Insuliiniresistenssin ja statiinin aiheuttaman tyypin 2 diabeteksen ja integroivan henkilökohtaisen omiikkaprofiloinnin välinen suhde

1. MERKITYS

   Statiinit ja T2D:n riski: Statiinihoitoon liittyy T2D-tapausten lisääntyminen.1-4 5

   Statiinin aiheuttaman T2D:n mekanismi: On epäselvää, lisäävätkö statiinit T2D-riskiä vähentämällä insuliinin toimintaa, eritystä tai molempia. Useita käsikirjoituksia on julkaistu, jotka lisäävät merkittävästi ymmärrystä statiinien käytön ja tapaturman T2D:n välisestä yhteydestä. Swerdlow et al.2 päätteli geneettisestä analyysistä ja satunnaistetuista kokeista saatujen todisteiden perusteella, että statiinien yhteydessä havaittu lisääntynyt T2D-riski selittyy ainakin "osittain HMG-koentsyymi A-reduktaasin (HMGCR) estolla". He havaitsivat myös painonnousun yhteyden HMGCR-varianttien kanssa statiineilla hoidetuilla potilailla, mikä johti käsitykseen, että insuliiniherkkyyden heikkeneminen edistää statiinin aiheuttamaa diabetesta. Tässä yhteydessä Cederberg ym. 9 ovat osoittaneet suuressa prospektiivitutkimuksessa (n = 8749 miestä), että statiineilla hoidetuilla osallistujilla (n = 2142) tapaus T2D lisääntyi 46 %, mikä liittyi 24 %:n laskuun insuliinissa. herkkyys ja 12 %:n väheneminen insuliinin erittymisessä korvikemittauksella arvioituna.

   Niiden tunnistaminen, joilla on lisääntynyt statiinin aiheuttaman T2D:n riski: David Watersin ryhmän 1, 3, 4 atorvastatiinilla tehdyt 3 satunnaistetun kliinisen tutkimuksen tutkimukset ovat osoittaneet, että "perustason paastoglukoosi, painoindeksi, verenpainetauti ja paastotriglyseridit olivat riippumattomia ennustajia. T2D:stä." Nämä poikkeavuudet muodostavat klusterin, joka johtuu insuliiniresistenssistä.10 Koska insuliiniresistenssi ennustaa T2D:n kehittymistä, näyttää todennäköiseltä, että mitä enemmän insuliiniresistenttejä henkilöt ovat ennen hoitoa, sitä suurempi on heidän riskinsä saada statiinin aiheuttama T2D.

   Tässä yhteydessä on kiinnitetty suhteellisen vähän huomiota rooliin, joka metabolisen heterogeenisyydellä potilailla, joilla on kohonnut LDL-C-pitoisuus, saattaa olla statiinin aiheuttamassa T2D:ssä. Erityisesti kohteet, joilla on kohonneet LDL-C-pitoisuudet ja joiden plasman triglyseridipitoisuudet (TG) ovat myös kohonneet, ovat insuliiniresistenttejä, hyperinsulineemisia ja glukoosi-intolerantteja verrattuna niihin, joilla on eristettyjä LDL-C-tasoja. Sellaisenaan tämän potilaiden, joilla on kohonneet LDL-kolesterolipitoisuudet, voidaan katsoa olevan "käänteessä", ja kaikki statiinien haitalliset vaikutukset insuliinin toimintaan ja/tai eritykseen, riippumatta siitä, kuinka välittyvät, lisäävät heillä riskiä sairastua. kehittää statiinien aiheuttamaa diabetesta. Olemme todellakin osoittaneet (Kohli et al)1, että potilailla, joilla on sekä insuliiniresistenssi (korkeilla TG-arvoilla arvioituna) että prediabetes, on erityisen suuri statiinin aiheuttaman T2D:n riski.

   Pyrimme vastaamaan kahteen tärkeään kysymykseen, johon ei ole vastausta: Vaikuttavatko statiinit ensisijaisesti insuliiniresistenssiin tai insuliinin eritykseen?; Onko olemassa henkilöiden alaryhmiä, joilla on suurin statiinin aiheuttaman T2D:n riski?

2. PERUSTELUT, HYPOTEESI

   Perustelut:

   T2D kehittyy, kun insuliiniresistentit henkilöt eivät pysty ylläpitämään kompensoivan hyperinsulinemian tasoa, joka tarvitaan normaalin glukoositoleranssin ylläpitämiseen. Merkittäviä peruskysymyksiä on kuitenkin jäljellä. Esimerkiksi mikä on solu-/molekyyliyhteys statiinihoidon ja insuliinin vaikutuksen ja erityksen muutosten välillä?

