Sensibilidad a la insulina y metabolómica durante la administración oral de glucosa y la infusión intravenosa graduada

La incidencia de la obesidad y de los trastornos metabólicos asociados a la obesidad, como la resistencia a la insulina y la diabetes tipo 2, está aumentando en todo el mundo. Hasta la fecha, la cirugía bariátrica es el único tratamiento para la obesidad que da como resultado una reducción de peso a largo plazo. Además, se ha informado que la cirugía bariátrica promueve la remisión de la diabetes tipo 2 y es un tratamiento más efectivo que la medicación estándar para la diabetes tipo 2. Sorprendentemente, la mejora en la homeostasis de la glucosa después de algunos procedimientos de cirugía bariátrica ocurre antes de que se logre la pérdida de peso. Los mecanismos detrás de esta mejora aún no están claros, pero un estudio reciente indica que la derivación del yeyuno podría desempeñar un papel importante en la homeostasis de la glucosa. Además, las proteínas derivadas del yeyuno presentes en el suero tanto en humanos como en ratones inducen resistencia a la insulina en cultivos celulares de miocitos y en ratones. Esto, en conjunto, indica que el intestino puede desempeñar un papel importante en la homeostasis de la glucosa en la diabetes mellitus tipo 2.

La metabolómica se ha considerado recientemente como una de las tecnologías más adecuadas para investigar enfermedades complejas como la diabetes mellitus tipo 2 porque representa un retrato funcional en tiempo real de los organismos. Estudios previos han demostrado que diferentes metabolitos y ácidos biliares podrían estar involucrados en la regulación de la homeostasis de la glucosa. Por lo tanto, es posible que el intestino regule los metabolitos que podrían estar involucrados en la alteración de la tolerancia a la glucosa y la diabetes mellitus tipo 2.

Los objetivos específicos de este proyecto de investigación son:

Objetivo 1: Demostrar que la glucosa ingerida por vía oral induce resistencia a la insulina y determinar si esta regulación de la homeostasis de la glucosa difiere entre sujetos con tolerancia normal a la glucosa, tolerancia alterada a la glucosa y sujetos con diabetes mellitus tipo 2.

Objetivo 2: Identificar los metabolitos regulados por el intestino que están asociados con la intolerancia a la glucosa y la diabetes mellitus tipo 2.

Para abordar este objetivo, se estudiarán las diferencias en la cinética de la glucosa cuando la glucosa se administra por vía oral (en una prueba de tolerancia a la glucosa oral, SOG) en comparación con una infusión de glucosa intravenosa graduada, donde los niveles de glucosa en plasma se mantienen en el mismo rango que durante la SOG. en sujetos con tolerancia normal a la glucosa (n = 8), tolerancia alterada a la glucosa (n = 8) y diabetes mellitus tipo 2 (n = 8).

La cinética de la glucosa basal se evaluará primero mediante la técnica del doble trazador de glucosa. En la parte basal de las pruebas de tolerancia a la glucosa, se infundirá el trazador de glucosa n.º 1 y luego se continuará con una infusión continua y una carga de glucosa oral que aumentará gradualmente (25 g, 75 g y 125 g con un intervalo de 2 h durante la SOG) con trazador de glucosa nr 2 o una infusión intravenosa graduada de trazador de glucosa donde los niveles de glucosa plasmática se ajustan a los obtenidos durante los OGTT.

Se utilizará cromatografía de gases/espectrometría de masas para medir el enriquecimiento isotópico de los trazadores de glucosa. La insulina, el glucagón, el péptido 1 similar al glucagón total (GLP-1) y el péptido C se medirán repetidamente mediante radioinmunoensayos durante las pruebas de tolerancia a la glucosa. Se calculará la cinética de la glucosa, incluida la producción de glucosa endógena, la sensibilidad a la insulina y la secreción de insulina. Las diferencias en la cinética de la glucosa entre la administración oral e intravenosa de glucosa se calcularán y compararán en sujetos con tolerancia normal a la glucosa, tolerancia alterada a la glucosa o diabetes mellitus tipo 2.

El análisis de la metabolómica se realizará en el plasma recolectado durante la OGTT y la infusión de glucosa intravenosa graduada. Los metabolitos en las muestras de plasma se analizarán utilizando dos plataformas analíticas de perfiles globales y una plataforma de perfiles específicos. Se realizará cromatografía de gases bidimensional acoplada a espectrometría de masas de tiempo de vuelo (GCxGC-TOFMS) para medir metabolitos polares pequeños. Los lípidos moleculares serán evaluados por una plataforma global que utiliza cromatografía líquida de ultra rendimiento acoplada a TOFMS cuadrupolo (UPLC-QTOFMS). Se realizará una plataforma específica basada en UPLC acoplada a MS de triple cuadrupolo (UPLC-QqQMS) para cuantificar las formas de ácidos biliares no conjugados y conjugados.

Se estudiarán las diferencias en los metabolitos plasmáticos durante la OGTT y la infusión intravenosa graduada de glucosa para evaluar la información sobre la posible regulación por parte del intestino y los resultados se compararán en sujetos con tolerancia normal a la glucosa, tolerancia alterada a la glucosa y sujetos con diabetes mellitus tipo 2.

Significado Los resultados esperados en este estudio demostrarán que el intestino juega un papel importante en la homeostasis de la glucosa y que este sistema está desregulado en la diabetes tipo 2. Más importante aún, se identificarán nuevos factores derivados o regulados por el intestino que regulan la resistencia a la insulina y la tolerancia a la glucosa, que podrían ser posibles objetivos para futuras terapias antidiabéticas.