PINTAによって評価された男性の肝臓ミトコンドリア酸化率に対するグルカゴンの影響

目的:

in vivo での肝臓のグルコースおよび脂肪代謝に対するグルカゴンの影響を調べるために、この研究では、新規の位置アイソトポマー NMR トレーサー分析 (PINTA) メソッドを適用して、肝臓のミトコンドリア酸化およびピルビン酸カルボキシラーゼフラックスの速度を定量化します。げっ歯類と人間 (Perry et al. ネイチャー・コミュニケーションズ 2017)。 げっ歯類の予備研究では、グルカゴンが InsP3R-I 依存プロセスを介して肝内脂肪分解を刺激し、ピルビン酸カルボキシラーゼ活性とフラックスをアロステリックに活性化する肝臓アセチル CoA 含有量の増加につながること、およびこの現象がその急性の転写非依存性効果を説明することがわかっています。 in vivo で肝臓の糖新生を急激に刺激する (未発表の結果)。 さらに、PINTA 分析を使用して、グルカゴンが覚醒マウスのカルシウムシグナル伝達を介して肝臓のミトコンドリアの酸化を刺激すること、およびこのプロセスは、肝臓のミトコンドリアの脂肪の酸化の 2 倍の増加につながる短期間の継続的なグルカゴン治療によって利用できることが示されています。次に、非アルコール性脂肪肝の高脂肪給餌ラットモデルにおける肝脂肪症の大幅な減少と、肝臓のインスリン抵抗性の逆転による耐糖能の顕著な改善をもたらします。

仮説：

1. 血漿グルカゴン濃度の生理的増加は、健康なヒトの肝臓ミトコンドリア酸化速度の有意な増加を促進します。
2. 血漿グルカゴン濃度の生理的増加は、健康なヒトの肝臓ピルビン酸カルボキシラーゼフラックスの速度の有意な増加を促進します。
3. 血漿グルカゴン濃度の生理的増加は、健康なヒトにおける 13C4 β-ヒドロキシブチレート ターンオーバー (肝ケトジェネシス) の速度の有意な増加を促進します。

研究デザイン - 臨床計画:

血漿グルカゴンの生理学的増加が肝臓のミトコンドリアの酸化速度とピルビン酸カルボキシラーゼフラックスに及ぼす影響を、位置アイソトポマー NMR トレーサー分析 (PINTA) (Perry et al. ネイチャーコミュニケーション 2017)。 手短に言えば、肝臓のミトコンドリアの酸化率と肝臓のピルビン酸カルボキシラーゼフラックスは、グルカゴンまたは生理食塩水を3時間注入した後、PINTAによって12人の健康な一晩絶食した参加者で評価されます。 グルカゴン注入は、末梢および門脈の血漿グルカゴン濃度を 3 ～ 4 倍増加させるように設計されます。 血漿グルカゴンの生理学的増加が肝ケトジェネシスの速度に及ぼす影響も、13C4 β-ベータヒドロキシブチレートの注入を使用して評価されます (Perry et al. Cell Metabolism 2017)。

PINTAによる肝臓ピルビン酸カルボキシラーゼフラックス/クエン酸シンターゼフラックスの速度：参加者（n = 12）は、2つの条件下でPINTAによって研究されます：1）一晩絶食後、3時間の生理食塩水注入（対照）、2）一晩絶食後そして3時間のグルカゴン注入。 簡単に言えば、ベースラインの血液サンプルを採取した後、以下に説明するようにトレーサーの 3 時間の注入を開始します。 クエン酸合成フラックスに対するピルビン酸カルボキシラーゼの相対速度は、[3-13C] 乳酸の一定注入を使用して評価され、グルコース生成速度は [2H7] グルコースの注入を使用して測定されます (Perry et al. ネイチャーコミュニケーション 2017)。 肝臓ケトジェネシスの速度は、以前に記載されているように、[3C β-ヒドロキシブチレートの一定の注入を使用して測定されます (Perry et al. Cell Metabolism 2017)。

全身のエネルギー消費と呼吸商は、間接熱量測定によって評価されます。