   Tämä ehdotus perustuu olettamukseen, että statiinien vaikutuksen tutkiminen insuliinin vaikutukseen ja insuliinin eritykseen "kultastandardin" menetelmillä auttaa määrittämään, vaikuttavatko statiinit haitallisesti T2D-riskiin lisäämällä insuliiniresistenssiä tai vähentämällä insuliinin eritystä. Käytämme insuliinin suppressiotestiä (jossa lukee vakaan tilan plasmaglukoosi, SSPG) insuliiniherkkyyden toteamiseen ja asteittaista glukoosi-infuusiotestiä (insuliinin erittymisnopeuden lukemalla, ISR) insuliinin erittymisen varmistamiseen sekä ennen että jälkeen. statiinihoito ei-diabeettisilla henkilöillä.

   Oletamme, että hoito atorvastatiinilla 40 mg/vrk noin 10 viikon ajan heikentää insuliiniherkkyyttä ja/tai insuliinin eritystä ja että tämä vaikutus voi pahentua potilailla, joilla on taustalla insuliiniresistenssi. Näin ollen aiomme tarkastella atorvastatiinin vaikutusta ei vain kaikkiin osallistujiin, vaan myös yksilöiden alaryhmiin, joilla on lähtötilanteessa insuliiniresistenssi (mitä rikastetaan värväämällä vapaaehtoisia, joilla on kohonneet plasman TG-tasot (≥150 mg/dl) lähtötilanteessa. Syynä tähän on, että plasman TG:t ovat insuliiniresistenssin sijainen mitta, jolla on vaatimaton korrelaatio insuliiniresistenssin (plasman vakaan tilan glukoosin) suoran mittauksen kanssa, joka mitataan insuliinin estotestillä. Kliinisesti potilailla, joilla on kohonneet TG-arvot ennen statiinihoitoa, olisi huomattavaa kliinistä hyötyä statiineista, ja yksi tutkijoiden toissijaisista tavoitteista on osoittaa, että yksinkertainen plasman TG-pitoisuuden mittaus (insuliiniresistenssin korvike) voi auttaa tunnistamaan eniten statiinien aiheuttamien poikkeamien riskiä verensokerin hallinnassa. Siksi ehdotamme, että rekisteröidään vapaaehtoisia ei-diabeetikoita, joilla on suuri T2D-riski, joilla ei ole tunnettua ateroskleroottista sydän- ja verisuonitautia (ASCVD), jotka eivät saa statiineja ja jotka ovat kelvollisia statiinihoitoon ACC/AHA (American College for Cardiology/American Heart Association) 2013 ohjeiden mukaisesti. .11 Kohdistamme myös rekrytointipyrkimykset rikastuttamaan potilaita, joiden plasman TG-pitoisuus on ≥ 150 mg/dl varmistaaksemme, että rekisteröimme koehenkilöitä insuliiniherkkyysalueella.

   Hypoteesi: Oletamme, että voimakas atorvastatiinihoito noin 10 viikon ajan heikentää insuliiniherkkyyttä ja/tai insuliinin eritystä ja että tämä vaikutus voi pahentua potilailla, joilla on taustalla insuliiniresistenssi.

3. OPINTUSUUNNITTELU

   Otoskoko

   • Pyrimme rekrytoimaan ja pitämään 75 osallistujaa tähän tutkimukseen.

   Opiskelupaikka

   • Clinical and Translational Research Unit (CTRU) osoitteessa 800 Welch Road, Palo Alto, CA 94304.

   Kesto

   • Arvioimme, että koko tutkimus kestää 4 - 5 vuotta data-analyysin loppuun asti. Jokainen kelpoinen ehdokas, joka vapaaehtoisesti suostuu osallistumaan tutkimukseen, on aktiivinen tutkimuksessa yhteensä 5 kuukautta seulonnasta viimeisen käyntinsä loppuun.

4. TUTKIMUSMENETTELYT

   Rekrytointi

   Alustaviin rekrytointistrategioihin kuuluvat:

   Vapaaehtoisia rekrytoidaan San Franciscon lahden alueelta sanomalehdissä olevien ilmoitusten, lähetettyjen lentolehtisten ja NextDoorin sosiaalisen verkostoitumisen kautta sekä Stanford Health Caren Preventive Cardiology Clinicsilta. Tavoitteemme on varmistaa rekrytointi laajalla insuliiniherkkyysalueella. Ryhmämme ja muiden aiempi työ on osoittanut, että korkeat plasman TG-pitoisuudet liittyvät lisääntyneeseen insuliiniresistenssiin vertailumittauksilla arvioituna. Siksi kohdistamme mainokset rikastuttamaan henkilöitä, joilla on korkea TG-taso (> 150 mg/dl) lisääntyneen insuliiniresistenssin korvikkeena.

