Glukagonin glukoosiaineenvaihdunnan säätely
Incretin Action fysiologiassa ja diabeteksessa
Glukagoni on 30 aminohapon peptidihormoni, jota tuotetaan yksinomaan haiman saarekkeiden alfa-soluissa. Glukagoni sitoutuu G-proteiiniin kytkettyyn reseptoriin ja aktivoi solunsisäistä signalointia lisäämällä syklisen AMP:n synteesiä adenylaattisyklaasilla. Glukagonireseptoria ilmentävät selvimmin hepatosyytit, ja glukagonin pääasiallinen toiminta on stimuloida maksan glukoosituotantoa lisäämällä glykogenolyysiä ja glukoneogeneesiä. Laaja määrä kirjallisuutta tukee glukagonin fysiologisia vaikutuksia verensokerin paastotason ylläpitämiseen ja hypoglykemian vastasäätelyyn, ja nykyinen näkemys glukoosiaineenvaihdunnasta on, että insuliinilla ja glukagonilla on vastakkaisia ja toisiaan tasapainottavia vaikutuksia glykemiaan. On kuitenkin jo pitkään ymmärretty, että glukagoni itse asiassa stimuloi insuliinin eritystä ja saareke-p-solut ekspressoivat glukagonireseptoria ja vastaavat sen aktivaatioon lisäämällä cAMP:tä.
Tehokkain ärsyke glukagonin vapautumiselle on hypoglykemia ja sekä alhainen glukoosi per sé että sympaattisen hermoston aktiivisuus ovat tehokkaita alfa-solun aktivaattoreita. Kuitenkin glukagonia stimuloi myös verenkierron aminohappojen nousu, mukaan lukien proteiinia sisältävien aterioiden jälkeen; Tämä asetus on sellainen, jossa glukagonin vapautuminen kohonneen glykemian aikana voi edistää aterian jälkeistä insuliinin eritystä. Itse asiassa olemme osoittaneet, että normaaleilla hiirillä, joille on ruiskutettu glukagonia paaston aikana (BG 75 mg/dl), verensokeri nousee nopeasti, kun taas hiirillä, joille on annettu glukagonia ruokinnan aikana (BG 150 mg/dl), insuliinin tuotanto kolminkertaistuu ja niillä on glykemian lasku. Lisäksi eristetyillä hiiren ja ihmisen saarekkeilla tehdyissä tutkimuksissa olemme osoittaneet, että glukagoni stimuloi insuliinin vapautumista aktivoimalla sekä glukagoni- että GLP-1-reseptoreita. Tämän intuitiivisen vastaisen havainnon ovat raportoineet useat muut ryhmät sekä meidän.
Tässä ehdotetuissa tutkimuksissa haluamme laajentaa uudet havainnot ihmisiin. Mahdollisuus, että glukagoni toimii ruokitussa tilassa ja edistää insuliinin eritystä ja glukoosin hävittämistä, muuttaisi sekä terveiden että diabeetikkojen tämänhetkisiä näkemyksiä fysiologiasta. Lisäksi, koska yksi lupaavimmista lääkekehityksen alueista on useiden reseptoreiden (GLP-1 + glukagoni, GLP-1 + GIP + glukagoni) aktivoivien peptidien luominen, tutkimustemme tuloksilla on potentiaalisia vaikutuksia myös terapiaan.
