Vasopressiinin vaikutus glukoosin säätelyyn (HYPERGlu)

Johdanto Neurohypofyysinen hormoni arginiinivasopressiini (AVP), joka tunnetaan myös antidiureettisena hormonina, oli yksi ensimmäisistä hormoneista, jotka Oliver ja Schäfer tunnistivat vuonna 1895 sen vasopressiiniominaisuuksista. He osoittivat, että aivolisäkkeen uute nosti verenpainetta nukutetuilla koirilla. AVP syntetisoituu pääasiassa hypotalamuksen paraventrikulaarisessa ja supraoptisessa ytimessä. Hormoni siirtyy aivolisäkkeen takaosan hermolohkoon, josta se vapautuu verenkiertoon. Kohde-elimet havaitsevat hormonaaliset ärsykkeet kolmella eri reseptorilla: V1a, V1b ja V2. Reseptori V1a ilmentyy pääasiassa verisuonen seinämässä ja on vastuussa verisuonten supistumisesta. V1b-reseptori löytyy pääasiassa aivolisäkkeen etuosasta välittäen lisämunuaisen kortikotropiinihormonin eritystä, kun taas V2-reseptori ekspressoituu pääasiassa nefronitiehyissä, jotka laukaisevat veden takaisinabsorption. AVP:n löytämisen jälkeen sekä vasopressiini- että antidiureettiset ominaisuudet on tutkittu ja dokumentoitu erittäin hyvin.

Verenpaineeseen ja veden homeostaasiin kohdistuvien AVP-vaikutusten lisäksi hormoni osallistuu useisiin muihin toimintoihin, mukaan lukien kipu, luu- ja rasva-aineenvaihdunta, verenpainetauti, sosiaalinen käyttäytyminen, ikääntyminen, kognitiiviset toiminnot, solujen lisääntyminen, tulehdus, infektiot, homeostaasi, hypotalamus -aivolisäke-lisämunuainen akseli ja diabetes. Kaikki nämä vaikutukset voivat tarjota hyödyllistä tietoa monista sairauksista. Siksi tämän hakemuksen painopiste on AVP:n vaikutuksissa glukoosin säätelyyn terveillä ihmisillä.

AVP:n tiedetään tehostavan maksan glykogenolyysiä aktivoimalla V1a-reseptoreita ja lisäämällä glukagonin vapautumista, mikä johtaa koe-eläinten glukoositasojen nousuun. Vaikka maksan glukagonireseptorit ovat tukossa, AVP silti lisää verensokeria. V1b-reseptorit on tunnistettu Langerhansin saarekkeiden sekä alfa- että beetasoluista. Siten AVP stimuloi insuliinin eritystä vastustaen verensokerin nousua. Kokeessa AVP V1a- ja V1b-reseptorin knockout-hiirillä havaittiin muutoksia glukoosi- ja rasva-aineenvaihdunnassa, mikä viittaa siihen, että AVP:llä saattaa olla rooli glukoosin säätelyssä ja aineenvaihduntahäiriöissä. Tutkimukset ihmisillä, joilla oli AVP V1a -reseptorin geneettinen muunnelma, osoittivat diabeteksen lisääntyneen esiintyvyyden ylipainoisilla tai runsaasti rasvaa noudattavilla henkilöillä. Äskettäin aineenvaihduntahäiriöille alttiilla rotilla tehdyssä tutkimuksessa tutkittiin vasopressiinin pitkäaikaisen vaikutuksen vaikutusta glukoosin homeostaasiin. Se raportoi, että korkea vasopressiini lisäsi hyperinsulemiaa ja glukoosi-intoleranssia lihavilla rotilla, kun taas hoito vasopressiinireseptorin V1a-antagonistilla vähensi glukoosi-intoleranssia.

Ranskalaisessa epidemiologisessa tutkimuksessa seurattiin 3 615 miehen ja naisen kohorttia, joilla oli normaali paastoverensokeriarvo 9 vuoden ajan. Se osoitti, että veden saanti liittyy käänteisesti ja itsenäisesti hyperglykemian kehittymisriskiin. Kirjoittajat olettivat, että heidän tulokset johtuivat hypohydraatioon liittyvästä plasman vasopressiinin lisääntymisestä. Äskettäin ruotsalainen kohortti, jossa oli 2 064 kohorttia malmöruokavalio- ja syöpätutkimuksesta, analysoitiin 15,8 vuoden jälkeen suun glukoosinsietotestillä. He havaitsivat, että kopeptiini (luotettava ja kliininen AVP:n korvikemarkkeri) ennusti itsenäisesti diabetes mellituksen ja vatsan lihavuuden.

