Jaksottaisen hypoksian vaikutus glukoositasapainoon

Viimeisen 100 vuoden ajan sydän- ja verisuonisairaudet ovat olleet johtava kuolinsyy Yhdysvalloissa. Väestön ikääntyminen, lisääntyvä liikalihavuus ja istuvat elämäntavat lisäävät tyypin 2 diabeteksen ilmaantuvuutta, joka on yksi tärkeimmistä sydän- ja verisuonisairauksien muuttuvista riskitekijöistä. Nyt ennustetaan, että yksi kolmesta aikuisesta sairastuu diabetekseen vuoteen 2050 mennessä, mikä tarkoittaa, että suurella osalla väestöstä tulee suuri riski sairastua sydän- ja verisuonitauteihin, jotka ovat yleisin kuolinsyy tyypin 2 diabetesta sairastavilla potilailla. Vaikka liikunta vähentää insuliiniresistenssiä ja tyypin 2 diabetekseen liittyviä kohonneita glukoositasoja, vain 28 % diabeetikoista täyttää fyysistä aktiivisuutta koskevat suositukset. Siten yleistavoitteemme on tunnistaa vaihtoehtoinen, ei-lääkehoito, joka ehkäisee tyypin 2 diabeteksen kehittymistä esidiabeteksesta kärsivillä henkilöillä ja hoitaa insuliiniresistenssiä ja hyperglykemiaa potilailla, joilla on jo diagnosoitu tyypin 2 diabetes.

Fysiologian Nobel-palkinto myönnettiin äskettäin tutkijoille, jotka loivat perustan ymmärryksellemme siitä, kuinka vaihtelevat happitasot vaikuttavat solujen aineenvaihduntaan, mikä tasoitti tietä lupaaville uusille sairauksien torjuntastrategioihin. Alhaisten happipitoisuuksien hengittäminen eli hypoksia stimuloi glukoosin ottoa luustolihaksissa 5'-adenosiinimonofosfaattiaktivoidun proteiinikinaasin (AMPK) kautta, joka on sama signaalireitti kuin lihasten supistuminen, joka toimii insuliinin vaikutuksista riippumatta. Siten tyypin 2 diabetespotilaat altistettiin joko normoksialle tai 60 minuutin jatkuvalle hypoksialle (hengitetyn hapen osuus ~0,15, valtimoiden happisaturaatio 92 %) välittömästi ennen 4 tunnin laskimonsisäisen glukoositoleranssitestin suorittamista. Hypoksia alensi veren glukoositasoja eikä vaikuttanut insuliinikonsentraatioihin, joten parantuneen glykeemisen hallinnan oletettiin johtuneen AMPK-reitin aktivoitumisesta yhdessä parantuneen insuliiniherkkyyden kanssa. Samalla tavalla kerta-altistuminen ajoittaiselle hypoksialle, joka koostui 6 minuutin hengitetyn hapen osuudella 0,13 vuorotellen 6 minuutin normoksian kanssa 1 tunnin ajan, paransi tyypin 2 diabetesta sairastavien potilaiden glukoositasapainoa. Tarkemmin sanottuna glukoositasoissa oli suurempi lasku mitattuna välittömästi ajoittaisen hypoksian jälkeen, ja aterian jälkeinen glukoositasojen nousu vaimeni ajoittaisen hypoksian jälkeen verrattuna lumelääketilaan. Glukoositasojen laskua havaittiin myös yksittäisen ajoittaisen hypoksian jälkeen, joka koostui lyhyistä desaturaatio- ja uudelleenkyllästysjaksoista 80 %:n valtimohappisaturaation ylläpitämiseksi noin 70 minuutin ajan ylipainoisilla ja liikalihavilla yksilöillä, joiden glukoositasot olivat normaalit.

Tämän tutkimusprojektin erityinen tavoite on selvittää, vaimentaako altistuminen ajoittaiselle hypoksialle suun glukoositoleranssitestin aikana glukoosipitoisuuden nousua terveillä henkilöillä, esidiabeteksilla ja tyypin 2 diabetesta sairastavilla potilailla. Oletuksena on, että altistuminen ajoittaiselle hypoksialle vaimentaa glukoositasojen nousua vasteena suun kautta suoritettavaan glukoositoleranssitestiin terveillä yksilöillä, yksilöillä, joilla on esidiabetes ja potilailla, joilla on tyypin 2 diabetes.