Sensibilità all'insulina e metabolomica durante la somministrazione orale di glucosio e l'infusione endovenosa graduata

L'incidenza dell'obesità e dei disturbi metabolici associati all'obesità come l'insulino-resistenza e il diabete di tipo 2 è in aumento in tutto il mondo. Ad oggi, la chirurgia bariatrica è l'unico trattamento dell'obesità che si traduce in una riduzione del peso a lungo termine. Inoltre, è stato riportato che la chirurgia bariatrica promuove la remissione del diabete di tipo 2 e si rivela un trattamento più efficace rispetto ai farmaci standard per il diabete di tipo 2. Sorprendentemente, il miglioramento dell'omeostasi del glucosio dopo alcune procedure di chirurgia bariatrica si verifica prima che si raggiunga la perdita di peso. I meccanismi alla base di questo miglioramento non sono ancora chiari, ma uno studio recente indica che il bypass del digiuno potrebbe svolgere un ruolo importante nell'omeostasi del glucosio. Inoltre, le proteine ​​derivate dal digiuno presenti nel siero sia nell'uomo che nel topo inducono insulino-resistenza nelle colture cellulari di miociti e nel topo. Tutto ciò indica che l'intestino può svolgere un ruolo importante nell'omeostasi del glucosio nel diabete mellito di tipo 2.

La metabolomica è stata recentemente considerata una delle tecnologie più adatte per lo studio di malattie complesse come il diabete mellito di tipo 2 perché rappresenta un ritratto funzionale in tempo reale degli organismi. Precedenti studi hanno dimostrato che diversi metaboliti e acidi biliari potrebbero essere coinvolti nella regolazione dell'omeostasi del glucosio. Quindi è possibile che l'intestino regoli i metaboliti che potrebbero essere coinvolti nella ridotta tolleranza al glucosio e nel diabete mellito di tipo 2.

Gli obiettivi specifici di questo progetto di ricerca sono:

Obiettivo 1: Dimostrare che il glucosio ingerito per via orale induce insulino-resistenza e determinare se questa regolazione dell'omeostasi del glucosio differisce tra soggetti con normale tolleranza al glucosio, alterata tolleranza al glucosio e soggetti con diabete mellito di tipo 2.

Obiettivo 2: identificare i metaboliti regolati dall'intestino associati a ridotta tolleranza al glucosio e diabete mellito di tipo 2.

Per raggiungere questo obiettivo, saranno studiate le differenze nella cinetica del glucosio quando il glucosio viene somministrato per via orale (in un test di tolleranza al glucosio orale, OGTT) rispetto a un'infusione endovenosa graduata di glucosio, dove i livelli di glucosio plasmatico sono mantenuti nello stesso intervallo come durante l'OGTT, in soggetti con tolleranza al glucosio normale (n = 8), ridotta tolleranza al glucosio (n = 8) e diabete mellito di tipo 2 (n = 8).

La cinetica del glucosio basale verrà prima valutata mediante la tecnica del doppio tracciante del glucosio. Nella parte basale dei test di tolleranza al glucosio verrà infuso il tracciante di glucosio n. 1, seguito da un'infusione continua e da un carico orale di glucosio gradualmente crescente (25 g, 75 g e 125 g con un intervallo di 2 ore durante l'OGTT) con tracciante glicemico nr 2 o un'infusione endovenosa graduata di tracciante glicemico in cui i livelli di glucosio plasmatico vengono adattati a quelli ottenuti durante gli OGTT.

La gascromatografia/spettrometria di massa sarà utilizzata per misurare l'arricchimento isotopico dei traccianti del glucosio. L'insulina, il glucagone, il peptide 1 simile al glucagone totale (GLP-1) e il peptide C saranno misurati ripetutamente mediante test radioimmunologici durante i test di tolleranza al glucosio. Verranno calcolate le cinetiche del glucosio inclusa la produzione endogena di glucosio, la sensibilità all'insulina e la secrezione di insulina. Le differenze nella cinetica del glucosio tra la somministrazione orale ed endovenosa di glucosio saranno calcolate e confrontate in soggetti con normale tolleranza al glucosio, ridotta tolleranza al glucosio o diabete mellito di tipo 2.

L'analisi della metabolomica verrà eseguita nel plasma raccolto durante l'OGTT e l'infusione endovenosa graduata di glucosio. I metaboliti nei campioni di plasma saranno analizzati utilizzando due piattaforme analitiche di profilazione globale e una piattaforma di profilazione mirata. Verrà eseguita la gascromatografia bidimensionale accoppiata alla spettrometria di massa a tempo di volo (GCxGC-TOFMS) per misurare i piccoli metaboliti polari. I lipidi molecolari saranno valutati da una piattaforma globale utilizzando la cromatografia liquida ultra performante accoppiata al quadrupolo-TOFMS (UPLC-QTOFMS). Verrà eseguita una piattaforma mirata basata su UPLC accoppiato a MS a triplo quadrupolo (UPLC-QqQMS) per quantificare le forme coniugate e non coniugate degli acidi biliari.

Saranno studiate le differenze nei metaboliti plasmatici durante l'OGTT e l'infusione endovenosa graduata di glucosio per valutare le informazioni sulla possibile regolazione da parte dell'intestino ei risultati saranno confrontati in soggetti con normale tolleranza al glucosio, alterata tolleranza al glucosio e soggetti con diabete mellito di tipo 2.

Significato I risultati attesi in questo studio dimostreranno che l'intestino svolge un ruolo importante nell'omeostasi del glucosio e che questo sistema è disregolato nel diabete di tipo 2. Ancora più importante, saranno identificati nuovi fattori derivati ​​o regolati dall'intestino che regolano la resistenza all'insulina e la tolleranza al glucosio che potrebbero essere possibili bersagli per future terapie antidiabetiche.