Het effect van glucagon op de snelheid van hepatische mitochondriale oxidatie bij de mens beoordeeld door PINTA

Doelstellingen:

Om de effecten van glucagon op het glucose- en vetmetabolisme in de lever in vivo te onderzoeken, zal deze studie een nieuwe Positional Isotopomer NMR Tracer Analysis (PINTA)-methode toepassen om de snelheden van hepatische mitochondriale oxidatie en pyruvaatcarboxylaseflux te kwantificeren, die kruisgevalideerd is in wakkere toestand. knaagdieren en mensen (Perry et al. Natuurcommunicatie 2017). Voorlopige onderzoeken bij knaagdieren hebben aangetoond dat glucagon intrahepatische lipolyse stimuleert via een InsP3R-I-afhankelijk proces, wat leidt tot een toename van het acetyl-CoA-gehalte in de lever, dat allosterisch de activiteit en flux van pyruvaatcarboxylase activeert, en dat dit fenomeen het acute, transcriptie-onafhankelijke effect verklaart. om hepatische gluconeogenese in vivo acuut te stimuleren (niet-gepubliceerde resultaten). Bovendien is met behulp van PINTA-analyse aangetoond dat glucagon de mitochondriale oxidatie in de lever stimuleert door middel van calciumsignalering bij wakkere muizen, en dat dit proces kan worden benut door kortdurende continue glucagonbehandeling die leidt tot een tweevoudige toename van de oxidatie van mitochondriaal vet in de lever. resulteert op zijn beurt in een grote vermindering van hepatische steatose en duidelijke verbeteringen in glucosetolerantie door omkering van hepatische insulineresistentie in een vetgevoed rattenmodel van niet-alcoholische leververvetting.

Hypothese:

1. Een fysiologische toename van glucagonconcentraties in het plasma zal bij gezonde mensen een significante toename van de snelheid van mitochondriale oxidatie in de lever bevorderen.
2. Een fysiologische verhoging van de glucagonconcentraties in het plasma zal bij gezonde mensen een significante verhoging van de leverpyruvaatcarboxylaseflux bevorderen.
3. Een fysiologische toename van de glucagonconcentraties in het plasma zal bij gezonde mensen een significante toename van de snelheid van 13C4 β-hydroxybutyraatomzetting (hepatische ketogenese) bevorderen.

Studieontwerp - Klinisch plan:

De effecten van een fysiologische toename van glucagon in het plasma op de snelheid van mitochondriale oxidatie in de lever en de flux van pyruvaatcarboxylase zullen worden onderzocht bij 12 gezonde deelnemers (leeftijd 21-65) met behulp van Positional Isotopomer NMR Tracer Analysis (PINTA) (Perry et al. Natuurcommunicatie 2017). In het kort zullen de snelheden van de mitochondriale oxidatie in de lever en de flux van pyruvaatcarboxylase in de lever worden beoordeeld bij 12 gezonde deelnemers die 's nachts vasten door middel van PINTA na een infuus van drie uur met glucagon of zoutoplossing. De glucagon-infusie zal worden ontworpen om de plasmaconcentraties van glucagon in de perifere en poortader met een factor 3-4 te verhogen. De effecten van een fysiologische toename van plasmaglucagon op de snelheid van leverketogenese zullen ook worden beoordeeld met behulp van een infusie van 13C4 β-bètahydroxybutyraat (Perry et al. Cell Metabolism 2017).

Snelheden van hepatische pyruvaatcarboxylaseflux/citraatsynthaseflux door PINTA: Deelnemers (n=12) zullen door PINTA worden bestudeerd onder 2 omstandigheden: 1) na een nacht vasten en een infuus van 3 uur met zoutoplossing (controle), 2) na een nacht vasten en een glucagon-infuus van 3 uur. In het kort, na het verzamelen van basislijnbloedmonsters zal een 3 uur durende infusie van tracers zoals hieronder beschreven worden gestart. Relatieve snelheden van pyruvaatcarboxylase tot citraatsyntheseflux zullen worden bepaald met behulp van een constante infusie van [3-13C]-lactaat en snelheden van glucoseproductie zullen worden gemeten met behulp van een infusie van [2H7]glucose (Perry et al. Natuurcommunicatie 2017). De snelheid van ketogenese in de lever zal worden gemeten met behulp van een constante infusie van [3C β-hydroxybutyraat, zoals eerder beschreven (Perry et al. Cell Metabolism 2017).

Het energieverbruik van het hele lichaam en het ademhalingsquotiënt zullen worden beoordeeld door middel van indirecte calorimetrie.