Mielenkiintoista on, että hypohydraatio ja vähäinen veden juominen liittyvät krooniseen kohonneeseen AVP:hen. Hiljattain tehdyssä vapaana elävillä aikuisilla tehdyssä tutkimuksessa alhainen tavanomainen veden saanti johti merkittävästi kohonneeseen AVP:hen verrattuna aikuisiin, jotka nauttivat paljon vettä.

Kokeen suunnittelu Tutkimukseen otetaan mukaan kuusikymmentä 30–55-vuotiasta henkilöä, joilla ei ole insuliiniresistenssiä. Kolmellakymmenellä aikuisella on normaali painoindeksi (BMI; 15 miestä ja 15 naista, 18,5 kg∙m-2 < BMI ≤25 kg∙m-2) ja 30 ylipainoista tai lihavaa aikuista (15 miestä ja 15 naista, 28) kg∙m-2 ≤ BMI ≤35 kg∙m-2) rekrytoidaan osallistumaan tutkimukseen. Näytteen koon arvio osoitti, että 60 koehenkilön teho on 0,8 alfa-tasolla 0,05. Vasopressiinin vaikutusta glukoosiaineenvaihduntaan tutkitaan vasopressiinin (AVP) osmoottisella stimulaatiolla käyttämällä hypertonista suolaliuosinfuusiota, jota seuraa suun kautta otettava glukoosin sietotesti. Jokainen koehenkilö suorittaa kaksi identtistä koetta, jotka eroavat vain infuusion natriumkloridipitoisuudesta (NaCl) (isotoninen vs. hypertoninen suolaliuos). Kaikki naispuoliset kokeet suorittavat molemmat kokeet varhaisen follikulaarisen vaiheen aikana, noin 2-6 päivää kuukautisten alkamisen jälkeen, jotta varmistetaan alhaiset endogeeniset estrogeeni- ja progesteronitasot. 30 minuutin istuma-asennon jälkeen koehenkilöille infusoidaan suonensisäisesti joko 3 % NaCl:a (hypertoninen suolaliuos, siis HYPER) tai 0,9 % NaCl (isotoninen suolaliuos, joten ISO) 120 minuutin aikana infuusionopeudella 0,1 ml/min painokiloa kohden yksisokkomuodossa ja tasapainoisessa järjestyksessä. Tämä hypertoninen suolaliuos-infuusio lisää plasman osmolaliteettia 285:stä vähintään 300 mmol/kg:aan. Verinäytteet otetaan erillisestä laskimokatetrista 30 minuutin välein. Infuusion jälkeen koehenkilöt lepäävät 30 minuutin tasapainotusjakson ennen kuin he aloittavat 4 tunnin suun kautta otettavan glukoositoleranssitestin.

Koehenkilön valmistautuminen oraaliseen glukoositoleranssitestiin (OGTT): Tutkittavien tulee syödä normaalia ruokavaliota 3 päivää ennen testiä ja harjoittaa normaalia fyysistä aktiivisuutta. Illallinen on vakioitu edellisenä päivänä, eikä alkoholia sallita. Koehenkilöitä neuvotaan paastoamaan vähintään 10 tuntia ennen testiä.

Toimenpide OGTT:lle: OGTT-testi koostuu 75 g:n glukoosin nauttimisesta ja sen jälkeen verinäytteenottojaksosta. Näytteitä kerätään 30 minuutin välein 240 minuutin ajan. Virtsanäytteet kerätään infuusion lopussa ja OGTT:n lopussa. Verenpaine mitataan automaattisella verenpainemittarilla jokaisen verinäytteen jälkeen. Hapenottoa ja hengitysteiden vaihtokurssia arvioidaan tunneittain epäsuoralla kalorimetrialla, yhteensä seitsemän kertaa koetta kohden. Verinäytteenoton aikana janon havaitseminen ja suun kuivuminen arvioidaan myös visuaalisilla analogisilla asteikoilla.

