de voluntarios de investigación será el mismo excepto por un componente que se detallará en los apéndices específicos de la cohorte.

Participantes del estudio:

Todos los participantes serán identificados a partir de cohortes de investigación existentes administradas por NIHR Exeter Research Facility (Exeter CRF) y/o Oxford Biobank (OBB) y el reclutamiento se facilitará dentro de Exeter CRF y/o Oxford Center for Diabetes, Endocrinology and Medicine ( OCDEM). Los individuos se identificarán con la variante de interés o como controles emparejados por género, edad e IMC. Todos los participantes potenciales serán 'cegados' por un administrador de datos para que el equipo de estudio no sepa qué participantes tienen la variante y cuáles son controles. Se les invitará al estudio por carta y se les proporcionará la hoja de información del estudio y los datos de contacto del equipo de estudio. Un miembro del equipo del estudio se comunicará con ellos dentro de 2 a 3 semanas para determinar si están interesados ​​en participar, para ofrecerles una mayor explicación de lo que implica el estudio y para verificar su elegibilidad. Si aceptan participar, se solicitará el consentimiento verbal para una visita en ayunas y se programará y confirmará una cita por escrito o por correo electrónico.

Identificación de la variación genética:

La medición de los factores genéticos en estos individuos es un proceso continuo que involucra medidas de laboratorio de rutina utilizando la única muestra de ADN existente que los voluntarios proporcionaron durante su participación en el Proyecto Exeter 10000/OBB. Hasta junio de 2014, en Exeter se midieron 94 variantes genéticas (también conocidas como cambios en el ADN) en 5600 voluntarios de EXTEND y 800 000 variantes genéticas en un subconjunto de 1700 voluntarios de EXTEND. Durante el transcurso de los próximos 4 años, las medidas genéticas se extenderán a todos los participantes (hasta 10 000) y todas las variantes (más de 800 000). Estos datos se devolverán a la base de datos EXTEND/OBB según sea necesario.

Se invitará a participar a las personas identificadas con una variación genética de interés (30-50, dependiendo de las pruebas específicas asociadas) junto con un número similar de personas de control del mismo sexo, edad e IMC sin la variación de interés. La definición de coincidencia será el mismo sexo, edad +/- 1 año e IMC dentro de la unidad de 1 kgm2, pero estos rangos pueden ampliarse si no hay suficientes personas disponibles en la definición más estricta.

Procedimiento de visita:

Se les pedirá a todos los participantes que ayunen durante la noche (a partir de las 10 p. m. la noche anterior), eviten el ejercicio extenuante y fumen durante 24 horas antes de asistir a una visita matutina en el CRF/OCDEM de Exeter (aproximadamente 2 a 4 horas según la elección de la prueba). Se les pedirá a los participantes que firmen un formulario de consentimiento por escrito antes de cualquier prueba o recopilación de datos. No se reclutarán pacientes que carezcan de capacidad para dar su consentimiento. Los participantes tendrán la oportunidad de contactar a un miembro del equipo de investigación para discutir el proyecto con más detalle si así lo desean. Todos los participantes serán informados de la naturaleza y propósito del estudio, sus requisitos y posibles peligros, y sus derechos a retirarse en cualquier momento del estudio sin perjuicio y sin poner en peligro cualquier atención clínica futura.

Todos los participantes se someterán a la recopilación de datos básicos, mediciones y proporcionarán muestras de sangre en ayunas y estimuladas. Se le puede pedir a una cohorte de participantes que regrese para una segunda visita para someterse a una prueba adicional para proporcionar medidas de comparación. La elección de la prueba depende de la variación genética que se esté estudiando, detallada en los apéndices específicos de la cohorte.

Recopilación de datos básicos, mediciones y muestras para todos los participantes: aprox. Antropometría de 1 hora: se registrarán los datos, incluyendo Altura (m), Peso (Kg), Circunferencia de Cintura (cm) y Cadera (cm).

Historial médico: incluidos los medicamentos actuales y la información sobre el estilo de vida (tabaquismo/alcohol).

BOD POD: se les pedirá a los participantes que midan su masa grasa mediante BOD POD. Esta técnica no invasiva proporciona una medida más precisa de la masa grasa en comparación con las medidas de bioimpedancia o medidas de altura y peso. Los participantes que opten por no participar en esta prueba no serán excluidos del estudio.

Las medidas detalladas de la composición corporal se obtendrán mediante el sistema de seguimiento de la composición corporal. Esto comprende brevemente una máquina BOD POD, balanzas electrónicas y una computadora. Utiliza los principios de la densitometría corporal (medición de masa y volumen) para calcular el porcentaje y las cantidades absolutas de grasa y masa libre de grasa del participante. Se les pedirá a los participantes que usen ropa mínima (p. traje de baño) y un gorro de baño ajustado. Se suben a la báscula eléctrica para registrar su peso, que luego se calibra con el BOD POD. Se les pide a los participantes que se sienten dentro del BOD POD por hasta 1 minuto a la vez (máximo 3 veces). La computadora luego analizará y generará los resultados.

Muestras de sangre:

Se insertará una pequeña cánula (tubo de plástico delgado) en una vena, siguiendo la práctica clínica estándar para minimizar cualquier posible traumatismo por la repetición de muestras de sangre.

