El efecto de la vasopresina en la regulación de la glucosa (HYPERGlu)

Introducción La hormona neurohipofisaria arginina vasopresina (AVP), también conocida como hormona antidiurética, fue una de las primeras hormonas identificadas por sus propiedades vasopresinas en 1895 por Oliver y Schäfer. Demostraron que el extracto de glándula pituitaria aumentaba la presión arterial en perros anestesiados. La AVP se sintetiza principalmente en el núcleo paraventricular y supraóptico del hipotálamo. La hormona se transfiere al lóbulo neural de la pituitaria posterior donde se libera a la circulación. Los órganos diana perciben los estímulos hormonales a través de tres receptores diferentes: V1a, V1b y V2. El receptor V1a se expresa principalmente en la pared vascular y es responsable de la vasoconstricción. El receptor V1b se encuentra principalmente en la hipófisis anterior, mediando la secreción de la hormona corticotropina suprarrenal, mientras que el receptor V2 se expresa principalmente en los túbulos de las nefronas provocando la reabsorción de agua. Desde el descubrimiento de la AVP, tanto la vasopresina como las propiedades antidiuréticas han sido muy bien estudiadas y documentadas.

Además de los efectos de AVP sobre la presión arterial y la homeostasis del agua, la hormona está implicada en una variedad de otras funciones que incluyen el dolor, el metabolismo óseo y lipídico, la hipertensión, el comportamiento social, el envejecimiento, la función cognitiva, la proliferación celular, la inflamación, las infecciones, la homeostasis, hipotalámico -eje pituitario-suprarrenal, y diabetes. Todos estos efectos podrían proporcionar información útil sobre muchas enfermedades. Por lo tanto, el foco de esta solicitud está en los efectos de la AVP sobre la regulación de la glucosa en seres humanos sanos.

Se sabe que la AVP mejora la glucogenólisis hepática mediante la activación de los receptores V1a y el aumento de la liberación de glucagón, lo que da como resultado un aumento de los niveles de glucosa en animales de experimentación. Incluso cuando los receptores de glucagón en el hígado están bloqueados, la AVP aún aumenta la glucosa en sangre. Los receptores V1b se han identificado tanto en células alfa como beta de los islotes de Langerhans. Así, la AVP estimula la secreción de insulina contrarrestando el aumento de glucosa en sangre. En un experimento con ratones knockout para los receptores AVP V1a y V1b, se observaron alteraciones en el metabolismo de la glucosa y las grasas, lo que sugiere que la AVP podría desempeñar un papel en la regulación de la glucosa y los trastornos metabólicos. Los estudios en humanos con una variación genética del receptor AVP V1a mostraron una mayor prevalencia de diabetes en sujetos con sobrepeso o con una dieta rica en grasas. Recientemente, un estudio en ratas propensas a la disfunción metabólica examinó el efecto de la influencia a largo plazo de la vasopresina en la homeostasis de la glucosa. Informó que la vasopresina alta aumentaba la hiperinsulemia y la intolerancia a la glucosa en ratas obesas, mientras que el tratamiento con antagonista del receptor V1a de vasopresina reducía la intolerancia a la glucosa.

En un estudio epidemiológico francés, se siguió durante 9 años a una cohorte de 3615 hombres y mujeres con niveles normales de glucosa en sangre en ayunas. Indicó que la ingesta de agua se asoció inversa e independientemente con el riesgo de desarrollar hiperglucemia. Los autores plantearon la hipótesis de que sus resultados se debían al aumento de la vasopresina plasmática relacionado con la hipohidratación. Más recientemente, se analizó una cohorte sueca de 2.064 sujetos del estudio de la dieta y el cáncer Malmo después de 15,8 años con una prueba de tolerancia a la glucosa oral. Descubrieron que la copeptina (un marcador indirecto fiable y clínico de la AVP) predecía de forma independiente la diabetes mellitus y la adiposidad abdominal.

Curiosamente, la hipohidratación y el bajo consumo de agua están relacionados con la AVP elevada crónica. En un estudio reciente con adultos que vivían en libertad, la baja ingesta habitual de agua condujo a una AVP significativamente elevada en comparación con los adultos con una gran ingesta de agua.

