Het effect van vasopressine op de glucoseregulatie (HYPERGlu)

Inleiding Het neurohypofysiale hormoon arginine vasopressine (AVP), ook bekend als antidiuretisch hormoon, was een van de eerste hormonen die in 1895 door Oliver en Schäfer werd geïdentificeerd vanwege zijn vasopressine-eigenschappen. Ze toonden aan dat extract van hypofyse de bloeddruk verhoogde bij verdoofde honden. AVP wordt voornamelijk gesynthetiseerd in de paraventriculaire en supraoptische kern van de hypothalamus. Het hormoon wordt overgebracht naar de neurale kwab van de achterste hypofyse, waar het wordt afgegeven aan de bloedsomloop. Doelorganen nemen de hormonale prikkels waar via drie verschillende receptoren: V1a, V1b en V2. De receptor V1a komt voornamelijk tot uiting in de vaatwand en is verantwoordelijk voor vasoconstrictie. De receptor V1b wordt voornamelijk aangetroffen in de hypofysevoorkwab en medieert de secretie van het bijnierhormoon corticotropine, terwijl de V2-receptor voornamelijk tot expressie wordt gebracht in nefrontubuli die waterreabsorptie veroorzaken. Sinds de ontdekking van AVP zijn zowel de vasopressine- als antidiuretische eigenschappen zeer goed bestudeerd en gedocumenteerd.

Afgezien van de AVP-effecten op bloeddruk en waterhomeostase, is het hormoon betrokken bij een verscheidenheid aan andere functies, waaronder pijn, bot- en vetmetabolisme, hypertensie, sociaal gedrag, veroudering, cognitieve functie, cellulaire proliferatie, ontsteking, infecties, homeostase, hypothalamus. -hypofyse-bijnieras en diabetes. Al deze effecten kunnen nuttig inzicht geven in veel ziekten. Daarom ligt de focus van deze toepassing op de effecten van AVP op de glucoseregulatie bij gezonde mensen.

Van AVP is bekend dat het de hepatische glycogenolyse bevordert door activering van V1a-receptoren en door de afgifte van glucagon te verhogen, wat resulteert in verhoogde glucosespiegels bij proefdieren. Zelfs wanneer glucagonreceptoren in de lever geblokkeerd zijn, verhoogt AVP nog steeds de bloedglucose. De V1b-receptoren zijn geïdentificeerd in zowel alfa- als bètacellen van de eilandjes van Langerhans. AVP stimuleert dus de insulinesecretie en gaat de stijging van de bloedglucose tegen. In een experiment met AVP V1a- en V1b-receptor-knockout-muizen werden veranderingen in het glucose- en vetmetabolisme waargenomen, wat suggereert dat AVP mogelijk een rol speelt bij glucoseregulatie en stofwisselingsstoornissen. Studies bij mensen met een genetische variatie van de AVP V1a-receptor toonden een verhoogde prevalentie van diabetes aan bij mensen met overgewicht of bij proefpersonen met een vetrijk dieet. Onlangs heeft een onderzoek bij ratten die gevoelig zijn voor metabole disfunctie het effect onderzocht van de langdurige invloed van vasopressine op de glucosehomeostase. Het meldde dat hoge vasopressine hyperinsulemie en glucose-intolerantie bij zwaarlijvige ratten verhoogde, terwijl behandeling met vasopressine-receptor V1a-antagonist glucose-intolerantie verminderde.

In een Franse epidemiologische studie werd een cohort van 3.615 mannen en vrouwen met een normale nuchtere bloedglucose gedurende 9 jaar gevolgd. Het gaf aan dat de inname van water omgekeerd en onafhankelijk geassocieerd was met het risico op het ontwikkelen van hyperglykemie. De auteurs veronderstelden dat hun resultaten te wijten waren aan hypohydratiegerelateerde toename van vasopressine in het plasma. Meer recentelijk werd een Zweeds cohort van 2.064 proefpersonen uit de malmo-dieet- en kankerstudie na 15,8 jaar geanalyseerd met een orale glucosetolerantietest. Ze ontdekten dat copeptine (een betrouwbare en klinische surrogaatmarker van AVP) onafhankelijk diabetes mellitus en abdominale adipositas voorspelde.