Se obtendrán muestras en ayunas para medidas de referencia (incluida la medición rutinaria de glucosa y lípidos), ADN, plasma y suero, para almacenamiento y futuros análisis por lotes, incluidas medidas de glucosa e insulina y otros marcadores de interés.

Se obtendrán muestras de sangre estimulada de todos los participantes. La elección del agente de estimulación dependerá de la variación genética específica en estudio. Al final del período de prueba, se retirará la cánula y se ofrecerá desayuno/refrigerio al participante.

Las definiciones de los genotipos de interés y los detalles de la(s) visita(s) se proporcionan en los apéndices específicos de la cohorte del protocolo. Además de la recopilación de datos básicos, las mediciones y las muestras en ayunas, cada cohorte realizará hasta dos de las pruebas que se describen a continuación.

A: Secreción de insulina inducida por arginina potenciada por glucosa (GPAIS) - aprox. 1½ horas Justificación. Esta prueba está diseñada principalmente para evaluar la capacidad máxima de secreción de insulina de las células beta de un participante. Proporciona el mejor sustituto disponible para la masa de células beta, a diferencia de la función de las células beta (Kahn 2008) y, por lo tanto, ayudará a mejorar la comprensión de los mecanismos de cómo las variantes genéticas elegidas influyen en el riesgo de diabetes. Recientemente se ha demostrado que se correlaciona bien con el número de islotes (autólogos) trasplantados en pacientes con pancreatitis después de la pancreatectomía. En perros y primates no humanos se correlaciona bien con el % de masa de células beta (revisado en Kahn 3). La prueba se basa en el principio bien descrito (Kahn 2008; Larsson & Ahren 1998) de que un secretagogo que no es glucosa, como el aminoácido arginina, producirá una mayor respuesta de la insulina cuando se vea potenciado por niveles altos de glucosa, y el estímulo combinado producirá una respuesta casi máxima de las células beta.

La prueba GPAIS consta de 5 etapas:

1. Configuración. Se insertarán catéteres intravenosos en las venas antecubitales de ambos brazos. Un brazo se utilizará para la infusión de glucosa/aminoácido y el otro brazo para el muestreo intermitente. La concentración de glucosa en sangre se controlará con medidas regulares de YSI durante toda la prueba.
2. AIRarg (respuesta aguda de la insulina a la arginina). Las muestras de referencia se tomarán a -2 y -0 min. A continuación, se inyectará por vía intravenosa una dosis en bolo de máxima estimulación de clorhidrato de arginina (5 g) durante 45 s. Las muestras se recogerán a los +2, +3, +4 y +5 min.
3. Respuesta aguda de la insulina a la glucosa intravenosa (medida no validada de la respuesta aguda de la insulina a la glucosa intravenosa AIRglucose). A continuación, se iniciará una infusión de glucosa al 20 % a alta velocidad (900 ml/h) durante 10-25 minutos (volumen total infundido hasta 410 ml). Las muestras se recolectarán a -5, -2 min (antes de comenzar la infusión de alta velocidad) y luego a intervalos de 2 minutos durante los 10 minutos posteriores al inicio de la infusión de glucosa.
4. AIRMAXarg. Cuando los niveles de glucosa hayan alcanzado los 20 mmol/L (o después de 25 minutos como máximo), se tomarán muestras de referencia repetidas, se reducirá la infusión de glucosa a 300 ml/h y se inyectará un segundo bolo de clorhidrato de arginina (5 g), seguido de un + final. Muestras de 2, +3, +4 y +5 min.
5. Recuperación y control de la glucosa y la insulina a medida que los niveles de glucosa del participante vuelven a la línea base. Se recolectarán muestras de glucosa e insulina cada 10 minutos durante 50 minutos después del final de la prueba AIRMAXarg para monitorear la recuperación del participante y proporcionar una medida de la sensibilidad a la insulina. El nivel de azúcar en la sangre se controlará con medidas periódicas de YSI hasta que el nivel de azúcar en la sangre del participante vuelva a un nivel seguro. El participante recibirá un almuerzo ligero al final de este período.

Muestras: en todo momento se medirá la insulina y la glucosa. Las alícuotas de repuesto se guardarán y almacenarán a -80 °C para posibles análisis adicionales, como glucagón y péptido C.

B: Prueba de tolerancia a la glucosa intravenosa (IGTT, también conocido como IVGTT) - aprox. 30 minutos Justificación. Esta prueba es una medida estándar aceptada de la secreción de insulina de primera fase que no implica los efectos neurohormonales (incretina) y de absorción de una prueba de glucosa oral.

C: Prueba de tolerancia oral a la glucosa (OGTT) - aprox. 2,5 horas Justificación. Esta prueba es una medida estándar aceptada de la secreción de insulina y los efectos de absorción de una prueba de glucosa oral.

D: muestra de heces para medir la elastasa fecal Justificación. Esto pondrá a prueba la hipótesis de que el polimorfismo genético puede influir en la función pancreática exocrina además de la función endocrina pancreática.

Al participante se le proporcionará un contenedor de muestra, un sobre acolchado prepago, un contenedor de transporte e instrucciones para recolectar y enviar una muestra fecal para su análisis. La provisión de una muestra fecal será opcional y no será esencial para su inclusión en el estudio.