Diseño Experimental Sesenta sujetos entre 30 y 55 años de edad con ausencia de resistencia a la insulina serán reclutados en el estudio. Treinta de los adultos serán con índice de masa corporal normal (IMC; 15 hombres y 15 mujeres, 18,5 kg∙m-2 < IMC ≤25 kg∙m-2) y treinta adultos con sobrepeso u obesidad (15 hombres y 15 mujeres, 28 kg∙m-2 ≤ IMC ≤35 kg∙m-2) serán reclutados para participar en el estudio. La estimación del tamaño de la muestra mostró que 60 sujetos proporcionarán una potencia de 0,8 con un nivel alfa establecido en 0,05. El efecto de la vasopresina sobre el metabolismo de la glucosa se estudiará mediante la estimulación osmótica de la vasopresina (AVP) utilizando una infusión de solución salina hipertónica seguida de una prueba de tolerancia oral a la glucosa. Cada sujeto realizará dos experimentos idénticos, difiriendo únicamente en el contenido de cloruro de sodio (NaCl) de la infusión (solución salina isotónica versus hipertónica). Todas las mujeres realizarán ambas pruebas durante su fase folicular temprana, aproximadamente de 2 a 6 días después del inicio de la menstruación para garantizar niveles endógenos bajos de estrógeno y progesterona. Después de descansar en una posición sentada durante 30 min, los sujetos recibirán una infusión intravenosa de NaCl al 3 % (solución salina hipertónica, por lo tanto, HYPER) o NaCl al 0,9 % (solución salina isotónica, por lo tanto, ISO) durante un período de 120 min a una velocidad de infusión de 0,1 ml/min. /kg de peso corporal en forma simple ciego y en orden contrabalanceado. Esta infusión de solución salina hipertónica aumenta la osmolaridad plasmática de 285 a por lo menos 300 mmol/kg. De un catéter venoso separado, se tomarán muestras de sangre cada 30 minutos. Después de la infusión, los sujetos descansarán durante un período de equilibrio de 30 minutos antes de comenzar una prueba de tolerancia a la glucosa oral de 4 horas.

Preparación del sujeto para la prueba de tolerancia oral a la glucosa (OGTT): los sujetos deben comer una dieta normal durante los 3 días anteriores a la prueba y realizar una actividad física normal. La cena se normalizará el día anterior y no se permitirá alcohol. Se indicará a los sujetos que ayunen al menos 10 h antes de la prueba.

Procedimiento para OGTT: La prueba OGTT consistirá en una ingestión de 75 g de glucosa seguida de un período de muestreo de sangre, con muestras recolectadas cada 30 min durante 240 min. Las muestras de orina se recogerán al final de la infusión y al final de la OGTT. La presión arterial se registrará a través de un esfigmomanómetro automático después de cada muestra de sangre. El consumo de oxígeno y la tasa de intercambio respiratorio se evaluarán cada hora mediante calorimetría indirecta, para un total de siete veces por prueba. Durante el muestreo de sangre, la percepción de la sed y la sequedad de la boca también se evaluarán a través de escalas analógicas visuales.

Análisis de las muestras Se recolectará un total de catorce muestras de sangre en cada ensayo experimental y se analizarán para: hematocrito (Hct), hemoglobina (Hb), osmolalidad (Osm), sodio (Na) y potasio (K), proteína plasmática total, glucosa, insulina, péptido c, glucagón, copeptina, actividad de renina plasmática, hormona liberadora de corticotropina (CRF), cortisol, triglicéridos y ácidos grasos libres (FFA).

Las muestras de orina se analizarán para determinar la osmolalidad y la gravedad específica de la orina fresca. Las muestras de respaldo de suero, plasma y orina se almacenarán, se congelarán a -80 °C, en caso de que se necesiten análisis adicionales, o como reemplazo de viales rotos.

Manejo y análisis de datos Para garantizar la calidad y la integridad de los datos recopilados, se utilizarán formularios de informes de casos. Los formularios de informe de casos (CRF) se diseñarán para registrar los datos recopilados de una manera que cumpla con los estándares más altos. El CRF se desarrollará, probará y aprobará antes de la inscripción de cualquier asignatura. El científico involucrado en la recopilación de datos del estudio recibirá capacitación sobre el uso de CRF antes de comenzar la recopilación de datos. Se establecerá y mantendrá una biblioteca en papel y digital para todos los CRF durante el experimento y al menos durante 2 años más después de la publicación de los manuscritos. El administrador de la base de datos y el investigador principal serán las únicas personas que tendrán acceso a la información del sujeto identificable. El resto de los documentos se codificarán para garantizar el anonimato de los sujetos. El Plan de Monitoreo de Datos y Seguridad incluye: Marco general para el monitoreo de datos y seguridad, parte responsable del monitoreo y procedimientos para informar eventos adversos/problemas imprevistos. Después de la recopilación de datos, la entrada de datos se llevará a cabo por dos científicos autorizados. Los datos de Quest Diagnostics están disponibles en formato PDF y dos científicos también realizarán y verificarán la entrada de datos. La integración de datos y la limpieza de la base de datos se realizarán en software estadístico a través de análisis y visualización.

