Effect van van obesitas afgeleide cytokines op eiwitomzet en koolhydraatmetabolisme in menselijke skeletspieren

Werving van proefpersonen:

Er zullen 24 obese (maar verder gezonde) deelnemers met verhoogde cytokineniveaus en 24 niet-obese proefpersonen met normale cytokineniveaus worden gerekruteerd. Na het eerste experimentele bezoek (zie hieronder) worden de deelnemers dubbelblind verdeeld in vier groepen (n=12). In eerdere onderzoeken met vergelijkbare laaggradige ontstekingstoestanden waarbij thiazolidinedionen zijn toegediend, zijn significante verschillen (P <0,05) in onderzochte processen waargenomen met groepsgroottes van 10. Daarom zijn er groepsgroottes van 12 geselecteerd om rekening te houden met de verwachte uitval van 15% die wordt gezien in langetermijnstudies. De deelnemers zijn mannelijk, van dezelfde leeftijd (>55 jaar), niet-rokend, leven sedentair en niet-vegetarisch. Alvorens aan het onderzoek deel te nemen, ondergaan alle proefpersonen een medische screening en vullen ze een algemene gezondheidsvragenlijst in. Dit omvat metingen van bloeddruk, hartslag, 12-afleidingen elektrocardiogram (ECG), bloedbiochemie en een bloedstollingsprofiel. Voor niet-controlepersonen zal opname in het onderzoek worden bepaald door middelomtrek (> 100 cm) en ontstekingsstatus (niet-zwaarlijvige proefpersonen met C-reactieve eiwitten (CRP) plasmaspiegels <1,35 μg.ml-1 en tumornecrosefactor-alfa (TNFα) plasmaspiegels <3,3 pg.ml-1 en zwaarlijvige proefpersonen met een CRP >1,35 μg.ml-1 en TNFα >4,1 pg.ml-1). Na een uitleg van het onderzoek en de bijbehorende procedures, zal schriftelijke toestemming worden verkregen en zullen de proefpersonen ervan op de hoogte worden gebracht dat ze zich op elk moment kunnen terugtrekken. Via advertenties in de pers zullen proefpersonen worden geworven bij de lokale bevolking.

Experimentele proeven:

Aan het begin van een 12 weken durend onderzoek zullen bij alle proefpersonen de spiereiwitsynthese en beeneiwitafbraak worden bepaald via de toediening van stabiele isotopen van leucine en fenylalanine samen met een tweetraps insulineklem om de overgang van nuchtere naar nuchtere toestand te simuleren. Federale staat. Hiermee worden de basiswaarden voor deze maatregelen vastgesteld voorafgaand aan de interventieperiode van 12 weken. Deze maatregelen zullen in één bezoek worden bereikt met de uitvoering van een vastgesteld protocol voor het bepalen van spiereiwitsynthese en beeneiwitafbraak. Samengevat, om dit te bereiken zal het volgende worden uitgevoerd: een basale spierbiopsie van de dij zal worden verkregen, waarna de seruminsulineconcentraties op nuchtere niveaus zullen worden gehouden en er zal nog een spierbiopsie worden verkregen; eenmaal ingenomen seruminsulineconcentraties worden verhoogd en gemengde aminozuren toegediend om voeding te simuleren, gevolgd door het nemen van een derde en laatste spierbiopsie. Door het nemen van biopsieën kan de isotopenopname worden bepaald en daarmee de spiereiwitsynthese en de afbraaksnelheid van beeneiwitten.