Tutkimuksen yleiskatsaus
Yksityiskohtainen kuvaus
Koehenkilöillä on seulontakäynti historian, lääkkeiden käytön ja verikokeen selvittämiseksi; kelpuutetuille tarjotaan osallistumista. Koehenkilöitä neuvotaan nauttimaan tavallista ruokavaliotaan, joka sisältää vähintään 200 g hiilihydraattia, ja olemaan harjoittamatta raskasta fyysistä toimintaa tutkimusta edeltävien 3 päivän aikana. Yön paaston jälkeen he esittäytyvät CRU:lle Stedman-rakennuksessa Center for Living -kampuksella ja laittavat suonensisäiset katetrit molempiin käsivarsiin, toinen testiaineiden infuusiota varten ja toinen verinäytteitä varten; näytteenottovartta lämmitetään lämmitystyynyllä laskimoiden verenkierron parantamiseksi. Kaikki tutkimukset alkavat useiden perusnäytteiden poistamisen jälkeen pidemmän ajanjakson aikana:
- Glukagonin infuusio paasto- ja hyperglykeemisillä henkilöillä: annoksen löytäminen. Koehenkilöt saavat porrastettuja annoksia suonensisäistä glukagonia 12–14 tunnin paaston jälkeen. Annokset alkavat 10 ng/kg/min ja niitä nostetaan 50 ja 100 ng/kg/min 30 minuutin välein. Glukoosipitoisuudet mitataan sängyn vieressä YSI-glukoosianalysaattorilla. Plasmanäytteet kerätään 10 minuutin välein insuliinin, C-peptidin ja glukagonin määritystä varten. Nämä pilottitutkimukset antavat käsityksen maksan glukoosin tuotannon (paastotutkimus) ja insuliinin erityksen (glukoosi-infuusiotutkimus) suhteellisesta herkkyydestä glukagonille. Näihin tutkimuksiin osallistuu enintään 10 vapaaehtoista.
- Glykemian vaikutukset glukagonin stimuloiman maksan glukoosin tuotannon (HGP) ja insuliinin erittymisen välittäjänä. Suonensisäisten katetrien asettamisen jälkeen koehenkilöille infusoidaan suolaliuosta merkkiannoksella deuteroitua glukoosia jäljellä olevan 300 minuutin ajan. [6, 6]2H2-glukoosi aloitetaan 4 mg/kg boluksena 5 minuutin aikana, mitä seuraa jatkuva infuusio 0,020-0,4 mg/kg/min. Kahden tunnin tasapainotusjakson jälkeen glukoosipoolin merkitsemiseksi koehenkilöillä on A) suolaliuos-infuusio, B) hyperglykeeminen puristin aloitus, C) eksendiini-(9-39) 750 pmol/kg/min ja hyperglykeeminen puristin. Puristin luodaan infuusiona 20-prosenttista dekstroosiliuosta, joka on rikastettu 2-prosenttiseksi deuteroidulla glukoosilla. Infuusionopeus aloitetaan nopeudella 30 mg/kg/h ja sitä säädetään 5 minuutin välein, kunnes verensokeri saavuttaa ~150 mg/dl; infuusiota säädetään tämän jälkeen tämän glykemiatason ylläpitämiseksi. Verinäytteitä otetaan 10 minuutin välein koko tutkimuksen ajan mittaamaan: rikastuminen [6, 6]2H2-glukoosilla, insuliinilla, glukagonilla ja C-peptidillä. 120 minuutin jälkeen A) pelkkä merkkiaine, B) hyperglykemia tai C) eksendiini-9 plus hyperglykemia, kohteet saavat glukagonia infuusiona 10-100 ng/kg/min 30 tai 60 minuutin ajan.
Näiden kokeiden ensisijaiset tulosmuuttujat ovat HGP ja insuliinin eritys. Testattava hypoteesi on, että paastoglukoositasoilla annettu glukagoni aiheuttaa nopean HGP:n ja veren glukoosin nousun (50-150 mg/dl perusarvoon verrattuna) ja insuliinierityksen toissijaisen nousun, joka seuraa glykemian muutosta; ja että lievässä hyperglykemiassa annettu glukagoni stimuloi välittömästi insuliinin eritystä ja rajoittaa HGP:n vastetta. Protokolla ja tulosennusteet on kuvattu alla.
Opintotyyppi
Ilmoittautuminen (Todellinen)
Vaihe
- Vaihe 1
Yhteystiedot ja paikat
Opiskelupaikat
-
-
North Carolina
-
Durham, North Carolina, Yhdysvallat, 27705
- Duke Center for Living
-
-
Osallistumiskriteerit
Kelpoisuusvaatimukset
Opintokelpoiset iät
Hyväksyy terveitä vapaaehtoisia
Sukupuolet, jotka voivat opiskella
Kuvaus
Sisällyttämiskriteerit:
- Terveet, paastoglukoosiarvot ≤ 95 mg/dl tai A1c ≤ 5,9 %, eikä ensimmäisen asteen perheenjäseniä, joilla on T2DM.