   Osallistujien vierailut ja menettelyt

   Potentiaaliset osallistujat seulotaan aluksi, kun he soittavat tai lähettävät sähköpostia vastauksena rekrytointiilmoituksiin tai lääkärinsä kirjeeseen, jossa kuvataan tutkimus seuraavasti:

   Alustava vastaanotto tapahtuu puhelimitse.

   Käynti 1 Seulontakäynti.

   Vierailu 2: Suun glukoositoleranssitesti (OGTT): Tämä testi kestää noin 3 tuntia.

   i) Glykeeminen tila: Osallistujat luokitellaan, joilla on normaali glukoositoleranssi (NGT), eristetty paastoglukoosihäiriö (IFG), eristetty heikentynyt glukoositoleranssi (IGT) tai yhdistetty IFG/IGT12. Lisäksi kokonaisintegroitu plasman glukoosivaste OGTT:n aikana lasketaan puolisuunnikkaan muotoisella menetelmällä (Glucose-AUC).

   ii) β-solujen toiminta: Insuliinin eritysherkkyysindeksin 2 (ISSI-2) laskelmia käytetään insuliinin erittymisfunktion 13 kvantifiointiin, jos asteittaista glukoosi-infuusiotutkimusta ei jostain syystä tehdä. ISSI-2 on validoitu OGTT-pohjainen menetelmä β-solujen toiminnan mittaamiseksi, joka on analoginen suonensisäisestä glukoosin sietotestistä 14 saadun disposition indeksin kanssa. Se lasketaan kertomalla insuliinin eritysvaste OGTT:n aikana (insuliini-AUC/glukoosi-AUC) insuliiniresistenssillä (Matsuda-indeksi).

   Paasto- ja 2 tunnin glukoosituloksista keskustellaan tutkimukseen osallistujan kanssa ja heille annetaan kopio tuloksista.

   Vierailu 3. Graded Glucose Infusion, GGIT 15,16: Tämä testi kestää noin 6 tuntia.

   Tämä testi on suunniteltu arvioimaan haiman kykyä tuottaa insuliinia vasteena asteittaiselle glukoosi-infuusiolle. Tämän testin aikana koehenkilöille asetetaan kaksi pientä IV-katetria, yksi kumpaankin käsivarteen. Toista IV käytetään näytteiden ottamiseen ja toista glukoosin infuusioon. GGIT:n aikana glukoosia annetaan jatkuvia suonensisäisiä infuusioita asteittain nopeuteen: 1, 2, 3, 4, 5, 6 ja 8 kg/min kuuden 40 minuutin infuusiojakson aikana. Verinäytteitä kerätään glukoosin, insuliinin ja C-peptidin pitoisuuksien mittaamista varten paaston aikana sekä 30 minuutin ja 40 minuutin kohdalla kunkin infuusiojakson aikana. Jokaisen infuusiojakson viimeisen 10 minuutin kahdesta arvosta lasketaan keskiarvo. Tätä testiä varten otetaan 47,5 ml verta.

   Käy 4. Insuliinisuppressiotesti, IST 17,18: Tämä testi kestää noin 6 tuntia.

   Tämä testi on suunniteltu määrittämään koko kehon insuliiniherkkyys. Yön yli paaston jälkeen koehenkilöiden jokaiseen käsivarteen asetetaan IV. Toinen veren keräämiseen ja toinen oktreotidin (0,27 μg/m2/min), insuliinin (32 mU/m2/min) ja glukoosin (267 mg/m2/min) infuusiota varten 180 minuutin ajan. Testin aikana endogeeninen insuliini tukahdutetaan ja kaikille yksilöille annetaan sama insuliinipitoisuus kehon pinta-alan perusteella. Veri otetaan 30 minuutin välein 150 minuutin ajan ja sitten 10 minuutin välein 150–180 minuutin välein plasman glukoosi- ja insuliinipitoisuuksien mittaamiseksi. Viimeisten neljän arvon keskiarvoa käytetään kunkin henkilön vakaan tilan plasmainsuliinin (SSPI) ja glukoosin (SSPG) pitoisuuksina. Koska SSPI-pitoisuudet ovat samankaltaisia ​​kaikilla koehenkilöillä IST:n aikana, SSPG-pitoisuus tarjoaa suoran mittauksen insuliinin kyvystä välittää infusoidun glukoosikuorman hävittämistä; mitä korkeampi SSPG-pitoisuus, sitä enemmän insuliiniresistentti henkilö on. Laboratoriot munuaisten ja maksan toiminnan tarkistamiseksi sekä lipidipaneeli ja virtsan raskaustesti (tarvittaessa) tehdään tällä käynnillä. Verinäyte tai IST on 58,5 ml ja 5 ml SHC-laboratorioissa.

