Relatie tussen insulineresistentie en statine-geïnduceerde diabetes type 2, en integratieve persoonlijke omics-profilering

1. BETEKENIS

   Statines en het risico op T2D: behandeling met statines wordt in verband gebracht met een toename van incidenten T2D.1-4 5

   Mechanisme van statine-geïnduceerde T2D: het is onduidelijk of statines het risico op T2D verhogen door de insulinewerking, secretie of beide te verminderen. Er zijn verschillende manuscripten gepubliceerd die het begrip van het verband tussen statinegebruik en incidente T2D substantieel vergroten. Swerdlow, et al.2 concludeerden op basis van bewijs uit genetische analyse en gerandomiseerde onderzoeken dat het verhoogde risico op T2D dat wordt opgemerkt met statines op zijn minst "gedeeltelijk wordt verklaard door remming van HMG-co-enzym A-reductase (HMGCR)". Ze merkten ook een verband op tussen gewichtstoename en HMGCR-varianten bij patiënten die met statines werden behandeld, wat leidde tot het idee dat een afname van de insulinegevoeligheid bijdraagt ​​aan statine-geïnduceerde diabetes. In die context hebben Cederberg, et al.9 in een grote prospectieve studie (n=8749 mannen) aangetoond dat deelnemers die werden behandeld met statines (n=2142) een toename van 46% hadden in incidente T2D, geassocieerd met een afname van 24% in insuline gevoeligheid en een afname van de insulinesecretie met 12% beoordeeld door middel van surrogaatmaatregelen.

   Identificatie van degenen met een verhoogd risico op statine-geïnduceerde T2D: studies van 3 gerandomiseerde klinische onderzoeken met atorvastatine door David Waters' groep 1,3,4 hebben aangetoond dat "baseline nuchtere glucose, body mass index, hypertensie en nuchtere triglyceriden onafhankelijke voorspellers waren van T2D." Deze afwijkingen vormen een cluster dat wordt toegeschreven aan insulineresistentie.10 Aangezien insulineresistentie een voorspeller is van het ontwikkelen van T2D, lijkt het waarschijnlijk dat hoe meer insulineresistent de individuen zijn vóór de behandeling, hoe groter hun risico op statine-geïnduceerde T2D is.

   In die context is er relatief weinig aandacht besteed aan de rol die metabole heterogeniteit bij patiënten met verhoogde LDL-C-concentraties zou kunnen spelen bij statine-geïnduceerde T2D. In het bijzonder zijn proefpersonen met verhoogde LDL-C-concentraties, waarvan de plasmatriglyceride (TG)-concentraties ook verhoogd zijn, insulineresistent, hyperinsulinemisch en glucose-intolerant in vergelijking met personen met geïsoleerde LDL-C-spiegels. Als zodanig kan deze subgroep van patiënten met verhoogde LDL-C-concentraties worden gezien als zijnde op een "omslagpunt" en elk nadelig effect van statines op de werking en/of secretie van insuline, ongeacht hoe gemedieerd, hen een verhoogd risico op statine-geïnduceerde diabetes ontwikkelen. We hebben inderdaad aangetoond (Kohli et al)1 dat patiënten met zowel insulineresistentie (zoals geschat door hoge TG's) als prediabetes een bijzonder hoog risico lopen op statine-geïnduceerde T2D.

   We proberen 2 belangrijke onbeantwoorde vragen te beantwoorden: beïnvloeden statines voornamelijk de insulineresistentie of insulinesecretie?; Zijn er subgroepen van individuen met het hoogste risico op statine-geïnduceerde T2D?

2. RATIONALE, HYPOTHESE

   Grondgedachte:

   T2D ontstaat wanneer insulineresistente personen niet de mate van compenserende hyperinsulinemie kunnen handhaven die nodig is om normale glucosetolerantie te behouden. Er blijven echter belangrijke fundamentele vragen. Wat is bijvoorbeeld de cellulaire/moleculaire link tussen behandeling met statines en veranderingen in insulinewerking en -secretie?