Poissulkemiskriteerit:
- Aktiiviset tarttuvat, pahanlaatuiset tai tulehdukselliset tilat; epästabiili angina pectoris tai kompensoimaton sydämen vajaatoiminta; keuhkosairaudet mukaan lukien COPD ja astma; malabsorptiivinen GI-sairaus; merkittävä maksasairaus; munuaisten vajaatoiminta (eGFR < 60 ml/kg/min); anemia (hematokriitti < 34 %); raskaus; ja hallitsematon verenpaine. Koehenkilöt suljetaan pois, jos he tarvitsevat päivittäisiä lääkkeitä, jotka muuttavat glukoosiaineenvaihduntaa tai ruoansulatuskanavan toimintaa (glukokortikoidit, psykotrooppiset aineet, huumeet, metoklopramidi).
Opintosuunnitelma
Miten tutkimus on suunniteltu?
Suunnittelun yksityiskohdat
- Ensisijainen käyttötarkoitus: Perustiede
- Jako: Satunnaistettu
- Inventiomalli: Crossover-tehtävä
- Naamiointi: Ei mitään (avoin tarra)
Aseet ja interventiot
Osallistujaryhmä / Arm |
Interventio / Hoito |
|---|---|
|
Kokeellinen: Glukagoni perusglykemiassa
Koehenkilöt esiintyvät yön yli paaston jälkeen, ja hetkellä 0 deuteroidun glukoosin infuusio aloitetaan ja sitä jatketaan 5 tunnin tutkimuksen loppuosan ajan (4 mg/kg bolus, jota seuraa 0,04 mg/kg/min infuusio).
Verinäytteet otetaan 10 minuutin välein koko tutkimuksen ajan substraattien ja hormonien mittaamiseksi.
Ajankohtana 240 aloitetaan glukagonin (10-100 ng.kg.min) suonensisäinen infuusio ja sitä jatketaan 30 tai 60 minuuttia.
|
Laskimonsisäinen glukagonin infuusio paaston tai kohonneen glykemian yhteydessä.
GLP-1-reseptorin esto hyperglykemian aikana glukagonin kanssa ja ilman.
Muut nimet:
|
|
Kokeellinen: Glukagoni hyperglykemiassa
Koehenkilöt esiintyvät yön yli paaston jälkeen, ja hetkellä 0 deuteroidun glukoosin infuusio aloitetaan ja sitä jatketaan 5 tunnin tutkimuksen loppuosan ajan (4 mg/kg bolus, jota seuraa 0,04 mg/kg/min infuusio).
Verinäytteet otetaan 10 minuutin välein koko tutkimuksen ajan substraattien ja hormonien mittaamiseksi.
Ajankohtana 120 käynnistetään 20-prosenttisen glukoosin infuusio, joka on leimattu 2-prosenttiseksi deuteroidulla glukoosilla, ja se säädetään nostamaan verensokeri 8,3 mM:iin tutkimuksen loppuajaksi.
Ajankohtana 240 aloitetaan glukagonin (10-100 ng.kg.min) suonensisäinen infuusio ja sitä jatketaan 30 tai 60 minuuttia.
|
Laskimonsisäinen glukagonin infuusio paaston tai kohonneen glykemian yhteydessä.
GLP-1-reseptorin esto hyperglykemian aikana glukagonin kanssa ja ilman.
Muut nimet:
|
|
Kokeellinen: Glukagoni hyperglykemiassa GLP-1R-salpauksella
Koehenkilöt esiintyvät yön yli paaston jälkeen, ja hetkellä 0 deuteroidun glukoosin infuusio aloitetaan ja sitä jatketaan 5 tunnin tutkimuksen loppuosan ajan (4 mg/kg bolus, jota seuraa 0,04 mg/kg/min infuusio).
Verinäytteet otetaan 10 minuutin välein koko tutkimuksen ajan substraattien ja hormonien mittaamiseksi.