Na het eerste experimentele bezoek beginnen de proefpersonen aan een behandelingsperiode van 12 weken met pioglitazon (30 mg•dag-1) of een placebo, dubbelblind toegediend. Proefpersonen zullen gedurende de hele periode met tussenpozen worden gecontroleerd om naleving te garanderen en ongewenste bijwerkingen te melden. Na 12 weken medicijn- of placebotoediening keren de proefpersonen terug naar het laboratorium voor een herhaling van de metingen die tijdens het eerste experimentele bezoek zijn bepaald (spiereiwitsynthese en beeneiwitafbraak als reactie op gesimuleerde voeding). Circulerende niveaus van geselecteerde cytokines zullen bovendien worden onderzocht in bloedmonsters die bij proefpersonen zijn verzameld aan het begin van de twee experimentele bezoeken (pre- en post-12 weken durende geneesmiddelinterventieperiode), waardoor een beoordeling mogelijk wordt van eventuele bijbehorende veranderingen tussen systemische cytokineconcentraties en spiereiwitsynthese en beeneiwitafbraak.

Leerprotocool:

De studie omvat twee bezoeken, gescheiden door een medicijninterventieperiode van 12 weken. Bij elk van de twee bezoeken moeten de spiereiwitsynthese en de afbraaksnelheid van beeneiwitten als reactie op gesimuleerde voeding worden beoordeeld met behulp van een vastgesteld experimenteel protocol dat hieronder wordt beschreven:

Proefpersonen wordt gevraagd zich te onthouden van alcohol en lichaamsbeweging gedurende 48 uur voorafgaand aan elk experimenteel bezoek en om op de ochtend van het experimentele bezoek nuchter aan te komen. Proefpersonen zal worden gevraagd om te rusten in een semi-rugligging terwijl een canule retrograde wordt ingebracht in een oppervlakkige ader op het dorsale oppervlak van de niet-dominante hand voor bloedafname. De hand wordt in een handverwarmingsunit (luchttemperatuur 50-55°C) gehouden om de veneuze drainage van de hand te arterialiseren. Een canule wordt in een antecubitale ader in elke onderarm geplaatst voor de infusie van insuline, octreotide, glucose, aminozuren en infusies met stabiele isotopen van leucine en fenylalanine om voeding op een precieze manier te simuleren; een katheter die in de dijbeenader wordt geplaatst, zal, in combinatie met gearterialiseerde veneuze (A-V) bloedmonsters, arteriële en veneuze bloedmonsters over het been mogelijk maken. Om de synthese van spiereiwitten en de afbraaksnelheid van beeneiwitten als reactie op voeding te beoordelen, wordt de seruminsuline aanvankelijk op nuchtere concentraties gehouden door toediening van insuline (0,6 mU•m-2•min-1) gedurende 120 minuten en, om endogene insuline te voorkomen productie, Octreotide (30 ng•kg-1•min-1). Vervolgens worden, om voeding te simuleren, de seruminsulineconcentraties gedurende 120 minuten verhoogd equivalent aan de gevoede toestand (~40 mU•l-1) en 20 g gemengde aminozuren (Glamin® Fresenius-Kabi, VK) toegediend via infusie in combinatie met glucose om de bloedglucoseconcentraties te stabiliseren (~4,5 mmol.l-1). Infusies van stabiele isotoopversies van fenylalanine en leucine zullen tijdens het experimentele bezoek worden gehandhaafd. Aanvankelijk zal een enkele voorbereidende dosis van [2H5]fenylalanine (0,33 mg•kg-1 lichaamsgewicht, 98 atoom% overmaat) en [1-13C]leucine (0,8 mg•kg-1 lichaamsgewicht, 99 atoom% overmaat) worden toegediend. toegediend, gevolgd door een constant infuus van 0,5 mg•kg-1•h-1 fenylalanine en 1,0 mg•kg-1•h-1 leucine. Het gebruik van deze twee stabiele isotopen in combinatie met spierbiopten verkregen uit de vastus lateralis-spier van het been op t = 0, 120 en 240 min en bloedafname tijdens het bezoek, zal spiereiwitsynthese en beeneiwitafbraaksnelheden mogelijk maken als reactie naar voer te berekenen. Op regelmatige tijdstippen gedurende de experimentele periode zal de ademhalingsgasuitwisseling worden gecontroleerd door de opname van zuurstof (O2) en de productie van koolstofdioxide (CO2) te meten met behulp van een indirecte calorimeter met geventileerde kap (NutrEn, VK) om de uitwisselingsverhouding van de ademhaling te berekenen.

