Az ataxiás-telangiectasias egyének válasza a metforminra és a pioglitazonra (RAMP)

A metformin egy gyakran felírt gyógyszer, amelyet a 2-es típusú diabétesz mellitusz (T2DM) első vonalbeli orvosi kezelésében alkalmaznak, de nem cukorbetegeknél policisztás petefészek-szindróma (PCOS) miatt is. Világszerte több mint 120 millió embernek írnak fel metformint. Ennek ellenére hatásmechanizmusa nem teljesen ismert. A metformin toleranciája és válaszreakciója egyaránt nagymértékben változik betegenként, és rávilágít a gyógyszer farmakokinetikájának és dinamikájának további kutatására.

Cukorbetegségkutatókból álló csapatként csoportunkat a cukorbetegség gyógyszeres válaszreakciójának genetikája érdekelte. A csoportunk tagjai által végzett Genome Wide Association Study az ATM gént hordozó lókuszt a metformin válasz lehetséges kapcsolataként emelte ki. Ezt a tanulmányt ennek a kapcsolatnak a klinikai vizsgálatára terveztük. Ezzel reméljük, hogy irányítani tudjuk a cukorbetegség kezelését az Ataxia Telangiectasia nevű állapotban.

Az ATM (Ataxia Telangiectasia Mutated) egy gén, amely részt vesz a DNS-javításban – ennek a génnek a homozigóta recesszív mutációi Ataxia Telangiectasia (A-T) kialakulását okozzák, amely kisagyi ataxiával, okuláris telangiectasia és limfoproliferatív rákos megbetegedésekkel jár. Az A-T előfordulása 40 000 élveszületésből 1 és 100 000 élveszületésből 1 között van, bár ez drámaian megnövekszik a rokon szülők esetében. Érdekes módon az A-T-t az inzulinrezisztenciával is összefüggésbe hozták. Ebben a betegcsoportban mind a "zsírmáj"-t, mind a cukorbetegséget dokumentálták, de kevés kutatás folyik az A-T és ezen állapotok közötti kapcsolatról. Körülbelül 100 emberből 1 hordozója az ATM gén funkcióvesztési mutációjának, ami az ischaemiás szívbetegség és bizonyos rákos megbetegedések fokozott kockázatával jár.

Számos tanulmányt végeztek az ATM-hiányról egérmodellben. Az Atm -/- egerek korai rendellenességet mutatnak a glükóz-stimulált inzulinfelszabadulásban, és később hiperglikémia és inzulinrezisztencia alakul ki[1]. A Dundee Egyetem McCrimmon csoportjának publikálatlan adatai azt sugallják, hogy az ATM-hiány miatt heterozigóta egerek csökkentették az éhomi glükózszintet, de a metformin hatására jelentős javulást mutattak az éhomi glükózszintben. A Cell Reports dokumentum, amely az ATM-hiány egérmodelljét részletezi, inzulinrezisztenciát mutat be ATM-hiányos egerekben, lipodisztrófiás fenotípussal[2]. Ezt a fenotípust (a bőr alatti zsír hiánya és a megnövekedett zsigeri zsír) a metformin és a tiazolidindion (TZD) használata gyengítette.

A Dundee Egyetem Pearson csoportja által közzétett kis tanulmány, amely az orális glükóz tolerancia tesztek (OGTT) adatait hasonlította össze A-T betegek és egészséges egyének esetében, megerősítette az inzulinrezisztencia növekedését az A-T betegekben[3]. Amint fentebb említettük, egy genomra kiterjedő asszociációs vizsgálat, amelyet szintén a Pearson-csoport végzett, kiemeli az ATM-lókuszt, mint a metforminválasz potenciális genetikai kapcsolatát [4, 5]. Az egérmodellek és a genetikai vizsgálatokból származó információk alapján ennek a tanulmánynak az a célja, hogy felmérje az inzulinrezisztenciát ebben az AT-betegcsoportban, és megértse, hogyan reagálnak az inzulinrezisztencia/diabétesz kezelésére általánosan használt gyógyszerekre.