Ajanhetkellä 120 käynnistetään 20-prosenttisen glukoosin infuusio, joka on leimattu 2-prosenttiseksi deuteroidulla glukoosilla, ja se säädetään nostamaan verensokeri 8,3 mM:iin tutkimuksen loppuajaksi; samanaikaisesti eksendiini-(9-39) infusoidaan 750 pmol/kg/min, myös loput 180 minuuttia.
Ajankohtana 240 aloitetaan glukagonin (10-100 ng.kg.min) suonensisäinen infuusio ja sitä jatketaan 30 tai 60 minuuttia.
|
Laskimonsisäinen glukagonin infuusio paaston tai kohonneen glykemian yhteydessä.
GLP-1-reseptorin esto hyperglykemian aikana glukagonin kanssa ja ilman.
Muut nimet:
|
Mitä tutkimuksessa mitataan?
Ensisijaiset tulostoimenpiteet
Tulosmittaus |
Toimenpiteen kuvaus |
Aikaikkuna |
|---|---|---|
|
Muutos insuliinin erittymisessä
Aikaikkuna: ennen ja jälkeen glukagonin annon, enintään 1 tunti
|
Johdettu plasman insuliini- ja C-peptidipitoisuuksista
|
ennen ja jälkeen glukagonin annon, enintään 1 tunti
|
|
maksan glukoosin tuotanto
Aikaikkuna: ennen ja jälkeen glukagonin annon, enintään 1 tunti
|
Saatu isotooppilaimennuksesta, joka perustuu deuteroituun glukoosirikastukseen
|
ennen ja jälkeen glukagonin annon, enintään 1 tunti
|
Toissijaiset tulostoimenpiteet
Tulosmittaus |
Toimenpiteen kuvaus |
Aikaikkuna |
|---|---|---|
|
Muutos glukagonipitoisuuksissa
Aikaikkuna: ennen ja jälkeen glukagonin annon, enintään 1 tunti
|
Plasman pitoisuuksien määritys
|
ennen ja jälkeen glukagonin annon, enintään 1 tunti
|
|
Muutos beeta-hydroksibutyraattipitoisuuksissa
Aikaikkuna: ennen ja jälkeen glukagonin annon, enintään 1 tunti
|
Plasman pitoisuuksien määritys
|
ennen ja jälkeen glukagonin annon, enintään 1 tunti
|
Yhteistyökumppanit ja tutkijat
Sponsori
Yhteistyökumppanit
Tutkijat
- Päätutkija: David D'Alessio, MD, Duke University
Opintojen ennätyspäivät
Opi tärkeimmät päivämäärät
Opiskelun aloitus (Todellinen)
Ensisijainen valmistuminen (Todellinen)
Opintojen valmistuminen (Todellinen)
Opintoihin ilmoittautumispäivät
Ensimmäinen lähetetty
Ensimmäinen toimitettu, joka täytti QC-kriteerit
Ensimmäinen Lähetetty (Todellinen)
Tutkimustietojen päivitykset
Viimeisin päivitys julkaistu (Todellinen)
Viimeisin lähetetty päivitys, joka täytti QC-kriteerit
Viimeksi vahvistettu
Lisää tietoa
Tähän tutkimukseen liittyvät termit
Muita asiaankuuluvia MeSH-ehtoja
Muut tutkimustunnusnumerot
- Pro00065698_1
- R01DK101991 (Yhdysvaltain NIH-apuraha/sopimus)
Yksittäisten osallistujien tietojen suunnitelma (IPD)
Aiotko jakaa yksittäisten osallistujien tietoja (IPD)?
Lääke- ja laitetiedot, tutkimusasiakirjat
Tutkii yhdysvaltalaista FDA sääntelemää lääkevalmistetta
Tutkii yhdysvaltalaista FDA sääntelemää laitetuotetta
Nämä tiedot haettiin suoraan verkkosivustolta clinicaltrials.gov ilman muutoksia. Jos sinulla on pyyntöjä muuttaa, poistaa tai päivittää tutkimustietojasi, ota yhteyttä register@clinicaltrials.gov. Heti kun muutos on otettu käyttöön osoitteessa clinicaltrials.gov, se päivitetään automaattisesti myös verkkosivustollemme .