Assorbimento di glucosio mediato dalla contrazione (esercizio) come bersaglio terapeutico nel diabete di tipo 2

Obiettivo 1: Determinare se l'infusione acuta di nitroprussiato di sodio, un donatore di NO, aumenta l'assorbimento di glucosio nelle gambe a riposo nei pazienti con diabete di tipo 2.

Venti pazienti maschi con diabete di tipo 2 di età compresa tra i 30 ei 60 anni saranno reclutati presso la nostra clinica e tramite pubblicità. I criteri di inclusione:

• non fumatori
• senza malattia coronarica conclamata (ECG da sforzo)
• indice di massa corporea < 35 kg.m-2
• glicemia plasmatica a digiuno > 7 mmol.L-1 e/o carico di glucosio orale dopo 75 g livelli di glicemia plasmatica > 11,1 mmol.L-1
• non medicato (controllato dalla dieta)

Il flusso sanguigno della gamba (termodiluizione) e le risposte di assorbimento del glucosio (differenze arteriose-venose) a tre dosi cumulative di nitroprussiato di sodio (0,1, 0,3 e 0,6 ug.kg-1.min-1, 10 minuti per dose) infuse nell'arteria femorale saranno valutate utilizzando tecniche stabilite nel nostro laboratorio. Le dosi si basano su nostre ampie osservazioni non pubblicate e sono state calcolate per giacere sulla parte lineare della curva dose-risposta e per indurre effetti emodinamici locali e non sistemici. Come controllo valuteremo anche le risposte al vasodilatatore indipendente dai nitrati, Verapamil (Isoptin) (1, 3 e 6 ug.kg-1.min-1 Dosi). Verapamil è un antagonista dei canali del calcio che provoca vasodilatazione mediante azioni dirette sulla muscolatura liscia. Le dosi saranno titolate per dare risposte di flusso sanguigno simili e i due farmaci saranno somministrati in ordine randomizzato con un periodo di wash-out di 60 minuti. Le dosi di verapamil saranno determinate in esperimenti pilota. Le biopsie del vasto laterale saranno eseguite al basale e dopo la dose più alta di ciascun farmaco e verrà misurata la traslocazione di cGMP e GLUT-4.

Verrà eseguita una singola biopsia di Vastus lateralis come confronto con i diabetici di tipo 2.

Significato: questo studio determinerà se l'integrazione acuta di NO stimola la traslocazione del GLUT-4 muscolare e l'assorbimento del glucosio nei pazienti con diabete di tipo 2.

Studio pilota: determinare se i nitrati orali aumentano i livelli di NO esalato in volontari sani e confrontare l'isosorbide mononitrato (ISMN) con il pentaeritritolo tetranitrato (PETN) per determinare quale farmaco è più efficace nell'aumentare l'NO esalato.

Quindici volontari maschi sani (determinati tramite uno screening medico) di età compresa tra i 18 ei 65 anni saranno reclutati tramite pubblicità. I criteri di inclusione per i controlli sani saranno:

• non fumatori
• senza malattia coronarica conclamata (ECG)
• indice di massa corporea < 30 kg.m-2
• glucosio plasmatico a digiuno < 6,1 mmol.L-1
• non medicato

Verranno prelevati campioni di sangue e verrà eseguito un test di tolleranza al glucosio orale (OGTT). L'ossido nitrico (NO) espirato al basale e il flusso sanguigno polmonare saranno misurati in collaborazione con il dottor Bruce Thompson del dipartimento respiratorio Alfred. Il nitroprussiato di sodio (SNP) è un noto donatore di NO e verrà utilizzato come controllo positivo. Dopo le misurazioni di base, i partecipanti riceveranno un'infusione endovenosa (vena dell'avambraccio) di SNP (titolato da 0,3 ug/kg/min a un massimo di 3 ug/kg/min in 30 minuti). La pressione sanguigna sarà monitorata per tutto il tempo utilizzando uno sfigmomanometro automatico. Verranno misurati l'NO espirato post-infusione e il flusso sanguigno polmonare.

I partecipanti inizieranno quindi la seconda fase dello studio per determinare se ISMN e PETN aumentano i livelli di NO esalato e per determinare quale farmaco è più potente a questo proposito.