Interessant is dat hypohydratie en weinig water drinken verband houden met chronisch verhoogde AVP. In een recent onderzoek met vrijlevende volwassenen leidde een lage gebruikelijke waterinname tot een significant verhoogde AVP in vergelijking met volwassenen met een hoge waterinname.

Experimenteel ontwerp Zestig proefpersonen tussen de 30 en 55 jaar met afwezigheid van insulineresistentie zullen in het onderzoek worden gerekruteerd. Dertig van de volwassenen zullen een normale body mass index (BMI; 15 mannen en 15 vrouwen, 18,5 kg∙m-2 < BMI ≤25 kg∙m-2) hebben en dertig volwassenen met overgewicht of obesitas (15 mannen en 15 vrouwen, 28 kg∙m-2 ≤ BMI ≤35 kg∙m-2) worden geworven om deel te nemen aan het onderzoek. Schatting van de steekproefomvang toonde aan dat 60 proefpersonen een vermogen van 0,8 zullen leveren met een alfaniveau ingesteld op 0,05. Het effect van vasopressine op het glucosemetabolisme zal worden bestudeerd via osmotische stimulatie van vasopressine (AVP) met behulp van hypertone zoutoplossing gevolgd door een orale glucosetolerantietest. Elke proefpersoon zal twee identieke experimenten uitvoeren, die alleen verschillen in het natriumchloride (NaCl)-gehalte van de infusie (isotone vs. hypertone zoutoplossing). Alle vrouwelijke proefpersonen zullen beide proeven uitvoeren tijdens hun vroege folliculaire fase, ongeveer 2-6 dagen na het begin van de menstruatie om lage endogene niveaus van oestrogeen en progesteron te verzekeren. Na 30 minuten rusten in een zittende positie, krijgen proefpersonen intraveneus een infuus van ofwel 3% NaCl (hypertonische zoutoplossing, vandaar HYPER) of 0,9% NaCl (isotone zoutoplossing, vandaar ISO) gedurende een periode van 120 minuten met een infusiesnelheid van 0,1 ml/min / kg lichaamsgewicht op een enkelblinde manier en in een tegengebalanceerde volgorde. Deze hypertone infusie van zoutoplossing verhoogt de plasma-osmolaliteit van 285 tot ten minste 300 mmol/kg. Uit een aparte veneuze katheter wordt elke 30 minuten bloed afgenomen. Na infusie rusten de proefpersonen gedurende een equilibratieperiode van 30 minuten voordat ze beginnen met een orale glucosetolerantietest van 4 uur.

Proefpersoonvoorbereiding voor orale glucosetolerantietest (OGTT): proefpersonen moeten gedurende 3 dagen voorafgaand aan de test een normaal dieet volgen en normale lichamelijke activiteit ondernemen. Het diner wordt de dag ervoor gestandaardiseerd en er is geen alcohol toegestaan. Proefpersonen krijgen de instructie om ten minste 10 uur voorafgaand aan de test te vasten.

Procedure voor OGTT: De OGTT-test bestaat uit een inname van 75 g glucose gevolgd door een bloedafnameperiode, waarbij gedurende 240 minuten om de 30 minuten monsters worden genomen. Urinemonsters worden verzameld aan het einde van het infuus en aan het einde van de OGTT. Na elk bloedmonster wordt de bloeddruk geregistreerd via een geautomatiseerde bloeddrukmeter. Zuurstofopname en respiratoire uitwisselingssnelheid worden elk uur beoordeeld via indirecte calorimetrie, in totaal zeven keer per proef. Tijdens de bloedafname zullen ook dorstgevoel en monddroogte worden beoordeeld via visuele analoge schalen.

