A 2-es típusú cukorbetegséghez vezető hasnyálmirigy szigetsejt diszfunkció molekuláris és élettani mechanizmusainak meghatározása (DIVA-Exeter)

Bevezetés:

A kutatók a folyamatban lévő genetikai vizsgálatok részeként együttműködő munkatársakkal több genetikai variációt (DNS-változást) azonosítottak, amelyek az inzulin előállításához és feldolgozásához kapcsolódnak, és megpróbálják megérteni, hogy ezek a genetikai változatok miként okoznak különbségeket az emberek inzulintermelési vagy -feldolgozási képességében. Eredményeik jobban megértik, hogyan termeli és dolgozza fel a hasnyálmirigy az inzulint étkezés után, és segít jobban megérteni, hogy egyeseknél miért alakul ki cukorbetegség, míg egyeseknél miért nem, a hasonló mértékű elhízás ellenére. Ez a kérdés nagy közegészségügyi jelentőséggel bír, mert nem valószínű, hogy az elhízás előfordulása drámaian csökkenne a belátható jövőben.

A kutatók azt a hipotézist szeretnék tesztelni, hogy a különböző genetikai variációkat hordozó egyének eltérő képességekkel rendelkeznek az inzulin előállítására vagy feldolgozására. Megvizsgálják e genetikai eltérések következményeit, amikor a hasnyálmirigynek inzulint kell termelnie egy étkezésre vagy az étkezés összetevőire, például cukorra vagy aminosavra válaszul.

Dizájnt tanulni:

Ez egy prospektív „genotípus szerinti toborzás” kohorszvizsgálat, amely több genetikai változat (vagy variánsok kombinációja) szerepét fogja tesztelni 4 éves időszakon keresztül (2014 végétől 2018 végéig). A genetikai variánsokat akkor választják ki, ha komoly bizonyíték van arra, hogy szerepük van a hasnyálmirigyben és az inzulinszekrécióban. Mindegyik genetikai variáns különböző kutató önkénteseket és egy kicsit más tesztkészletet foglal magában. A résztvevőket megvakítják genetikai variáns állapotukra. Néhány genetikai változatot a következő 4 év során azonosítanak, ezért nem lehet eleve meghatározni egy részletes módszertant minden vizsgálandó kohorsz számára. Ez a protokoll ezért az egész vizsgálatra vonatkozó alapprotokoll leírására készült, a függelékekkel pedig a vizsgálaton belüli specifikus kohorszok leírására. Mivel az általános irányítási és etikai kérdések átfogóak, mivel a 4 éves vizsgálati időszak során új genetikai változatokat azonosítanak, a kohorsz-specifikus függelékek jelentős módosításként kerülnek hozzáadásra, ahelyett, hogy az egyes kohorszokat külön etikai kérelemként nyújtanák be. Az egyes kutatói önkéntesek toborzásának és tesztelésének eljárása azonos lesz, kivéve egy komponenst, amelyet a kohorszspecifikus mellékletekben vázolnak fel.

A tanulmány résztvevői:

Az összes résztvevőt az NIHR Exeter Research Facility (Exeter CRF) és/vagy az Oxford Biobank (OBB) által irányított meglévő kutatócsoportokból azonosítják, a toborzást pedig az Exeter CRF és/vagy az Oxfordi Diabetes, Endokrinológiai és Orvostudományi Központ segíti. OCDEM). Az egyének azonosítása az érdeklődésre számot tartó változattal, vagy a nem, az életkor és a BMI megfelelő kontrollként történik. Az összes potenciális résztvevőt „vakítja” az adatkezelő, hogy a vizsgálati csoport ne tudja, melyik résztvevő rendelkezik a változattal, és melyek a kontrollok. A vizsgálatba levélben hívják meg őket, és megkapják a vizsgálati adatlapot és a vizsgálati csoport elérhetőségeit. A vizsgálati csoport egy tagja 2-3 héten belül felveszi velük a kapcsolatot, hogy eldöntse, érdekel-e a részvétel, részletesebb magyarázatot adjon nekik a vizsgálat tartalmáról, és ellenőrizze jogosultságukat. Ha beleegyeznek a részvételbe, szóbeli beleegyezést kell kérni a böjtlátogatáshoz, időpontot egyeztetnek és megerősítenek írásban/e-mailben.

A genetikai variációk azonosítása:

A genetikai tényezők mérése ezeknél az egyéneknél egy folyamatos folyamat, amely rutin laboratóriumi méréseket foglal magában, egyetlen meglévő DNS-mintával, amelyet az önkéntesek az Exeter 10000 Project/OBB-ben való részvételük során biztosítottak. 2014 júniusáig Exeterben 94 genetikai változatot (más néven DNS-változást) mértek 5600 EXTEND önkéntesnél és 800 000 genetikai változatot egy 1700 EXTEND önkéntesből álló alcsoportban. A következő 4 év során a genetikai intézkedéseket kiterjesztik minden résztvevőre (legfeljebb 10 000) és minden változatra (800 000+). Ezek az adatok szükség szerint visszakerülnek az EXTEND/OBB adatbázisba.