Visita 2, 3 e 4: i partecipanti riceveranno ciascuno dei seguenti farmaci in studio in un disegno quadrato latino randomizzato:

• Placebo somministrato una volta la mattina della Visita 2, 3 o 4,
• Mononitrato ISMN a rilascio prolungato (120 mg) somministrato una volta la mattina della Visita 2, 3 o 4; &
• pentaeritritolo tetranitrato (160 mg somministrati una volta la mattina della visita 2, 3 o 4).

Ci sarà un periodo di sospensione di 7 giorni tra ogni trattamento/visita. I partecipanti saranno sottoposti a misurazioni ripetute di NO esalato, flusso sanguigno polmonare e OGTT tre ore dopo la somministrazione di ciascun farmaco in studio. Il sangue verrà prelevato prima e ogni ora dopo che il partecipante ha assunto ciascun farmaco per la misurazione dei metaboliti NO (ad es. nitriti/nitrati, nitrosotioli, nitrosoemoglobina). I farmaci a base di nitrati sono occasionalmente associati a mal di testa e vertigini. Il mal di testa può essere trattato con il paracetamolo.

Gli endpoint al basale e dopo i trattamenti saranno:

• Dopo 75 g di carico orale di glucosio
• Livelli di NO espirato
• Flusso sanguigno polmonare

Significato: una volta determinato il donatore di NO più efficace, verrà utilizzato nello studio sui nitrati cronici descritto nell'obiettivo 2.

Obiettivo 2: Determinare se la terapia cronica con nitrato per 12 settimane migliora la tolleranza al glucosio e l'HbA1c nei pazienti con diabete di tipo 2.

Venti soggetti maschi diabetici di tipo 2 di età compresa tra 30 e 60 anni e che soddisfano i criteri di inclusione specificati nell'obiettivo 1 saranno reclutati dalle nostre cliniche e tramite pubblicità. I pazienti saranno randomizzati a 12 settimane di trattamento sia con terapia con nitrato a lunga durata d'azione (isosorbide mononitrato 60 mg al giorno, Imdur) sia con placebo (design crossover). Gli endpoint primari saranno:

• emoglobina glicata (HbA1c)
• assorbimento di glucosio da parte di tutto il corpo a riposo (metodologia del tracciante del glucosio stabile, (39-41))
• assorbimento di glucosio da parte di tutto il corpo dopo (0-2 ore) un carico di glucosio orale di 75 g (metodologia del tracciante)
• traslocazione del muscolo scheletrico cGMP e GLUT-4 (biopsia del muscolo vasto laterale prima e dopo il carico di glucosio)
• glicogeno del muscolo scheletrico, lattato, fosfocreatina, creatina e ATP Significato: questo studio determinerà se la terapia cronica con nitrato aumenta la traslocazione GLUT-4 / assorbimento del glucosio e ha effetti benefici sul controllo glicemico nei pazienti con diabete di tipo 2.

Obiettivo 3:

Per determinare se l'infusione acuta di AICAR, un analogo dell'AMP, aumenta l'assorbimento del glucosio nelle gambe a riposo nei pazienti con diabete di tipo 2.

Venti maschi sani e venti maschi diabetici di tipo 2 di età compresa tra i 30 ei 60 anni saranno reclutati presso la nostra clinica e tramite inserzione. I criteri di inclusione per i diabetici saranno:

• non fumatori
• senza malattia coronarica conclamata (ECG da sforzo)
• indice di massa corporea < 35 kg.m-2
• glicemia plasmatica a digiuno > 7 mmol.L-1 e/o carico di glucosio orale dopo 75 g livelli di glicemia plasmatica > 11,1 mmol.L-1
• non medicato (controllato dalla dieta)

Il flusso sanguigno della gamba (termodiluizione) e l'assorbimento di glucosio (differenze arteriose-venose) rispondono a un'infusione intrafemorale di 60 minuti di AICAR (1 mg.kg-1.min-1, Clinalfa, Svizzera) utilizzando tecniche stabilite nel nostro laboratorio. Come controllo misureremo anche le risposte all'infusione del veicolo (soluzione fisiologica) prima di iniziare la curva dose-risposta (60 min). Verranno determinati gli acidi grassi liberi plasmatici, il glicerolo, i trigliceridi e il lattato e verranno misurati i gas ematici per valutare il quoziente respiratorio. Le biopsie del vasto laterale saranno eseguite al basale e dopo AICAR e saranno quantificati i seguenti parametri:

• Attività dell'AMPK
• Fosforilazione nNOS
• Attività NOS
• Traslocazione GLUT-4