Na voltooiing van het eerste bezoek waar basismetingen van spiereiwitsynthese en beeneiwitafbraak als reactie op voeding zijn vastgesteld, begint de 12 weken durende medicijninterventieperiode. Na voltooiing van de interventie van 12 weken wordt het hierboven beschreven studiebezoek herhaald om de effecten van de interventie op de vermelde uitkomstmaten te bepalen.

Voorbeeldverzameling:

Aan het begin van elk experimenteel bezoek wordt 8 ml bloed verzameld uit een veneuze canule in ethyleendiaminetetraazijnzuur (EDTA) vacutainers. Na centrifugatie bij 4°C wordt het geëxtraheerde plasma bewaard bij -80°C om latere bepaling van circulerende niveaus van geselecteerde cytokinen mogelijk te maken. Tijdens de insulineklem wordt elke 5 minuten 1 ml A-V-bloed afgenomen voor het bewaken van de bloedglucoseconcentratie (YSI 2300 STATplus, Yellow Springs Instruments, VS). A-V-bloed (5 ml) wordt afgenomen bij de basislijn en op +30, +75, +90, +105, +120, +150, +195, +210, +225, +240 min, laat stollen, gecentrifugeerd, en het serum opgeslagen in vloeibare stikstof. In deze monsters zal op een later tijdstip insuline worden gemeten met een radioimmunoassay-kit (Coat-a-Count Insulin, VS). Femorale veneuze en AV-bloedmonsters (2 ml) zullen worden genomen voor bloedopsporingsmetingen bij -5, +75, +90, +105, +120, +195, +210, +225, +240 min, gecentrifugeerd bij 4° C en bewaard bij -80°C. Spierbiopten zullen worden verkregen uit de vastus lateralis-spier op 0, +120 en +240 minuten met behulp van de percutane naaldbiopsietechniek. Spiermonsters worden snel ingevroren in vloeibare stikstof voordat de opname van [1-13C]leucine wordt bepaald.

Nazorg van de proefpersonen:

Auditing van eerdere onderzoeken van de onderzoeker met spierbiopten en canulatieprocedures heeft aangetoond dat de procedures goed worden verdragen door proefpersonen en weinig significante complicaties hebben. Littekenvorming op de huid is na enkele maanden minimaal en onzichtbaar. Alle spierbiopten worden onder steriele omstandigheden afgenomen door medisch gekwalificeerd personeel en na injectie van plaatselijke verdoving. Alle proefpersonen worden voor, tijdens en na de procedure zorgvuldig gecontroleerd om ervoor te zorgen dat ze zich te allen tijde op hun gemak voelen. Na elke biopsie wordt de huid afgesloten met een steriele plakstrip en afgedekt met een waterdicht klevend verband. Bij het verwijderen van de canules wordt druk uitgeoefend om het bloeden te stoppen en worden de plaatsen bedekt met een waterdicht klevend verband. Proefpersonen krijgen een folder voordat ze het laboratorium verlaten met informatie over nazorg en contactgegevens van onze clinici als ze advies nodig hebben. Verder zullen de proefpersonen in week 2, 6 en 10 telefonisch worden gecontacteerd om de afwezigheid van enige nadelige effecten van de medicijntoediening te bevestigen. Onderwerpen krijgen ook contactgegevens die ze kunnen gebruiken als ze zich zorgen maken.

Metingen en analyse:

Spierbiopsiemonsters en bloedmonsters moeten worden gemeten voor opname van tracer, waardoor de snelheden van spiereiwitsynthese en -afbraak kunnen worden berekend. Verzamelde bloedmonsters zullen worden geanalyseerd op circulerende niveaus van cytokines. Door deze metingen pre- en post-pioglitazonbehandeling uit te voeren, zullen de gevolgen van ontsteking bij bejaarde personen op het spiermetabolisme worden bepaald. Statistische analyse wordt uitgevoerd met behulp van variantieanalyse (ANOVA).