   Dit voorstel is gebaseerd op de veronderstelling dat het bestuderen van het effect van statines op de insulinewerking en insulinesecretie met behulp van "gouden standaard"-methoden zal helpen bepalen of statines het risico op T2D nadelig beïnvloeden door de insulineresistentie te verhogen of de insulinesecretie te verminderen. We gebruiken de insulineonderdrukkingstest (met uitlezing van steady-state plasmaglucose, SSPG) om de insulinegevoeligheid vast te stellen en de graduele glucose-infusietest (met uitlezing van de insulinesecretiesnelheid, ISR) om de insulinesecretie vast te stellen zowel voor als na statinebehandeling bij niet-diabetici.

   Onze hypothese is dat behandeling met atorvastatine 40 mg/dag gedurende ongeveer 10 weken de insulinegevoeligheid en/of insulinesecretie zal verminderen en dat dit effect kan worden verergerd bij mensen met onderliggende insulineresistentie. Daarom zijn we van plan om niet alleen naar het effect van atorvastatine te kijken bij alle deelnemers, maar ook bij subgroepen van personen met insulineresistentie bij aanvang (waarvoor zal worden verrijkt door vrijwilligers te rekruteren met verhoogde plasma-TG-waarden (≥150 mg/dL) bij aanvang. De grondgedachte hiervoor is dat plasma-TG's een surrogaatmaat zijn voor insulineresistentie met een bescheiden correlatie met de directe maatstaf voor insulineresistentie (steady-state plasmaglucose) gemeten door de insuline-onderdrukkingstest. Klinisch zouden proefpersonen met verhoogde TG's voorafgaand aan statinebehandeling substantieel klinisch voordeel hebben van statines, en een van de secundaire doelen van de onderzoekers is om aan te tonen dat een eenvoudige meting van de plasma-TG-concentratie (als surrogaat voor insulineresistentie) kan helpen bij het identificeren van degenen die het meest risico op statine-geïnduceerde stoornissen in de glykemische controle. Daarom stellen we voor om niet-diabetische vrijwilligers in te schrijven met een hoog risico op T2D, vrij van bekende atherosclerotische cardiovasculaire aandoeningen (ASCVD), die geen statines krijgen, die in aanmerking komen voor statinetherapie volgens de ACC/AHA (American College for Cardiology/American Heart Association) 2013 richtlijnen .11 We zullen ons ook richten op rekruteringsinspanningen om proefpersonen met een plasma-TG-concentratie ≥ 150 mg/dL te verrijken om ervoor te zorgen dat we proefpersonen inschrijven binnen het bereik van insulinegevoeligheid.

   Hypothese: We veronderstellen dat intensieve behandeling met atorvastatine gedurende ongeveer 10 weken de insulinegevoeligheid en/of insulinesecretie zal verminderen en dat dit effect kan worden verergerd bij mensen met onderliggende insulineresistentie.

3. STUDIE ONTWERP

   Steekproefgrootte

   • We streven ernaar om in totaal 75 deelnemers aan dit onderzoek te werven en te behouden.

   Studie Locatie

   • Klinische en Translationele Onderzoekseenheid (CTRU) op 800 Welch Road, Palo Alto, CA 94304.

   Duur

   • We verwachten dat het hele onderzoek 4 tot 5 jaar zal duren tot het einde van de data-analyse. Elke in aanmerking komende kandidaat die vrijwillig toestemt om deel te nemen aan het onderzoek, zal in totaal 5 maanden actief zijn in het onderzoek vanaf de screening tot het einde van hun laatste bezoek.

4. STUDIEPROCEDURES

   Werving

   Voorlopige wervingsstrategieën omvatten:

   Vrijwilligers zullen worden geworven uit de San Francisco Bay Area via advertenties in kranten, geposte flyers en de sociale netwerksite NextDoor, evenals uit de Preventive Cardiology Clinics van Stanford Health Care. Ons doel is om werving te verzekeren voor een breed scala aan insulinegevoeligheid. Eerder werk van onze groep en anderen heeft aangetoond dat hoge plasma-TG-concentraties geassocieerd zijn met verhoogde insulineresistentie zoals beoordeeld door referentiemetingen. Daarom zullen we advertenties targeten om mensen met hoge TG-waarden (> 150 mg/dL) te verrijken als surrogaat voor verhoogde insulineresistentie.