Näytteiden analyysi Jokaisessa kokeellisessa kokeessa kerätään yhteensä neljätoista verinäytettä, joista analysoidaan: hematokriitti (Hct), hemoglobiini (Hb), osmolaliteetti (Osm), natrium (Na) ja kalium (K), plasman kokonaisproteiini, glukoosi, insuliini, c-peptidi, glukagoni, kopeptiini, plasman reniiniaktiivisuus, kortikotropiinia vapauttava hormoni (CRF), kortisoli, triglyseridit ja vapaat rasvahapot (FFA).

Virtsanäytteistä analysoidaan osmolaliteetti ja virtsan ominaispaino tuoreena. Varmuusnäytteet seerumista, plasmasta ja virtsasta säilytetään, jäädytetään -80 °C:ssa, jos lisäanalyysiä tarvitaan, tai rikkoutuneiden injektiopullojen tilalle.

Tietojen käsittely ja analyysi Kerättyjen tietojen laadun ja eheyden varmistamiseksi käytetään tapausraporttilomakkeita. Tapausraporttilomakkeet (CRF) suunnitellaan tallentamaan kerätyt tiedot korkeimpien standardien mukaisella tavalla. CRF kehitetään, testataan ja hyväksytään ennen oppiaineilmoittautumista. Tutkimuksen tiedonkeruussa mukana oleva tutkija koulutetaan CRF:n käyttöön ennen tiedonkeruun aloittamista. Paperi- ja digitaalinen kirjasto kaikille CRF:ille perustetaan ja sitä ylläpidetään kokeen aikana ja vielä vähintään 2 vuotta käsikirjoitusten julkaisemisen jälkeen. Tietokannan ylläpitäjä ja päätutkija ovat ainoat henkilöt, joilla on pääsy tunnistettavissa oleviin aihetietoihin. Kaikki muut asiakirjat koodataan aiheen anonymiteetin varmistamiseksi. Tietojen ja turvallisuuden seurantasuunnitelma sisältää: Tietojen ja turvallisuuden seurannan yleiset puitteet, valvonnasta vastaavan tahon ja menettelyt haittatapahtumien/ennakoimattomien ongelmien raportoimiseksi. Tiedonkeruun jälkeen kaksi valtuutettua tutkijaa syöttää tiedot. Quest-diagnostiikan tiedot ovat saatavilla PDF-muodossa, ja myös tietojen syöttämisen suorittaa ja varmentaa kaksi tutkijaa. Tietojen integrointi ja tietokantojen puhdistus suoritetaan tilastoohjelmistoissa analysoinnin ja visualisoinnin avulla.

Ensisijainen vastemuuttuja glukoosiaineenvaihdunta mitataan neljällä muuttujalla (glukoosi, insuliini, C-peptidi ja glukagoni), jotka kaikki mitataan suhdeasteikolla ja 14 kertaa.

Toissijaiset tulokset ovat: Hb, Hct, kokonaisproteiinit, osmolaliteetti, Na, K, kopeptiini, lisämunuaisen kortikosteropiinia vapauttava hormoni (ACTH), CRH, angiotensiini II, plasman reniiniaktiivisuus (PRA), aldosteroni, triglyseridit, FFA.

Muita toistuvia jatkuvia tuloksia ovat: (1) Verenpaine, joka mitataan 14 kertaa; (2) Hapenotto ja hengitysteiden vaihtokurssi, joka arvioidaan 7 eri yhteydessä; ja (3) janon havaitseminen ja suun kuivuminen, jotka mitataan 14 kertaa.

Kovariaattien mittaukset Hoitoryhmät (isotoninen vs. hypertoninen suolaliuos) ovat ensisijainen kiinnostava vertailu. Muita yhteismuuttujia ovat sukupuoli (naiset vs. miehet) ja painotila (normaalipaino vs. ylipaino/lihava), ikä (30–55) ja aika (1–14).

Jotta voidaan selvittää, ovatko keskimääräiset vasteprofiilit samanlaisia ​​ryhmissä, eli vaihtelevatko keskimääräisen vasteen muutosmallit ajan myötä ryhmittäin, tässä tutkimuksessa tarkastellaan edelleen ryhmäkohtaisia ​​vuorovaikutusvaikutuksia: (esim. käsittely aikavuorovaikutuksella; paino ajan vuorovaikutus; seksi ajan mukaan).