Monsters Analyse In elk experiment worden in totaal veertien bloedmonsters genomen en geanalyseerd op: hematocriet (Hct), hemoglobine (Hb), osmolaliteit (Osm), natrium (Na) en kalium (K), totaal plasma-eiwit, glucose, insuline, c-peptide, glucagon, copeptine, plasmarenine-activiteit, corticotropine releasing hormoon (CRF), cortisol, triglyceriden en vrije vetzuren (FFA).

Urinemonsters worden geanalyseerd op osmolaliteit en soortelijk gewicht van verse urine. Back-upmonsters van serum, plasma en urine worden bewaard, ingevroren bij -80°C, voor het geval aanvullende analyse nodig is, of als vervanging voor kapotte flesjes.

Gegevensverwerking en -analyse Om de kwaliteit en integriteit van de verzamelde gegevens te waarborgen, worden formulieren voor casusrapportage gebruikt. De Case Report Forms (CRF) zullen worden ontworpen om de verzamelde gegevens vast te leggen op een manier die aan de hoogste normen voldoet. CRF zal worden ontwikkeld, getest en goedgekeurd voordat een vak wordt ingeschreven. De wetenschapper die betrokken is bij de gegevensverzameling van het onderzoek zal voorafgaand aan het begin van de gegevensverzameling worden getraind in het gebruik van CRF. Tijdens het experiment en in ieder geval nog twee jaar na de publicatie van de manuscripten zal een papieren en digitale bibliotheek voor alle CRF's worden aangelegd en onderhouden. De databasebeheerder en de hoofdonderzoeker zullen de enige persoon zijn die toegang hebben tot identificeerbare subjectinformatie. Alle overige documenten worden gecodeerd om de anonimiteit van het onderwerp te waarborgen. Het data- en veiligheidsmonitoringplan omvat: algemeen kader voor data- en veiligheidsmonitoring, verantwoordelijke partij voor monitoring en procedures voor het melden van ongewenste voorvallen/onvoorziene problemen. Na dataverzameling vindt de data-invoer plaats door twee geautoriseerde wetenschappers. Gegevens van Quest-diagnostiek zijn beschikbaar in PDF-formaat en gegevensinvoer zal ook worden uitgevoerd en geverifieerd door twee wetenschappers. Data-integratie en database-opschoning zullen worden uitgevoerd in statistische software via analyse en visualisatie.

De primaire responsvariabele glucosemetabolisme wordt vastgelegd door 4 variabelen (glucose, insuline, C-peptide en glucagon), allemaal gemeten op een ratioschaal en op 14 momenten.

Secundaire uitkomsten zijn: Hb, Hct, totale proteïnen, osmolaliteit, Na, K, copeptine, bijnier corticosteropine releasing hormoon (ACTH), CRH, angiotensine II, plasmarenine-activiteit (PRA), aldosteron, triglyceriden, FFA.

Aanvullende herhaalde continue uitkomsten zijn: (1) bloeddruk die 14 keer wordt gemeten; (2) Zuurstofopname en respiratoire uitwisselingssnelheid die bij 7 verschillende gelegenheden worden beoordeeld; en (3) dorstgevoel en droge mond die 14 keer worden gemeten.

Covariaten Metingen Behandelingsgroepen (isotone vs. hypertone zoutoplossing) zullen de belangrijkste vergelijking van belang zijn. Andere covariaten zijn geslacht (vrouwen versus mannen) en gewichtsstatus (normaal gewicht versus overgewicht/zwaarlijvigheid), leeftijd (30-55) en tijd (1-14).

Om te onderzoeken of de gemiddelde responsprofielen vergelijkbaar zijn in de groepen, d.w.z. of patronen van verandering in de gemiddelde respons in de loop van de tijd per groep verschillen, zal de huidige studie de interactie-effecten per groep verder onderzoeken: (bijv. behandeling door tijdsinteractie; gewicht per tijdsinteractie; geslacht op tijd interactie).