   Bezoeken en procedures van deelnemers

   Potentiële deelnemers worden in eerste instantie gescreend wanneer ze bellen of e-mailen naar aanleiding van wervingsadvertenties of een brief van hun arts, waarin het onderzoek als volgt wordt beschreven:

   Voorafgaande intake vindt plaats via de telefoon.

   Bezoek 1 screeningsbezoek.

   Bezoek 2: Orale Glucose Tolerantie Test (OGTT): Deze test duurt ongeveer 3 uur.

   i) Glykemische status: deelnemers worden geclassificeerd als personen met normale glucosetolerantie (NGT), geïsoleerde gestoorde nuchtere glucose (IFG), geïsoleerde gestoorde glucosetolerantie (IGT) of gecombineerde IFG/IGT12. Bovendien wordt de totale geïntegreerde plasmaglucoserespons tijdens de OGTT berekend volgens de trapeziummethode (Glucose-AUC).

   ii) β-celfunctie: berekeningen van de insulinesecretie-gevoeligheidsindex-2 (ISSI-2) zullen worden gebruikt om de insulinesecretoire functie 13 te kwantificeren, als om de een of andere reden geen gradueel glucose-infusieonderzoek wordt uitgevoerd. De ISSI-2 is een gevalideerde OGTT-afgeleide methode om de β-celfunctie te meten, analoog aan de dispositie-index verkregen uit de intraveneuze glucosetolerantietest 14. Het wordt berekend door de insulinesecretoire respons tijdens de OGTT (Insuline-AUC/Glucose-AUC) te vermenigvuldigen met de insulineresistentie (Matsuda-index).

   De nuchtere en 2-uurs glucoseresultaten zullen worden besproken met de studiedeelnemer en een kopie van de resultaten zal aan hen worden gegeven.

   Bezoek 3. Graded Glucose Infusion, GGIT 15,16: Deze test duurt ongeveer 6 uur.

   Deze test is ontworpen om het vermogen van de alvleesklier te beoordelen om insuline te produceren als reactie op een gegradeerde glucose-infusie. Tijdens deze test krijgen proefpersonen twee kleine IV-katheters, één in elke arm. Eén infuus zal worden gebruikt voor het nemen van monsters en de andere voor de infusie van glucose. Tijdens de GGIT worden continue intraveneuze glucose-infusies gegeven met progressief toenemende snelheden: 1, 2, 3, 4, 5, 6 en 8 kg/min in zes infusieperiodes van 40 minuten. Er zullen bloedmonsters worden genomen voor metingen van glucose-, insuline- en C-peptideconcentraties bij vasten en na 30 minuten en 40 minuten na elke infusieperiode. De twee waarden gedurende de laatste 10 minuten van elke infusieperiode worden gemiddeld. De hoeveelheid bloed die voor deze test wordt afgenomen, is 47,5 ml.

   Bezoek 4.Insulineonderdrukkingstest, IST 17,18: Deze test duurt ongeveer 6 uur.

   Deze test is ontworpen om de insulinegevoeligheid van het hele lichaam te bepalen. Na een nacht vasten krijgen proefpersonen een infuus in elke arm. Een voor bloedafname en de andere voor infusie met octreotide (0,27 μg/m2/min), insuline (32 mU/m2/min) en glucose (267 mg/m2/min) gedurende 180 minuten. Tijdens de test wordt endogene insuline onderdrukt en krijgen alle personen dezelfde concentratie insuline, gebaseerd op hun lichaamsoppervlak. Bloed wordt gedurende 150 minuten elke 30 minuten afgenomen en vervolgens met tussenpozen van 10 minuten van 150 tot 180 minuten van de infusie om de plasmaglucose- en insulineconcentraties te meten. Het gemiddelde van de laatste vier waarden wordt gebruikt als de steady-state plasma insuline (SSPI) en glucose (SSPG) concentraties voor elk individu. Aangezien de SSPI-concentraties bij alle proefpersonen vergelijkbaar zijn tijdens de IST, geeft de SSPG-concentratie een directe maatstaf voor het vermogen van insuline om de verwijdering van een geïnfundeerde glucoselading te bemiddelen; hoe hoger de SSPG-concentratie, hoe insulineresistenter het individu. Labs om de nier- en leverfunctie te controleren, plus een lipidenpanel en een urinezwangerschapstest (indien van toepassing) zullen tijdens dit bezoek worden gedaan. Bloedafname of IST is 58,5 ml en 5 ml voor SHC-laboratoria.