Megvizsgálják az ATM és a metformin válasz közötti lehetséges genetikai kapcsolatot. A genetikai vizsgálatokból egyelőre nem világos, hogy az ATM-hiány hogyan befolyásolja az egyén metforminválaszát – nagyobb vagy kisebb a válasza, mint az általános populációé? Hasonlóképpen ennek a válasznak a mértékét sem számszerűsítették. Anekdotikus beszámolók érkeznek olyan A-T-ben szenvedő betegekről, akiknek a glikémiás kontrollja jelentős javulást mutatott a metformin használatával. Az egérmodell-vizsgálatok a metforminra adott fokozott válaszreakciót jeleztek heterozigóta ATM-hiányos egerekben.

A tanulmány az A-T-ben szenvedő egyének TZD-kre adott válaszát is vizsgálja. Az A-T egérmodelljének tanulmányozása kimutatta a TZD pioglitazonra adott választ. Megjegyzendő, hogy a pioglitazont ma már engedély nélkül használják nem cukorbetegeknél az alkoholmentes zsírmájbetegség (NAFLD) kezelésére [6, 7], ezért tudjuk, hogy nem cukorbetegek körében is biztonságos a használata.

Ez a tanulmány felméri az ATM-hiány hatását a metformin- és pioglitazon-válaszra emberekben, az A-T-ben szenvedő betegek vizsgálatával, és összehasonlítja válaszukat egy megfelelő kontrollcsoportéval.

Ez a tanulmány nem cukorbeteg egyéneket – 15 esetet (A-T-s betegek) vs. 15 éves korú és nemű kontrollcsoporttal – fog toborozni egy keresztezett elrendezésben. A résztvevők 18-30 évesek lesznek. Ez a korcsoport a legreálisabb a "klasszikus" betegek felvételére, szemben az "enyhe" A-T változattal, mivel a klasszikus A-T betegek ritkán élik túl a 30-as éveiket. Az A-T más enyhébb formáiban szenvedő egyének kizárása kimutathatóbb különbséget biztosít a két kohorsz között. A résztvevők fehér európai származásúak lesznek, mivel ez szűkíti az egyedek közötti genetikai különbségeket. Az etnikai származás is hatással van az egyén inzulinrezisztenciájára, ezért minden résztvevőnek azonos nemzetiségűnek kell lennie.

A vizsgálat két, egyenként nyolc hétig tartó kezelési periódusból áll, amelyeket egy egyhetes kimosási időszak választ el. A kezdeti kezelést metforminnal kell végezni, napi kétszer 1000 mg-ra titrálva. A második kezelés a pioglitazon napi egyszeri 30 mg-ra titrált.

A vizsgálat összesen körülbelül 17 hétig tart, és három látogatást foglal magában a dundee-i Ninewells kórház Klinikai Kutatóközpontjában. Az első látogatás lesz a leghosszabb, 1,5 napig tart, a másik két látogatás egy teljes napig tart, előző nap egy rövid, 30 perces előkészítő látogatással.

Több módszert is alkalmaznak az ATM, a cukorbetegség és a gyógyszeres válasz közötti kapcsolat vizsgálatára:

• Kettős nyomjelző vegyes étkezési tesztek indirekt kalorimetriával (lásd a Tracer Studies SOP-t)
• MRI (lásd MRI SOP)
• Vér- és vizeletmintavétel (lásd a Mintavételi SOP-t)
• Zsírbiopszia (lásd zsírbiopszia SOP)