Gegevensanalyseplan

• Voor dit quasi-experimenteel met herhaald meetontwerp zullen de onderzoekers een longitudinale analyse uitvoeren om veranderingen in de gemiddelde respons in de loop van de tijd te beschrijven, en hoe deze veranderingen gerelateerd zijn aan de covariaten van belang.
• De normaliteit van deze continue variabelen zal worden beoordeeld door de Shapiro-Wilk-normaliteitstest uit te voeren.
• Voor alle continue uitkomsten worden samenvattende statistieken (gemiddelde en standaarddeviaties) op elk moment en in volgorde uitgevoerd. Bovendien zullen correlaties tussen metingen van het glucosemetabolisme worden uitgevoerd.
• Percentages worden berekend voor covariaten die op een nominale schaal worden gemeten, en gemiddelde en ± standaarddeviaties worden gepresenteerd voor die op een continue schaal worden gemeten.
• De verdelingen van insulinegevoeligheidsindexen en gebieden onder de curve zullen worden beoordeeld.

Statistische modellering Om te bestuderen hoe veranderingen in de gemiddelde respons zich in de loop van de tijd verhouden tot covariaten, zal gegeneraliseerde lineaire mixed-effects-modellering - met willekeurige onderscheppingen en hellingen - worden gebruikt met behulp van de Restricted Maximum Likelihood Estimation. Aangenomen wordt dat de gemiddelde respons van elke groep in de loop van de tijd lineair zal veranderen. Als de gemiddelde respons in de loop van de tijd echter niet lineair is, zullen polynoomtrends van hogere orde worden onderzocht.

De onderzoeker past het juiste covariantiepatroonmodel toe om rekening te houden met de correlaties tussen de herhaalde metingen, zodat de juiste gevolgtrekkingen worden gemaakt.

Statistische significantie wordt bepaald op een alfa van 0,05. Alle statistische analyses worden uitgevoerd met de volgende statische software STATA©, JMP© of SAS©.

Verwachte bevindingen en conclusies Tijdens de hypertone zoutoplossing-infusieproef zal de waterbalans kunstmatig worden gemanipuleerd (hypertone hypervolemie). De toename van de plasma-osmolaliteit zal de secretie van vasopressine stimuleren. Er wordt verwacht dat AVP-stimulatie insuline in grotere mate zal verhogen dan glucose, wat resulteert in een hogere insulineresistentie. Er wordt ook verwacht dat een grote osmolaliteit van de urine een reactie is op verhoogde vasopressinespiegels en lagere urineproductie.

Betekenis van het project Diabetes is samen met zwaarlijvigheid een van de belangrijkste niet-overdraagbare ziekten in de ontwikkelde en ontwikkelingslanden. Meer dan 29 miljoen Amerikanen zijn diabetes en nog eens 86 miljoen zijn in een pre-diabetische toestand. De kosten van diabetes in 2012 bedroegen 245 miljard dollar en die kosten stijgen nog steeds. Hypohydratie daarentegen is een veel voorkomend fenomeen dat verband houdt met veel gezondheidsproblemen, zoals urineweginfecties, nierstenen, hart- en vaatziekten, gemoedstoestand en cognitieve prestaties. Een van de mogelijke mechanismen achter de effecten van hypohydratie is het verhoogde niveau van AVP. Recente epidemiologische gegevens en dierexperimenten wijzen erop dat hypohydratie en hoge vasopressine verband houden met zowel diabetes als glucoseontregeling. Er zijn echter geen experimentele gegevens van een gecontroleerd onderzoek bij mensen. Het doel van de voorgestelde studie is om een ​​gecontroleerde proef op gezonde mensen uit te voeren om het effect van verhoogde vasopressine op de glucoseregulatie te onderzoeken.