Az érdeklődésre számot tartó genetikai variációval rendelkező egyéneket meghívják a részvételre (30-50, a kapcsolódó specifikus tesztek függvényében), valamint hasonló számú, nemre, korra és BMI-vel megegyező kontrollszemélyt, az érdeklődési körök változása nélkül. Az egyezés definíciója az azonos nemű, életkor +/- 1 év és a BMI 1 kgm2 egységen belül, de ezek a tartományok kibővíthetők, ha a szűkebb meghatározásban nem áll rendelkezésre elegendő egyed.

Látogatás menete:

Minden résztvevőt megkérünk, hogy böjtöljön egy éjszakán át (előző este 22 órától), kerülje a megerőltető testmozgást és a dohányzást 24 órával az Exeter CRF/OCDEM reggeli látogatása előtt (kb. 2-4 óra a választott teszttől függően). A résztvevőknek írásos hozzájárulási űrlapot kell aláírniuk minden adatgyűjtés vagy vizsgálat előtt. Azokat a betegeket, akik nem képesek beleegyezni, nem vesznek fel. A résztvevők lehetőséget kapnak arra, hogy felvegyék a kapcsolatot a kutatócsoport egyik tagjával, hogy igény szerint részletesebben megvitassák a projektet. Minden résztvevőt tájékoztatnak a vizsgálat természetéről és céljáról, követelményeiről és lehetséges veszélyeiről, valamint jogairól, hogy bármikor kiléphessenek a vizsgálatból, a jövőbeni klinikai ellátás sérelme és veszélye nélkül.

Minden résztvevő alapadatgyűjtésen, méréseken megy keresztül, és éheztetett és stimulált vérmintákat ad. A résztvevők egy csoportját felkérhetik, hogy térjen vissza egy második látogatásra, hogy alávessenek egy további tesztet az összehasonlító mérések érdekében. A teszt kiválasztása a vizsgált genetikai variációtól függ – részletezve a kohorszspecifikus függelékekben.

Alapadatgyűjtés, mérések és minták minden résztvevő számára – kb. 1 óra antropometria: az adatokat, beleértve a magasságot (m), a súlyt (kg), a derékbőséget (cm) és a csípőkörfogatot (cm) rögzítik.

Orvosi előzmény: beleértve az aktuális gyógyszereket és az életmóddal kapcsolatos információkat (dohányzás/alkohol).

BOD POD: A résztvevőket felkérjük, hogy zsírtömegüket BOD POD segítségével mérjék meg. Ez a nem invazív technika a zsírtömeg pontosabb mérését biztosítja a bioimpedencia mérésekhez vagy a magasság és a súly mértékéhez képest. Azokat a résztvevőket, akik leiratkoznak ebből a tesztből, nem zárják ki a vizsgálatból.

A testösszetételre vonatkozó részletes méréseket a testösszetétel-követő rendszer segítségével érheti el. Ez röviden egy BOD POD gépet, elektronikus mérlegeket és egy számítógépet foglal magában. A testdenzitometria (tömeg- és térfogatmérés) elveit használja a résztvevő zsír- és zsírmentes tömegének százalékos és abszolút mennyiségének kiszámításához. A résztvevőknek minimális ruházatot kell viselniük (pl. úszóruha) és egy testhezálló úszókalap. Az elektromos mérlegen állnak, hogy rögzítsék a súlyukat, amelyet aztán a BOD POD kalibrálnak. A résztvevőket arra kérik, hogy egyszerre legfeljebb 1 percig üljenek a BOD POD-ban (maximum 3 alkalommal). A számítógép ezután elemzi és generálja az eredményeket.

Vérminták:

Egy kis kanült (vékony műanyag csövet) helyeznek be a vénába, a szokásos klinikai gyakorlatot követve, hogy minimalizálják az ismételt vérmintavételből eredő esetleges sérüléseket.

Éhgyomorra mintákat vesznek az alapszint mérésekhez (beleértve a rutin glükóz- és lipidméréseket), a DNS-hez, a plazmához és a szérumhoz, a tároláshoz és a jövőbeni szakaszos elemzéshez, beleértve a glükóz és inzulin és egyéb fontos markerek mérését.

Minden résztvevőtől stimulált vérmintát vesznek. A stimuláló szer megválasztása a vizsgált specifikus genetikai variációtól függ. A tesztidőszak végén a kanült eltávolítják, és a résztvevőt reggelivel/frissítővel kínálják.

Az érdeklődésre számot tartó genotípusok meghatározása és a látogatás(ok) részletei a protokoll kohorsz-specifikus mellékleteiben találhatók. Az alapadatgyűjtésen, a méréseken és az éheztetett mintákon kívül minden kohorsz legfeljebb kettőt végez az alábbiakban ismertetett tesztek közül.