   Tällä hetkellä otetaan iPOP-laboratoriot ja otetaan lisää näytteitä transkriptio-, mikrobiomi-, metabolomi- ja proteomianalyysiä varten verestä. nenän, kielen, ihon pinnan vanupuikkoja; virtsa; ja jakkara.

   Tutkimuslääke, atorvastatiini 40 mg, annetaan tutkimukseen osallistujille, kun kaikki laboratoriot on tarkistettu ja osallistuja on hyväksytty.

   Vierailu 5-7: Käyntejä tehdään 2 viikon välein yhteensä 10 viikon ajan tutkimuslääkitys (statiini). Osallistujilta arvioidaan mahdolliset statiinin sivuvaikutukset tai haittatapahtumat (AE). Tutkimuslääkityksen noudattaminen arvioidaan jokaisella käynnillä.

   Käynti 8: Paino, elintoiminnot ja yllä kuvattu OGTT.

   Käynti 9: Toista GGIT kuten yllä on kuvattu.

   Käynti 10: Toista IST- ja iPOP-laboratoriotestit ja näytteet yllä kuvatulla tavalla. Tämän käynnin lopussa statiinin käyttö lopetetaan ja tutkimukseen osallistujalle määrätään 4 ja 8 viikon seurantakäyntejä.

   Vierailu 11: Yksi kuukausi loma statiinien tutkimuskäynniltä – paino, elintoiminnot ja iPOP-laboratoriotestit ja -näytteet tehdään yllä kuvatulla tavalla.

   Vierailu 12: Viimeinen opintokäynti - paino, elintoiminnot ja iPOP-laboratoriotutkimukset ja näytteet tehdään edellä kuvatulla tavalla.

   Osallistujia pyydetään täyttämään kysely, joka koskee hänen fyysistä aktiivisuuttaan, ruokaa ja ruokailutottumuksia sekä stressiä jokaisen iPOP:n aikana.

5. TILASTOTIEDOT

Aiemman työmme19 perusteella laskemme, että 60 koehenkilöllä pystyisimme havaitsemaan 8 %:n muutoksen SSPG-pitoisuudessa ja 8 %:n muutoksen ISRAUC-arvossa atorvastatiinihoidon jälkeen 80 % teholla ja 5 %:n kaksipuolisen merkitsevyyden tasolla. parinäytteiden t-testi. Näin ollen arvioimme, että meidän on rekisteröitävä 75 koehenkilöä, joiden odotettu keskeyttämisaste on 20 %.

Yhteenvetotilastot raportoidaan mediaanina (kvartiiliväli) tai osallistujien lukumääränä (prosenttina), ellei toisin mainita. Shapiro-Wilk-testejä käytetään datan normaaliuden arvioimiseen, ja muuttujat, jotka eivät ole normaalijakautuneita, logaritoidaan. Muuttujien prosentuaaliset muutokset lasketaan kaavalla: [(tutkimuksen lopun arvo) - (perusarvo) / perusarvo] x 100. Parillisten näytteiden t-testejä käytetään vertaamaan lähtötilanteen ja tutkimuksen lopun keskiarvoja. Yhden näytteen t-testejä käytetään arvioimaan, eroavatko muuttujien prosentuaaliset muutokset merkittävästi nollasta (ei muutosta). Pearson-korrelaatiokertoimet lasketaan kiinnostavien muuttujien välisen assosiaatiovoimakkuuden määrittämiseksi. Ennalta määritellyt alaryhmäanalyysit suoritetaan osittelemalla insuliiniresistenttien ja insuliiniherkkien koehenkilöiden välillä. SSPG-konsentraation mediaania käytetään määrittämään koehenkilöt insuliiniresistenteiksi tai insuliiniherkiksi. Insuliiniresistenttien ja insuliiniherkkien ryhmien keskiarvoja verrataan riippumattomilla näytteillä t-testeillä ja suhteita khin neliötesteillä tai Fisherin eksaktilla testeillä. Tilastolliset analyysit suoritetaan tilastoohjelmistolla IBM SPSS versio 26.0.