Supistumisen (harjoituksen) välittämä glukoosinotto terapeuttisena kohteena tyypin 2 diabeteksessa

Tavoite 1: Selvittää, lisääkö akuutti natriumnitroprussidin, NO-luovuttajan, infuusio jalkojen glukoosinottoa levossa potilailla, joilla on tyypin 2 diabetes.

Kaksikymmentä miespuolista tyypin 2 diabeetikkoa, iältään 30-60 vuotta, rekrytoidaan klinikaltamme ja ilmoituksen kautta. Sisällön kriteerit:

• tupakoimattomille
• vapaa selkeästä sepelvaltimotaudista (stressi-EKG)
• painoindeksi < 35 kg.m-2
• paastoplasman glukoosi > 7 mmol.L-1 ja/tai 75 g:n oraalisen glukoosikuorman jälkeen plasman glukoositasot > 11,1 mmol.L-1
• lääkkeetön (ruokavalioohjattu)

Jalkojen verenvirtaus (termodilutio) ja glukoosinottovasteet (valtimo-laskimoerot) kolmelle kumulatiiviselle natriumnitroprussidiannokselle (0,1, 0,3 ja 0,6 ug.kg-1.min-1, 10 min per annos) infusoituna reisivaltimoon laboratoriossamme vahvistettuja tekniikoita käyttäen. Annokset perustuvat laajoihin julkaisemattomiin havaintoihin, ja niiden on laskettu olevan annos-vastekäyrän lineaarisessa osassa ja aiheuttavan paikallisia eikä systeemisiä hemodynaamisia vaikutuksia. Kontrollina arvioimme myös vasteet nitraatista riippumattomalle verisuonia laajentavalle verapamiilille (isoptiini) (1, 3 ja 6 ug.kg-1.min-1 annokset). Verapamiili on kalsiumkanavan salpaaja, joka aiheuttaa vasodilataatiota suorilla vaikutuksilla sileään lihakseen. Annokset titrataan, jotta saadaan samanlaiset verenvirtausvasteet, ja nämä kaksi lääkettä annetaan satunnaistetussa järjestyksessä 60 minuutin pesujaksolla. Verapamiilin annokset määritetään pilottikokeissa. Vastus lateralis -biopsiat suoritetaan lähtötilanteessa ja kunkin lääkkeen suurimman annoksen ja cGMP- ja GLUT-4-translokaatioiden mitatun jälkeen.

Vertailuna tyypin 2 diabeetikkoihin tehdään yksi Vastus lateralis -biopsia.

Merkitys: Tämä tutkimus selvittää, stimuloiko akuutti NO-lisäys lihasten GLUT-4-translokaatiota ja glukoosinottoa potilailla, joilla on tyypin 2 diabetes.

Pilottitutkimus: Sen määrittämiseksi, lisäävätkö oraaliset nitraatit uloshengitetyn NO-tasoja terveillä vapaaehtoisilla ja verrata isosorbidimononitraattia (ISMN) pentaerytritolitetranitraattiin (PETN) sen määrittämiseksi, mikä lääke on tehokkaampi uloshengitetyn NO:n lisäämisessä.

Viisitoista tervettä miespuolista vapaaehtoista (lääkärinseulonnan perusteella) iältään 18–65 vuotta rekrytoidaan ilmoituksen kautta. Terveiden kontrollien sisällyttämiskriteerit ovat:

• tupakoimattomille
• vapaa selkeästä sepelvaltimotaudista (EKG)
• painoindeksi < 30 kg.m-2
• paastoplasman glukoosi < 6,1 mmol.L-1
• lääkkeetön

Otetaan verinäytteitä ja suoritetaan suun glukoositoleranssitesti (OGTT). Lähtötilanteessa uloshengitetyn typpioksidin (NO) ja keuhkojen verenvirtaus mitataan yhteistyössä tohtori Bruce Thompsonin kanssa Alfredin hengitystieosastolta. Natriumnitroprussidi (SNP) on tunnettu NO-luovuttaja ja sitä käytetään positiivisena kontrollina. Perustason mittausten jälkeen osallistujat saavat suonensisäisen (kyynärvarren laskimoon) SNP-infuusion (titrattu arvosta 0,3 ug/kg/min enintään 3 ug/kg/min 30 minuutin aikana). Verenpainetta seurataan koko ajan automaattisella verenpainemittarilla. Infuusion jälkeinen uloshengitetty NO ja keuhkojen verenvirtaus mitataan.

Osallistujat aloittavat sitten tutkimuksen toisen vaiheen määrittääkseen, lisäävätkö ISMN ja PETN uloshengitetyn NO-tasoja ja määrittääkseen kumpi lääke on tehokkaampi tässä suhteessa.

