Insuliiniherkkyys ja aineenvaihdunta glukoosin oraalisen annon ja asteitetun laskimonsisäisen infuusion aikana

Lihavuuden ja liikalihavuuteen liittyvien aineenvaihduntahäiriöiden, kuten insuliiniresistenssin ja tyypin 2 diabeteksen, ilmaantuvuus lisääntyy maailmanlaajuisesti. Bariatrinen kirurgia on tähän mennessä ainoa liikalihavuuden hoitomuoto, joka johtaa pitkäaikaiseen painonpudotukseen. Lisäksi bariatrisen leikkauksen on raportoitu edistävän tyypin 2 diabeteksen remissiota ja olevan tehokkaampi hoitomuoto kuin tyypin 2 diabeteksen tavallinen lääkitys. Yllättäen glukoosin homeostaasin paraneminen joidenkin bariatristen kirurgisten toimenpiteiden jälkeen tapahtuu ennen kuin painonpudotus saavutetaan. Tämän parannuksen takana olevat mekanismit ovat edelleen epäselviä, mutta äskettäinen tutkimus osoittaa, että tyhjäsuolen ohituksella voi olla tärkeä rooli glukoosin homeostaasissa. Lisäksi jejunumista peräisin olevat proteiinit, joita esiintyy seerumissa sekä ihmisillä että hiirillä, indusoivat insuliiniresistenssiä myosyyttien soluviljelmissä ja hiirissä. Tämä yhdessä osoittaa, että suolistolla voi olla tärkeä rooli glukoosin homeostaasissa tyypin 2 diabeteksessa.

Aineenvaihduntatutkimusta on viime aikoina pidetty yhtenä sopivimmista tekniikoista monimutkaisten sairauksien, kuten tyypin 2 diabeteksen, tutkimiseen, koska se edustaa reaaliaikaista toiminnallista muotokuvaa organismeista. Aiemmat tutkimukset ovat osoittaneet, että erilaiset metaboliitit ja sappihapot voivat osallistua glukoosin homeostaasin säätelyyn. Tästä syystä on mahdollista, että suolisto säätelee metaboliitteja, jotka voivat olla osallisia heikentyneeseen glukoositoleranssiin ja tyypin 2 diabetekseen.

Tämän tutkimusprojektin erityistavoitteet ovat:

Tavoite 1: Osoittaa, että suun kautta nautittu glukoosi indusoi insuliiniresistenssiä ja määrittää, eroaako tämä glukoosin homeostaasin säätely potilaiden välillä, joilla on normaali glukoosinsieto, heikentynyt glukoositoleranssi ja tyypin 2 diabetes mellitus.

Tavoite 2: Tunnistaa suolen säätelemät metaboliitit, jotka liittyvät heikentyneeseen glukoositoleranssiin ja tyypin 2 diabetekseen.

Tämän tavoitteen saavuttamiseksi tutkitaan eroja glukoosin kinetiikassa, kun glukoosia annetaan suun kautta (oraalinen glukoosin sietotesti, OGTT) verrattuna asteittaiseen laskimonsisäiseen glukoosi-infuusioon, jos plasman glukoosipitoisuudet ovat samalla alueella kuin OGTT:n aikana, potilailla, joilla oli normaali glukoositoleranssi (n = 8), heikentynyt glukoositoleranssi (n = 8) ja tyypin 2 diabetes (n = 8).

Perusglukoosin kinetiikka arvioidaan ensin kaksoisglukoosin merkkiainetekniikalla. Glukoositoleranssitestien perusosassa infusoidaan glukoosimerkkiainetta nro 1 ja sen jälkeen joko jatkuva infuusio ja asteittain kasvava oraalinen glukoosikuorma (25 g, 75 g ja 125 g 2 tunnin välein OGTT:n aikana) glukoosimerkkiaineella nro 2 tai asteittaisella laskimonsisäisellä glukoosimerkkiaineinfuusiolla, jossa plasman glukoositasot säädetään OGTT:n aikana saatuihin tasoihin.

Kaasukromatografiaa/massaspektrometriaa käytetään glukoosimerkkiaineiden isotooppisen rikastumisen mittaamiseen. Insuliini, glukagoni, kokonaisglukagonin kaltainen peptidi 1 (GLP-1) ja C-peptidi mitataan radioimmunomäärityksillä toistuvasti glukoositoleranssitestien aikana. Lasketaan glukoosin kinetiikka, mukaan lukien endogeeninen glukoosin tuotanto, insuliiniherkkyys ja insuliinin eritys. Glukoosikinetiikan erot suun ja suonensisäisen glukoosin annon välillä lasketaan ja verrataan potilailla, joilla on normaali glukoosinsieto, heikentynyt glukoositoleranssi tai tyypin 2 diabetes mellitus.

Metabolian analyysi suoritetaan plasmassa, joka on kerätty OGTT:n ja asteitetun suonensisäisen glukoosi-infuusion aikana. Plasmanäytteissä olevat aineenvaihduntatuotteet analysoidaan käyttämällä kahta globaalia profilointianalyysialustaa ja kohdennettua profilointialustaa. Kaksiulotteinen kaasukromatografia yhdistettynä lentoajan massaspektrometriaan (GCxGC-TOFMS) suoritetaan pienten polaaristen metaboliittien mittaamiseksi. Molekyylilipidit arvioidaan maailmanlaajuisella alustalla käyttämällä ultra-performanssinestekromatografiaa, joka on kytketty kvadrupoli-TOFMS:ään (UPLC-QTOFMS). Kohdennettu alusta perustuu UPLC:hen, joka on kytketty kolminkertaiseen kvadrupoliin MS (UPLC-QqQMS), jotta kvantifioidaan sekä konjugoimattomia että konjugoituja sappihappojen muotoja.

Plasman metaboliittien eroja OGTT:n ja asteitetun suonensisäisen glukoosi-infuusion aikana tutkitaan arvioidakseen tietoa mahdollisesta suoliston säätelystä ja tuloksia verrataan koehenkilöillä, joilla on normaali glukoosinsietokyky, heikentynyt glukoositoleranssi ja tyypin 2 diabetes mellitus.

Merkitys Tämän tutkimuksen odotetut tulokset osoittavat, että suolistolla on tärkeä rooli glukoosin homeostaasissa ja että tämä järjestelmä on säätelemätön tyypin 2 diabeteksessa. Vielä tärkeämpää on, että tunnistetaan uusia tekijöitä, jotka on johdettu tai säännelty suolistosta, jotka säätelevät insuliiniresistenssiä ja glukoositoleranssia, jotka voivat olla mahdollisia kohteita tuleville diabeteslääkkeille.