La variable de respuesta primaria metabolismo de la glucosa será capturada por 4 variables (glucosa, insulina, péptido C y glucagón) todas medidas en una escala de proporción y en 14 ocasiones.

Los resultados secundarios serán: Hb, Hct, proteínas totales, osmolalidad, Na, K, copeptina, hormona liberadora de corticosteropina suprarrenal (ACTH), CRH, angiotensina II, actividad de renina plasmática (PRA), aldosterona, triglicéridos, FFA.

Los resultados continuos repetidos adicionales serán: (1) Presión arterial, que se medirá en 14 ocasiones; (2) Consumo de oxígeno y tasa de intercambio respiratorio que se evaluarán en 7 ocasiones distintas; y (3) percepción de sed y sequedad bucal que se medirá en 14 ocasiones.

Mediciones de covariables Los grupos de tratamiento (solución salina isotónica versus hipertónica) serán la principal comparación de interés. Otras covariables incluirán sexo (mujeres frente a hombres) y estado de peso (peso normal frente a sobrepeso/obesidad), edad (30-55) y tiempo (1-14).

Para examinar si los perfiles de respuesta media son similares en los grupos, es decir, si los patrones de cambio a lo largo del tiempo en la respuesta media varían según el grupo, el presente estudio explorará más a fondo los efectos de interacción grupo por tiempo: (p. tratamiento por interacción temporal; interacción peso por tiempo; interacción sexo por tiempo).

Plan de análisis de datos

• Para este cuasiexperimental con diseño de medidas repetidas, los investigadores realizarán un análisis longitudinal para describir los cambios en la respuesta media a lo largo del tiempo y cómo estos cambios se relacionan con las covariables de interés.
• La normalidad de estas variables continuas se evaluará mediante la realización de la prueba de normalidad de Shapiro-Wilk.
• Para todos los resultados continuos, se realizarán estadísticas de resumen (media y desviaciones estándar) en cada momento y por secuencia. Además, se realizarán correlaciones entre las medidas del metabolismo de la glucosa.
• Se calcularán porcentajes para las covariables que se miden en una escala nominal, y se presentarán medias y ± desviaciones estándar para aquellas medidas en una escala continua.
• Se evaluarán las distribuciones de los índices de sensibilidad a la insulina y las áreas bajo la curva.

Modelado estadístico Para estudiar cómo los cambios en la respuesta media se relacionan con las covariables a lo largo del tiempo, se empleará un modelo de efectos mixtos lineales generalizados, con intersecciones aleatorias y pendientes, utilizando la estimación de máxima verosimilitud restringida. Se supone que la respuesta media de cada grupo cambiará linealmente con el tiempo. Sin embargo, si la respuesta media a lo largo del tiempo no es lineal, se explorarán tendencias polinómicas de orden superior.

El investigador ajustará el modelo de patrón de covarianza apropiado para tener en cuenta las correlaciones entre las medidas repetidas para que se hagan las inferencias apropiadas.

La significación estadística se determinará con un alfa de 0,05. Todos los análisis estadísticos se realizarían con el siguiente software estático STATA©, JMP© o SAS©.

Hallazgos y conclusiones anticipados Durante la prueba de infusión de solución salina hipertónica, el balance de agua se manipulará artificialmente (hipervolemia hipertónica). El aumento de la osmolaridad plasmática estimulará la secreción de vasopresina. Se anticipa que la estimulación de AVP elevará la insulina a un grado mayor que la glucosa, lo que resultará en una mayor resistencia a la insulina. También se espera una gran osmolalidad de la orina como respuesta a niveles elevados de vasopresina y menor gasto urinario.

Importancia del proyecto La diabetes, junto con la obesidad, es una de las principales enfermedades no transmisibles en los países desarrollados y en desarrollo. Más de 29 millones de estadounidenses son diabéticos y otros 86 millones se encuentran en un estado prediabético. El costo de la diabetes en 2012 fue de $245 mil millones y está creciendo. La hipohidratación, por otro lado, es un fenómeno bastante común relacionado con muchos problemas de salud, como infecciones del tracto urinario, cálculos renales, enfermedades cardiovasculares, estado de ánimo y rendimiento cognitivo. Uno de los posibles mecanismos detrás de los efectos de la hipohidratación es el nivel elevado de AVP. Los datos epidemiológicos recientes y los experimentos en animales indican que la hipohidratación y la vasopresina alta están relacionadas tanto con la diabetes como con la desregulación de la glucosa. Sin embargo, no existen datos experimentales de un ensayo controlado en humanos. El propósito del estudio propuesto es realizar un ensayo controlado en humanos sanos para examinar el efecto de la vasopresina elevada en la regulación de la glucosa.