   Labs voor iPOP zullen op dit moment worden getrokken en er zullen aanvullende monsters worden verkregen voor transcriptoom-, microbioom-, metaboloom- en proteoomanalyse in bloed; neus-, tong-, huiduitstrijkjes; urine; en ontlasting.

   Het onderzoeksgeneesmiddel, atorvastatine 40 mg, wordt aan de deelnemers aan de studie gegeven zodra alle laboratoria zijn beoordeeld en de deelnemer in aanmerking komt.

   Bezoek 5-7: Bezoeken zijn elke 2 weken gedurende in totaal 10 weken op studiemedicatie (statine). Deelnemers worden beoordeeld op eventuele bijwerkingen of bijwerkingen van de statine. De therapietrouw aan de studiemedicatie zal bij elk bezoek worden beoordeeld.

   Bezoek 8: Gewicht, vitale functies en OGTT hierboven beschreven.

   Bezoek 9: Herhaal GGIT zoals hierboven beschreven.

   Bezoek 10: Herhaal IST- en iPOP-laboratoriumtesten en monsters zoals hierboven beschreven. Aan het einde van dit bezoek wordt de statine stopgezet en wordt de studiedeelnemer ingepland voor vervolgbezoeken van 4 en 8 weken.

   Bezoek 11: een maand vrij van statineonderzoeksbezoek - gewicht, vitale functies en iPOP-laboratoriumtests en -monsters worden uitgevoerd zoals hierboven beschreven.

   Bezoek 12: Laatste studiebezoek - gewicht, vitale functies en iPOP-laboratoriumtests en monsters worden uitgevoerd zoals hierboven beschreven.

   Deelnemers wordt gevraagd een vragenlijst in te vullen over haar/zijn fysieke activiteitsstatus, voedsel en eetgewoonten en stress op het moment van elke iPOP.

5. STATISTISCHE OVERWEGINGEN

Op basis van ons eerdere werk19 berekenden we dat we met 60 proefpersonen een verandering van 8% in SSPG-concentratie en een verandering van 8% in ISRAUC zouden kunnen detecteren na atorvastatinetherapie met 80% power en tweezijdig significantieniveau van 5% met behulp van een paired samples t-toets. We schatten dus dat we 75 proefpersonen moesten inschrijven met een verwacht uitvalpercentage van 20%.

Samenvattende statistieken worden gerapporteerd als mediaan (interkwartielafstand) of aantal (procent) deelnemers, tenzij anders aangegeven. Shapiro-Wilk-tests zullen worden gebruikt om de normaliteit van gegevens te beoordelen, en variabelen die niet normaal verdeeld zijn, zullen log-getransformeerd worden. Procentuele veranderingen in variabelen worden berekend met de formule: [(end-of study value) - (baseline value) / baseline value] x 100. Paired samples t-tests zullen worden gebruikt om basislijn- en einde-studiegemiddelden te vergelijken. Eén steekproef t-tests zullen worden gebruikt om te evalueren of procentuele veranderingen in variabelen significant verschillen van nul (geen verandering). Pearson-correlatiecoëfficiënten zullen worden berekend om de sterkte van associatie tussen van belang zijnde variabelen te bepalen. Vooraf gespecificeerde subgroepanalyses zullen worden uitgevoerd door stratificatie voor insulineresistente versus insulinegevoelige proefpersonen. De SSPG-concentratiemediaan zal worden gebruikt om proefpersonen te definiëren als insulineresistent of insulinegevoelig. Insulineresistente en insulinegevoelige groepsgemiddelden zullen worden vergeleken door onafhankelijke steekproef t-testen en verhoudingen door chi-kwadraattesten of Fisher's exact-testen. Statistische analyses worden uitgevoerd met behulp van statistische software IBM SPSS versie 26.0.