L'effetto del glucagone sui tassi di ossidazione mitocondriale epatica nell'uomo valutato da PINTA

Obiettivi:

Per esaminare gli effetti del glucagone sul glucosio epatico e sul metabolismo dei grassi in vivo, questo studio applicherà un nuovo metodo di analisi del tracciante NMR dell'isotopomero posizionale (PINTA) per quantificare i tassi di ossidazione mitocondriale epatica e il flusso di piruvato carbossilasi, che è stato convalidato in modo incrociato in condizioni di veglia roditori e umani (Perry et al. Comunicazioni Natura 2017). Studi preliminari sui roditori hanno scoperto che il glucagone stimola la lipolisi intraepatica attraverso un processo dipendente da InsP3R-I, portando ad aumenti del contenuto epatico di acetil-CoA, che attiva allostericamente l'attività e il flusso della piruvato carbossilasi, e che questo fenomeno spiega il suo effetto acuto, indipendente dalla trascrizione stimolare acutamente la gluconeogenesi epatica in vivo (risultati non pubblicati). Inoltre, utilizzando l'analisi PINTA è stato dimostrato che il glucagone stimola l'ossidazione mitocondriale epatica attraverso la segnalazione del calcio nei topi svegli e che questo processo può essere sfruttato dal trattamento continuo a breve termine del glucagone portando a un aumento di due volte dell'ossidazione del grasso mitocondriale epatico, che a sua volta si traduce in grandi riduzioni della steatosi epatica e marcati miglioramenti nella tolleranza al glucosio attraverso l'inversione della resistenza epatica all'insulina in un modello di ratto ad alto contenuto di grassi di fegato grasso non alcolico.

Ipotesi:

1. Un aumento fisiologico delle concentrazioni plasmatiche di glucagone promuoverà un aumento significativo dei tassi di ossidazione mitocondriale epatica negli esseri umani sani.
2. Un aumento fisiologico delle concentrazioni plasmatiche di glucagone promuoverà un aumento significativo dei tassi di flusso di piruvato carbossilasi epatica negli esseri umani sani.
3. Un aumento fisiologico delle concentrazioni plasmatiche di glucagone promuoverà un aumento significativo dei tassi di turnover del 13C4 β-idrossibutirrato (chetogenesi epatica) negli esseri umani sani.

Disegno dello studio - Piano clinico:

Gli effetti di un aumento fisiologico del glucagone plasmatico sui tassi di ossidazione mitocondriale epatica e sul flusso di piruvato carbossilasi saranno esaminati in 12 partecipanti sani (età 21-65) utilizzando la Positional Isotopomer NMR Tracer Analysis (PINTA) (Perry et al. Comunicazione Natura 2017). Brevemente i tassi di ossidazione mitocondriale epatica e il flusso di piruvato carbossilasi epatica saranno valutati in 12 partecipanti sani a digiuno durante la notte da PINTA dopo un'infusione di tre ore di glucagone o soluzione salina. L'infusione di glucagone sarà progettata per aumentare le concentrazioni plasmatiche di glucagone nelle vene periferiche e portali di 3-4 volte. Gli effetti di un aumento fisiologico del glucagone plasmatico sui tassi di chetogenesi epatica saranno valutati anche utilizzando un'infusione di 13C4 β-betaidrossibutirrato (Perry et al. Cell Metabolism 2017).

Tassi di flusso di piruvato carbossilasi epatico / flusso di citrato sintasi mediante PINTA: i partecipanti (n = 12) saranno studiati da PINTA in 2 condizioni: 1) dopo un digiuno notturno e un'infusione di soluzione salina di 3 ore (controllo), 2) dopo un digiuno notturno e un'infusione di glucagone di 3 ore. In breve, dopo la raccolta dei campioni di sangue di base verrà avviata un'infusione di 3 ore di traccianti come descritto di seguito. I tassi relativi del flusso di sintesi da piruvato carbossilasi a citrato saranno valutati usando un'infusione costante di [3-13C] lattato e i tassi di produzione di glucosio saranno misurati usando un'infusione di [2H7]glucosio (Perry et al. Comunicazione Natura 2017). I tassi di chetogenesi epatica saranno misurati utilizzando un'infusione costante di [3C β-idrossibutirrato come precedentemente descritto (Perry et al. Cell Metabolism 2017).

Il dispendio energetico di tutto il corpo e il quoziente respiratorio saranno valutati mediante calorimetria indiretta.