Összefoglalva, minden egyénnek három nyomjelző vizsgálata lesz: egy kezdeti vizsgálat a kiinduláskor; egy második nyolc hét metformin után; és egy utolsó nyomjelző vizsgálat a TZD nyolc hete után, a pioglitazon. A nyomkövető vizsgálatok a vizsgálat előtti este standardizált étkezést és az előkészítés során éjféltől tartó koplalást foglalnak magukban. A vizsgálat előtt 24 órával nem szabad alkoholt fogyasztani. A nyomjelző vizsgálat napján két kanült helyeznek be, egyet mindkét alkarba. Egy kanült használnak egy stabil glükóz nyomkövető [6,6-2H2] infúziójához a nyolc órás vizsgálat során. Az infúzió beadása után két óra elteltével a résztvevőt [U-13C] glükózt tartalmazó vegyes étellel etetik (stabil). A résztvevőt további hat órán keresztül figyelik, miközben a [6,6-2H2] glükóz infúzió folytatódik. A nyomjelző vizsgálat során a második kanülből több időpontban vért vesznek, hogy mérhető legyen a glükóz (beleértve a nyomjelzőket), az inzulin, a C-peptid, a glukagon, a glukagonszerű peptid 1 (GLP-1) és nem észterezett zsírsavak (NEFA-k). A nyomjelző vizsgálat során összesen 150 ml vért vesznek. A vizelet gyűjtése két fázisban történik (étkezés előtt és után) a nyomjelző vizsgálat során, a glükózkiválasztás mérésére. Közvetett kalorimetriát alkalmazunk húszperces epizódokon keresztül, több időpontban a szubsztrát felhasználásának mérésére a vizsgálat során. Ez azt jelenti, hogy a résztvevő könnyű "kapulyát" visel, és átlátszó napellenzővel rendelkezik. Mindezek a mérések lehetővé teszik számunkra, hogy modellezzük a glükóz fluxust a résztvevőben, és kiszámítsuk az inzulinérzékenységi indexeket. A két antihiperglikémiás szerrel végzett nyomjelző vizsgálatok megismétlése lehetővé teszi ezen indexek összehasonlítását a kezelés alatt és a kezelés után.

Az alaplátogatás alkalmával MRI-re, vérmintára és zsírbiopsziára kerül sor a nyomjelző vizsgálat előtti félnapos látogatás során. Ez lehetővé teszi számunkra, hogy MRI segítségével értékeljük a zsíreloszlást, és zsírszövetet nyerjünk, hogy laboratóriumi vizsgálatokat végezhessünk a zsírsejtek működésének, valamint a metforminra és pioglitazonra adott válaszreakció értékelésére. Vérmintákat vesznek a "biztonsági vér" (azaz a normál veseműködés és a HbA1c <48 mmol/mol) céljából, de a későbbi DNS-elemzések, az A-T csoport diagnózisának megerősítése és a kontrollok hordozó státuszának ellenőrzése céljából is.

A második és harmadik látogatás egy teljes napot foglal magában a klinikai kutatóközpontban (CRC) egy nyomkövető vizsgálat céljából. A nyomjelző előtti napon egy rövid félórás látogatás szükséges "biztonsági vérvétel" (ebben az esetben a vesefunkció ellenőrzése) és a standardizált étkezés biztosítása érdekében, hogy felkészüljenek a következő napi nyomjelző vizsgálatra.

Ha ez a vizsgálat klinikailag megerősíti azt a hipotézist, hogy az ATM-hiányban szenvedő egyének jól reagálnak akár a metforminra, akár a pioglitazonra, és az egyének jelentős javulást mutatnak az inzulinrezisztenciában, miközben bármelyik vizsgált gyógyszert szedték, ez a vizsgálat irányíthatja a klinikai döntéshozatalt a betegek ellátása során. A-T és zsírmáj / inzulin rezisztencia.

A klinikai vizsgálatokkal összefüggésben sejtkísérleti vizsgálatokat végeznek A-T-ben szenvedő egyének indukált pluripotens őssejtből (IPSC) származó hepatocitáin, hogy sejtszinten értékeljék a gyógyszerre adott választ. Ez a cambridge-i Sanger Intézettel való együttműködés lesz, ahol már kifejlesztettek IPSC-eredetű hepatocitákat A-T betegek véréből. Ezeket a sejteket a gyógyszerre adott válaszmodell létrehozására fogják használni sejtszinten. Ezek a sejtvonalak nem közvetlenül a toborzott pácienseinktől származnak, hanem az A-T sejtmodelljeként szolgálnak. Felajánljuk azonban az A-T csoportnak a lehetőséget, hogy vért adjanak a Sanger Institute által vezetett INSIGNIA vizsgálathoz, amely egy olyan tanulmány, amely az öröklött és más progresszív genetikai betegségekben előforduló mutációk (szignók) mintázatainak vizsgálatára összpontosít (lásd INSIGNIA PIS és beleegyezési űrlapok). Ez nem kötelező, és a RAMP-ban való részvétel nem kötelezi az A-T-vel rendelkezőket az INSIGNIA-hoz való hozzájárulásra.