Tietojen analysointisuunnitelma

• Tässä lähes kokeellisessa toistuvassa mittaussuunnittelussa tutkijat suorittavat pitkittäisanalyysin, joka kuvaa keskimääräisen vasteen muutoksia ajan mittaan ja kuinka nämä muutokset liittyvät kiinnostaviin kovariaatteihin.
• Näiden jatkuvien muuttujien normaalisuus arvioidaan suorittamalla Shapiro-Wilk-normaalisuustesti.
• Kaikista jatkuvista tuloksista laaditaan yhteenvetotilastot (keskiarvot ja standardipoikkeamat) joka kerta ja järjestyksessä. Lisäksi suoritetaan korrelaatioita glukoosin aineenvaihdunnan mittausten välillä.
• Prosenttiosuudet lasketaan kovariaateille, jotka mitataan nimellisasteikolla, ja keskiarvo ja ± keskihajonnat esitetään jatkuvalla asteikolla mitatuille.
• Insuliiniherkkyysindeksien jakaumat ja käyrän alla olevat alueet arvioidaan.

Tilastollinen mallinnus Keskimääräisen vasteen muutosten suhteen kovariaatteihin ajan mittaan tutkimiseksi käytetään yleistettyä lineaarista sekavaikutelmamallinnusta - satunnaisten leikkauspisteiden ja kaltevuuksien kanssa - käyttäen rajoitettua maksimitodennäköisyyden arviointia. Oletetaan, että kunkin ryhmän keskimääräinen vaste muuttuu lineaarisesti ajan myötä. Kuitenkin, jos keskimääräinen vaste ajan kuluessa ei ole lineaarinen, korkeamman asteen polynomisuuntauksia tutkitaan.

Tutkija sovittaa sopivan kovarianssimallin ottamaan huomioon toistuvien mittareiden väliset korrelaatiot, jotta voidaan tehdä asianmukaiset johtopäätökset.

Tilastollinen merkitsevyys määritetään alfalla 0,05. Kaikki tilastolliset analyysit suoritettaisiin seuraavilla staattisilla ohjelmistoilla STATA©, JMP© tai SAS©.

Odotetut havainnot ja päätelmät Hypertonisen suolaliuoksen infuusiokokeen aikana vesitasapainoa manipuloidaan keinotekoisesti (hypertoninen hypervolemia). Plasman osmolaliteetin lisääntyminen stimuloi vasopressiinin eritystä. AVP-stimulaation odotetaan nostavan insuliinia enemmän kuin glukoosia, mikä johtaa korkeampaan insuliiniresistenssiin. On myös odotettavissa, että virtsan suuri osmolaliteetti on vasteena kohonneille vasopressiinitasoille ja alhaisemmille virtsan erityksille.

Projektin merkitys Diabetes on liikalihavuuden ohella yksi johtavista ei-tarttuvista sairauksista kehittyneissä ja kehitysmaissa. Yli 29 miljoonaa amerikkalaista on diabeetikko ja 86 miljoonaa on esidiabeettisessa tilassa. Diabeteksen kustannukset vuonna 2012 olivat 245 miljardia dollaria ja ne kasvavat. Hypohydraatio toisaalta on melko yleinen ilmiö, joka liittyy moniin terveysongelmiin, kuten virtsatietulehduksiin, munuaiskiviin, sydän- ja verisuonitauteihin, mielialatilaan ja kognitiiviseen suorituskykyyn. Yksi hypohydraation vaikutusten taustalla olevista mekanismeista on kohonnut AVP:n taso. Viimeaikaiset epidemiologiset tiedot ja eläinkokeet osoittavat, että hypohydraatio ja korkea vasopressiini ovat yhteydessä sekä diabetekseen että glukoosin säätelyhäiriöihin. Ihmisillä tehdystä kontrolloidusta tutkimuksesta ei kuitenkaan ole olemassa kokeellisia tietoja. Ehdotetun tutkimuksen tarkoituksena on suorittaa kontrolloitu koe terveillä ihmisillä tutkiakseen kohonneen vasopressiinin vaikutusta glukoosin säätelyyn.