El efecto del glucagón sobre las tasas de oxidación mitocondrial hepática en el hombre evaluado por PINTA

Objetivos:

Para examinar los efectos del glucagón en la glucosa hepática y el metabolismo de las grasas in vivo, este estudio aplicará un método novedoso de análisis de trazadores de RMN de isotopómeros posicionales (PINTA) para cuantificar las tasas de oxidación mitocondrial hepática y el flujo de piruvato carboxilasa, que ha sido validado de forma cruzada en pacientes despiertos. roedores y humanos (Perry et al. Comunicaciones de la Naturaleza 2017). Los estudios preliminares en roedores han encontrado que el glucagón estimula la lipólisis intrahepática a través de un proceso dependiente de InsP3R-I, lo que conduce a aumentos en el contenido de acetil-CoA hepática, que activa alostéricamente la actividad y el flujo de la piruvato carboxilasa, y que este fenómeno explica su efecto agudo, independiente de la transcripción para estimular agudamente la gluconeogénesis hepática in vivo (resultados no publicados). Además, mediante el análisis PINTA se ha demostrado que el glucagón estimula la oxidación mitocondrial hepática a través de la señalización de calcio en ratones despiertos, y que este proceso puede aprovecharse mediante un tratamiento continuo a corto plazo con glucagón que conduce a aumentos del doble en la oxidación de grasas mitocondriales hepáticas, lo que a su vez da como resultado grandes reducciones en la esteatosis hepática y marcadas mejoras en la tolerancia a la glucosa a través de la reversión de la resistencia a la insulina hepática en un modelo de hígado graso no alcohólico en ratas alimentadas con alto contenido de grasas.

Hipótesis:

1. Un aumento fisiológico en las concentraciones de glucagón en plasma promoverá un aumento significativo en las tasas de oxidación mitocondrial hepática en humanos sanos.
2. Un aumento fisiológico en las concentraciones de glucagón en plasma promoverá un aumento significativo en las tasas de flujo de piruvato carboxilasa hepática en humanos sanos.
3. Un aumento fisiológico en las concentraciones de glucagón en plasma promoverá un aumento significativo en las tasas de renovación del β-hidroxibutirato 13C4 (cetogénesis hepática) en humanos sanos.

Diseño del estudio - Plan clínico:

Los efectos de un aumento fisiológico en el glucagón plasmático en las tasas de oxidación mitocondrial hepática y el flujo de piruvato carboxilasa se examinarán en 12 participantes sanos (de 21 a 65 años) mediante el análisis de trazadores de RMN de isotopómeros posicionales (PINTA) (Perry et al. Comunicación Naturaleza 2017). PINTA evaluará brevemente las tasas de oxidación mitocondrial hepática y el flujo de piruvato carboxilasa hepática en 12 participantes sanos en ayunas durante la noche después de una infusión de glucagón o solución salina durante tres horas. La infusión de glucagón se diseñará para aumentar las concentraciones plasmáticas de glucagón en la vena porta y periférica de 3 a 4 veces. Los efectos de un aumento fisiológico del glucagón plasmático en las tasas de cetogénesis hepática también se evaluarán mediante una infusión de β-betahidroxibutirato 13C4 (Perry et al. Cell Metabolism 2017).

Índices de flujo de piruvato carboxilasa hepática/flujo de citrato sintasa por PINTA: PINTA estudiará a los participantes (n=12) en 2 condiciones: 1) después de un ayuno nocturno y una infusión de solución salina de 3 horas (control), 2) después de un ayuno nocturno y una infusión de glucagón de 3 horas. Brevemente, después de la recolección de muestras de sangre de referencia, se iniciará una infusión de marcadores de 3 horas como se describe a continuación. Las tasas relativas de piruvato carboxilasa a flujo de síntesis de citrato se evaluarán usando una infusión constante de [3-13C] lactato y las tasas de producción de glucosa se medirán usando una infusión de [2H7] glucosa (Perry et al. Comunicación Naturaleza 2017). Las tasas de cetogénesis hepática se medirán mediante una infusión constante de [3C β-hidroxibutirato como se describió anteriormente (Perry et al. Cell Metabolism 2017).

El gasto energético de todo el cuerpo y el cociente respiratorio se evaluarán mediante calorimetría indirecta.