V: Glükóz-potenciált arginin-indukált inzulinszekréció (GPAIS) - kb. 1½ óra Indoklás. Ez a teszt elsősorban a résztvevő béta-sejtjeinek maximális inzulinszekréciós kapacitásának tesztelésére szolgál. Ez biztosítja a béta-sejttömeg számára elérhető legjobb helyettesítőt, szemben a béta-sejtek működésével (Kahn 2008), és ezért segít jobban megérteni azokat a mechanizmusokat, amelyek szerint a kiválasztott genetikai változatok hogyan befolyásolják a cukorbetegség kockázatát. A közelmúltban kimutatták, hogy jól korrelál a pancreatectomiát követően hasnyálmirigy-gyulladásos betegekbe átültetett (autológ) szigetek számával. Kutyákban és főemlősökben jól korrelál a %-os béta-sejt tömeggel (áttekintve a Kahn 3-ban). A teszt azon a jól leírt (Kahn 2008; Larsson és Ahren 1998) elven alapul, miszerint a nem glükózszekréciót fokozó anyagok, például az arginin aminosav, nagyobb inzulinválaszt váltanak ki, ha a magas glükózszint fokozza, és a kombinált inger jön létre. közel maximális béta-sejt válasz.

A GPAIS teszt 5 szakaszból áll:

1. Beállít. Az intravénás katétert mindkét karon az antecubitalis vénákba vezetik be. Az egyik kar glükóz/aminosav infúzióra, a másik kar pedig időszakos mintavételre szolgál. A vércukorkoncentrációt rendszeres YSI-mérésekkel ellenőrzik a vizsgálat során.
2. AIRarg (akut inzulinválasz argininre). A kiindulási mintákat -2 és -0 perckor veszik. Ezután 45 másodpercig intravénásan adják be az arginin-hidroklorid maximálisan stimuláló bolus adagját (5 g). A mintákat +2, +3, +4 és +5 perckor veszik.
3. Akut inzulinválasz intravénás glükózra (az intravénás glükózra adott akut inzulinválasz nem érvényesített mértéke AIRglucose). Ezután egy nagy sebességű (900 ml/óra) 20%-os glükóz infúziót indítanak el 10-25 percen keresztül (410 ml összmennyiségig). A mintákat -5, -2 perccel (a nagy sebességű infúzió megkezdése előtt), majd 2 perces időközönként 10 percen keresztül gyűjtik a glükóz infúzió megkezdése után.
4. AIRMAXarg. Amikor a glükózszint elérte a 20 mmol/l-t (vagy maximum 25 perc elteltével), ismétlődő alapmintát vesznek, a glükóz infúziót 300 ml/órára csökkentik, és egy második arginin-hidroklorid (5 g) bólust fecskendeznek be, majd az utolsó + 2, +3, +4 és +5 perces minták.
5. A glükóz és az inzulin helyreállítása és monitorozása, amikor a résztvevők glükózszintje visszatér az alapértékre. Az AIRMAXarg teszt befejezése után 50 percen keresztül 10 percenként glükóz- és inzulinmintákat vesznek, hogy nyomon kövessék a résztvevő gyógyulását és mérni lehessen az inzulinérzékenységet. A vércukorszintet rendszeres YSI mérésekkel ellenőrzik, amíg a résztvevő vércukorszintje vissza nem tér a biztonságos szintre. Ezen időszak végén a résztvevő könnyű ebédet kap.

Minták: minden időpontban megmérik az inzulint és a glükózt. A tartalék alikvot részeket elmentik és -80 oC-on tárolják esetleges további elemzésekhez, mint például a glukagon és a C-peptid.

B: Intravénás glükóz tolerancia teszt (IGTT aka IVGTT) - kb. 30 perc Indoklás. Ez a teszt az első fázisú inzulinszekréció elfogadott, standard mérése, amely nem foglalja magában az orális glükóz kihívás neurohormonális (inkretin) és abszorpciós hatásait.

C: Orális glükóz tolerancia teszt (OGTT) - kb. 2,5 óra Indoklás. Ez a teszt az orális glükóz kihívás inzulinszekréciójának és abszorpciós hatásának elfogadott, standard mérése.

D: Székletminta a széklet elasztázméréséhez Indoklás. Ez próbára teszi azt a hipotézist, hogy a genetikai polimorfizmus a hasnyálmirigy endokrin funkciója mellett az exokrin hasnyálmirigy működését is befolyásolhatja.

A résztvevő megkapja a mintatartó edényt, az előre kifizetett párnázott borítékot, a szállítótartályt, valamint a székletminta gyűjtésére és elemzésre történő feladására vonatkozó utasításokat. A székletminta biztosítása nem kötelező, és nem elengedhetetlen a vizsgálatba való bevonáshoz.