PINTA:n arvioima glukagonin vaikutus maksan mitokondrioiden hapettumisnopeuteen ihmisellä

Tavoitteet:

Tutkiakseen glukagonin vaikutuksia maksan glukoosi- ja rasva-aineenvaihduntaan in vivo, tässä tutkimuksessa käytetään uutta Positional Isotopomer NMR Tracer Analysis (PINTA) -menetelmää maksan mitokondrioiden hapettumisen ja pyruvaattikarboksylaasivirran määrittämiseksi, mikä on ristiinvalidoitu hereillä. jyrsijät ja ihmiset (Perry et al. Luontoviestintä 2017). Alustavat jyrsijätutkimukset ovat osoittaneet, että glukagoni stimuloi maksansisäistä lipolyysiä InsP3R-I-riippuvaisen prosessin kautta, mikä lisää maksan asetyyli-CoA-pitoisuutta, mikä allosteerisesti aktivoi pyruvaattikarboksylaasiaktiivisuutta ja -virtausta, ja että tämä ilmiö selittää sen akuutin, transkriptiosta riippumattoman vaikutuksen. stimuloida akuutisti maksan glukoneogeneesiä in vivo (julkaisemattomat tulokset). Lisäksi PINTA-analyysiä käyttämällä on osoitettu, että glukagoni stimuloi maksan mitokondrioiden hapettumista kalsiumsignaloinnin kautta hereillä olevilla hiirillä ja että tätä prosessia voidaan hyödyntää lyhytaikaisella jatkuvalla glukagonihoidolla, mikä johtaa kaksinkertaiseen lisääntymiseen maksan mitokondrioiden rasvahapettumisessa. puolestaan ​​johtaa suuriin vähenemiseen maksan steatoosissa ja merkittäviin parannuksiin glukoositoleranssissa maksan insuliiniresistenssin kumoamisen kautta alkoholittoman rasvamaksan runsasrasvaisella ruokitulla rotalla.

Hypoteesi:

1. Fysiologinen nousu plasman glukagonipitoisuuksissa edistää maksan mitokondrioiden hapettumisnopeuksien merkittävää nousua terveillä ihmisillä.
2. Plasman glukagonipitoisuuksien fysiologinen nousu edistää maksan pyruvaattikarboksylaasivirran merkittävää nousua terveillä ihmisillä.
3. Fysiologinen nousu plasman glukagonipitoisuuksissa edistää merkittävästi 13C4-β-hydroksibutyraatin vaihtumisnopeuksien (maksan ketogeneesin) nousua terveillä ihmisillä.

Tutkimuksen suunnittelu – kliininen suunnitelma:

Plasman glukagonin fysiologisen lisääntymisen vaikutuksia maksan mitokondrioiden hapettumisnopeuteen ja pyruvaattikarboksylaasivirtaukseen tutkitaan 12 terveellä osallistujalla (ikä 21-65) käyttämällä paikannus-isotopomeerin NMR-merkkiaineanalyysiä (PINTA) (Perry et al. Luontoviestintä 2017). Lyhyesti maksan mitokondrioiden hapettumisen ja maksan pyruvaattikarboksylaasivirran nopeudet arvioidaan 12 terveellä yön yli paastonneella osallistujalla PINTA:lla kolmen tunnin glukagonin tai suolaliuoksen infuusion jälkeen. Glukagoni-infuusio suunnitellaan nostamaan ääreis- ja porttilaskimon plasman glukagonipitoisuudet 3-4-kertaiseksi. Plasman glukagonin fysiologisen nousun vaikutuksia maksan ketogeneesin nopeuksiin arvioidaan myös käyttämällä 13C4-beetahydroksibutyraatti-infuusiota (Perry et al. Cell Metabolism 2017).

Maksan pyruvaattikarboksylaasi-/sitraattisyntaasivirtauksen nopeudet PINTA:ssa: PINTA tutkii osallistujia (n=12) kahdessa ehdossa: 1) yön yli paaston ja 3 tunnin suolaliuosinfuusion jälkeen (kontrolli), 2) yön yli paaston jälkeen. ja 3 tunnin glukagoni-infuusio. Lyhyesti, perusverinäytteiden keräämisen jälkeen aloitetaan 3 tunnin merkkiaineiden infuusio alla kuvatulla tavalla. Pyruvaattikarboksylaasin ja sitraatin synteesivirtauksen suhteelliset nopeudet arvioidaan käyttämällä jatkuvaa [3-13C]-laktaatin infuusiota ja glukoosin tuotannon nopeudet mitataan käyttämällä [2H7]glukoosin infuusiota (Perry et ai. Luontoviestintä 2017). Maksan ketogeneesin nopeudet mitataan käyttämällä jatkuvaa [3C-β-hydroksibutyraatin infuusiota, kuten aiemmin on kuvattu (Perry et al. Cell Metabolism 2017).

Koko kehon energiankulutus ja hengitysosamäärä arvioidaan epäsuoralla kalorimetrialla.