제1형 당뇨병 환자에서 간 글리코겐 동역학 및 ATP 합성의 비침습적 평가

제1형 당뇨병에서 간 글리코겐 동역학의 비침습적 평가

배경:

간 글리코겐은 인간의 순환 포도당에 대한 주요 단기 비축량입니다. 내인성 포도당 생산의 최대 50-60%는 밤새 금식하는 동안 간 글리코겐 분해에서 파생됩니다. 건강한 피험자에서 장기 단식(60-65시간)으로 인한 간 글리코겐 결핍은 공복 포도당 생성을 억제하고 혈장 포도당 수치는 저혈당 범위에 접근합니다. T1DM은 급식 중 간 글리코겐 합성 속도가 더 낮고 금식 중 글리코겐 분해 속도가 더 낮은 것으로 나타났습니다. 따라서 이 위험한 상태는 야간 금식 중에 발생할 수 있습니다.

중요한 것은 T1D에서 결함이 있는 간 글리코겐 대사가 치료적으로 복원될 수 있으며, 이는 글리코겐 동역학의 측정이 혈당 조절의 신규 및 기존 요법을 평가하는 데 유용할 수 있음을 시사합니다.

인간의 간 글리코겐 분해 측정에 대해 허용되는 "황금 표준"은 높은 필드 임상 전신 자기 공명 시스템에서 국소화된 13C NMR을 사용하여 천연 풍부 13C 간 글리코겐 신호의 직접 측정을 포함합니다. 이 방법은 전 세계 소수의 임상 연구 센터에서만 사용할 수 있습니다.

우리가 제안한 측정은 소량의 중수소화수(2H2O) 추적자와 표준 용량의 아세트아미노펜을 경구 투여하기 때문에 매우 실용적이고 상대적으로 저렴합니다. 이 새로운 방법은 글리코겐 합성의 즉각적인 육탄당 전구체 풀인 간 UDP-포도당의 포도당 모이어티에서 파생되는 요중 글루쿠로나이드의 중수소 농축 분석을 기반으로 합니다.

지금까지 T1D 피험자의 공복 당분해 속도를 정량화하기 위한 2H2O 측정과 임상 13C MR 방법의 직접적인 비교는 없었습니다.

손상된 근세포 ATP 합성에 의해 평가된 미토콘드리아 기능 장애는 혈당 조절이 불량한 명백한 T2DM 및 T1DM 환자에서 T2DM의 친척에서 인슐린 저항성과 관련이 있습니다. 그러나 고혈당증의 변화가 이 이상에 기여하는 정도는 아직 알려지지 않았습니다. 우리의 가설은 유전적으로 유도된 인슐린 저항성을 앓고 있는 제1형 당뇨병 환자의 고혈당증 개선이 근세포 ATP 합성을 증가시킬 것이라는 것입니다. 따라서 본 연구에서는 제1형 당뇨병 환자의 혈당 조절 개선 전과 후의 기초 근세포 ATP 합성 플럭스를 조사하고자 한다. 또한 미토콘드리아 ATP 합성을 자극하기 위해 고인슐린혈증 정상혈당 클램프 테스트를 수행할 것입니다.

임상 프로토콜:

간 글리코겐분해의 동시 생체내 13C NMR 및 2H2O-글루쿠로나이드 측정(비엔나):

12명의 건강한 대조군과 12명의 TID 환자로 구성된 총 24명의 피험자, 첫째, 불충분한 대사 조절(HbA1c 8.5-10.0%) 최적화된 대사 조절(HbA1c <7.5%)을 목표로 지속적인 피하 인슐린 주입(CSII 펌프)을 사용하여 강화된 인슐린 치료 3개월 후 다시 비엔나 의과 대학 MR 우수 센터에서 사전 동의를 받아 연구할 예정입니다.

모든 측정은 Hanusch 병원(Heinrich Collin Straße 30, A-1140 Vienna) 또는 비엔나 종합병원의 MR Center-of-Excellence(Lazerettgasse 14, A-1090 Vienna)에서 수행됩니다.

연구 전 24시간 동안 T1D 환자는 NPH 또는 Zn-인슐린을 생략하고 일반 인슐린만 사용하여 혈당 농도를 조절하도록 지시받을 것입니다.

1일째 하누쉬 병원에서 피험자는 08:00, 13:00 및 18:40에 3가지 표준 혼합 식사(60% CHO, 20% 단백질 및 20% 지방; 720kcal, 710kcal 및 800kcal)를 섭취합니다. MR-Centre-of-Excellence로 이동하고 첫 번째 MR-측정 후 마지막 식사가 제공됩니다.

혈당은 매시간 조절되며 혈당 조절 호르몬과 대사 산물을 결정하기 위해 시간 간격으로 혈액 샘플을 채취합니다.

피험자는 주기적으로 자기 공명 분광기(Magnetic Resonance Spectroscopy Unit)로 옮겨져 1시간 동안 지속되는 생체 내 13C NMR 스펙트럼이 17.30-18.30에 수행됩니다. (저녁 식사 전), 23:30-0:30, 02:00-03:00 및 06:50-07:50. 05.30-06.30 사이에 오른쪽 다리의 근세포 내 ATP 합성을 평가하기 위해 추가 31P NMR 측정이 수행됩니다.

22:30에 [6,6-2H2]포도당의 8시간 프라이밍 주입이 시작됩니다. 5 mg/kg의 프라이밍 용량은 공복 혈당 수준에 따라 조정되고 0.05 mg/kg/min의 지속적인 주입이 뒤따를 것입니다. 혈장 샘플은 주입 시작 전 2회 수집한 다음 각각 0:30-0:50, 3:10-3:30 및 6:30-6:50에 10분 간격으로 수집하여 혈장 농축을 정량화합니다[6, 6-2H2]포도당.

23:00에 피험자는 2H2O에서 0.3%의 체수분을 섭취하고 03:00에 1000mg의 아세트아미노펜(파라세타몰)을 섭취합니다.

6:00에 참가자들은 무효화하라는 지시를 받습니다. 이 소변은 소변 1로 수집됩니다. 06:00~08:00 사이에 연구가 종료되는 시점에서 아세트아미노펜 글루쿠로나이드(Urine2) 회수를 위해 소변이 수집됩니다. 소변은 증발, 냉동되어 분석을 위해 Coimbra로 보내집니다.

1일 후, 지속적 피하 인슐린 주입(CSII 펌프)을 사용한 강화 인슐린 치료가 시작됩니다. 환자는 동일한 프로토콜에 따라 3개월 후에 다시 측정됩니다.

건강한 대조군은 한 번만 검사됩니다.

ATP 합성은 별도의 연구일에 측정됩니다. 환자와 건강한 대조군은 오전 6시에 MR-우수 센터에 입장할 것입니다. 첫째, ATP 합성의 기본 측정이 있을 것입니다. 이후 클램프를 시작하여 4시간 동안 진행한다. 그런 다음 T1DM 환자에서 ATP 합성을 자극할 수 있는지 여부를 평가하기 위해 두 번째 31P NMR 측정을 수행합니다.

참가자는 15:00 식사 후 풀려납니다.