Vierailu 2, 3 ja 4: Osallistujat saavat jokaisen seuraavista tutkimuslääkkeistä satunnaistettuna latinalaisen neliön muodossa:

• lumelääkettä annettu kerran 2., 3. tai 4. käynnin aamuna,
• pitkitetysti vapauttava ISMN-mononitraatti (120 mg) annettuna kerran käynnin 2, 3 tai 4 aamuna; &
• pentaerytritolitetranitraatti (160 mg kerran käynnin 2, 3 tai 4 aamuna).

Jokaisen hoidon/käynnin välillä on 7 päivän pesujakso. Osallistujille suoritetaan toistuvia uloshengitetyn NO:n, keuhkojen verenvirtauksen ja OGTT:n mittauksia kolmen tunnin kuluttua kunkin tutkimuslääkkeen antamisen jälkeen. Veri otetaan ennen ja joka tunti sen jälkeen, kun osallistuja on ottanut jokaisen lääkkeen NO-metaboliittien (esim. nitriitti/nitraatti, nitrosotiolit, nitrosohemoglobiini). Nitraattilääkkeisiin liittyy toisinaan päänsärkyä ja huimausta. Päänsärkyä voidaan hoitaa parasetamolilla.

Päätepisteet lähtötilanteessa ja hoidon jälkeen ovat:

• 75 g suun glukoosikuormituksen jälkeen
• Uloshengitetyn NO-tasot
• Keuhkojen verenkierto

Merkitys: Kun tehokkain NO-luovuttaja on määritetty, sitä käytetään tavoitteessa 2 kuvatussa kroonisessa nitraattitutkimuksessa.

Tavoite 2: Selvittää, parantaako krooninen 12 viikon nitraattihoito glukoositoleranssia ja HbA1c:tä potilailla, joilla on tyypin 2 diabetes.

Kaksikymmentä miespuolista tyypin 2 diabeetikkoa, jotka ovat iältään 30-60 vuotta ja jotka täyttävät tavoitteessa 1 määritellyt valintakriteerit, rekrytoidaan klinikoiltamme ja ilmoituksen kautta. Potilaat satunnaistetaan saamaan 12 viikon hoitoa sekä pitkävaikutteisella nitraattihoidolla (isosorbidimononitraatti 60 mg päivässä, Imdur) että lumelääkkeellä (ristikkäinen malli). Ensisijaiset päätepisteet ovat:

• glykoitunut hemoglobiini (HbA1c)
• koko kehon glukoosinotto levossa (stabiili glukoosimerkkimenetelmä, (39-41))
• koko kehon glukoosinotto (0-2 tuntia) 75 gramman oraalisen glukoosikuormituksen jälkeen (jäljitysmenetelmä)
• luustolihasten cGMP ja GLUT-4 translokaatio (vastus lateralis lihasbiopsia ennen ja jälkeen glukoosikuormituksen)
• luustolihasten glykogeeni, laktaatti, fosfokreatiini, kreatiini ja ATP Merkitys: Tämä tutkimus selvittää, lisääkö krooninen nitraattihoito GLUT-4:n translokaatiota/glukoosinottoa ja onko sillä suotuisia vaikutuksia tyypin 2 diabetespotilaiden glukoositasapainoon.

Tavoite 3:

Sen määrittämiseksi, lisääkö AMP-analogin AICAR-infuusio jalkojen glukoosinottoa levossa potilailla, joilla on tyypin 2 diabetes.

Kaksikymmentä tervettä miestä ja kaksikymmentä miespuolista tyypin 2 diabeetikkoa, iältään 30-60 vuotta, rekrytoidaan klinikaltamme ja ilmoituksen kautta. Diabeetikoiden mukaanottokriteerit ovat:

• tupakoimattomille
• vapaa selkeästä sepelvaltimotaudista (stressi-EKG)
• painoindeksi < 35 kg.m-2
• paastoplasman glukoosi > 7 mmol.L-1 ja/tai 75 g:n oraalisen glukoosikuorman jälkeen plasman glukoositasot > 11,1 mmol.L-1
• lääkkeetön (ruokavalioohjattu)

Jalkojen verenvirtaus (termodilutio) ja glukoosinotto (valtimo-laskimoerot) vaste 60 minuutin intrafemoraaliseen AICAR-infuusioon (1 mg.kg-1.min-1, Clinalfa, Sveitsi) laboratoriossamme vakiintuneita tekniikoita käyttäen. Kontrollina mittaamme myös vasteet vehikkelin (suolaliuos) infuusiolle ennen annosvastekäyrän (60 min) aloittamista. Plasman vapaat rasvahapot, glyseroli, triglyseridit ja laktaatti määritetään ja veren kaasut mitataan hengitysosamäärän arvioimiseksi. Vastus lateralis -biopsiat tehdään lähtötilanteessa ja AICAR:n jälkeen, ja seuraavat parametrit mitataan:

• AMPK-toiminta
• nNOS-fosforylaatio
• NOS-toimintaa
• GLUT-4 translokaatio