Forholdet mellom insulinresistens og statinindusert type 2-diabetes og integrativ personlig omics-profilering

1. BETYDNING

   Statiner og risiko for T2D: Statinbehandling er assosiert med en økning i hendelse T2D.1-4 5

   Mekanisme av statin-indusert T2D: Det er uklart om statiner øker risikoen for T2D ved å redusere insulinvirkning, sekresjon eller begge deler. Det er publisert flere manuskripter som vesentlig øker forståelsen av sammenhengen mellom statinbruk og hendelse T2D. Swerdlow, et al.2, basert på bevis fra genetisk analyse og randomiserte studier, konkluderte med at den økte risikoen for T2D notert med statiner er i det minste "delvis forklart av HMG-koenzym A reduktase (HMGCR) hemming." De bemerket også en assosiasjon av vektøkning med HMGCR-varianter hos statinbehandlede pasienter, noe som førte til forestillingen om at reduksjon i insulinfølsomhet bidrar til statinindusert diabetes. I den sammenheng har Cederberg, et al.9 vist i en stor prospektiv studie (n=8749 menn) at deltakere behandlet med statiner (n=2142) hadde en økning på 46 % i tilfeldig T2D, assosiert med en 24 % reduksjon i insulin sensitivitet og en 12 % reduksjon i insulinsekresjon vurdert ved surrogattiltak.

   Identifisering av personer med økt risiko for statinindusert T2D: Studier av 3 randomiserte kliniske studier med atorvastatin av David Waters' gruppe 1,3,4 har vist at "baseline fastende glukose, kroppsmasseindeks, hypertensjon og fastende triglyserider var uavhengige prediktorer av T2D." Disse abnormitetene danner en klynge som tilskrives insulinresistens.10 Siden insulinresistens er en prediktor for utvikling av T2D, virker det sannsynlig at jo mer insulinresistente individene er før behandling, desto større er risikoen for statin-indusert T2D.

   I den sammenheng har relativt lite oppmerksomhet blitt gitt til rollen som metabolsk heterogenitet hos pasienter med forhøyede LDL-C-konsentrasjoner kan spille i statin-indusert T2D. Spesifikt er personer med forhøyede LDL-C-konsentrasjoner, hvis plasmatriglyseridkonsentrasjoner (TG) også er forhøyede, insulinresistente, hyperinsulinemiske og glukoseintolerante sammenlignet med de med isolerte LDL-C-nivåer. Som sådan kan denne undergruppen av pasienter med forhøyede LDL-C-konsentrasjoner sees på som å være ved et "tipping point", og enhver negativ effekt av statiner på insulinvirkning og/eller sekresjon, uavhengig av hvordan mediert, setter dem i økt risiko for å utvikle statin-indusert diabetes. Faktisk har vi vist (Kohli et al)1 at pasienter med både insulinresistens (som estimert ved høye TG) og prediabetes har spesielt høy risiko for statinindusert T2D.

   Vi søker å ta opp 2 viktige ubesvarte spørsmål: Påvirker statiner primært insulinresistens eller insulinsekresjon?; Er det undergrupper av individer med høyest risiko for statinindusert T2D?

2. RASJONAL, HYPOTESE

   Begrunnelse:

   T2D utvikler seg når insulinresistente individer ikke kan opprettholde graden av kompensatorisk hyperinsulinemi som er nødvendig for å opprettholde normal glukosetoleranse. Imidlertid gjenstår viktige grunnleggende spørsmål. Hva er for eksempel den cellulære/molekylære koblingen mellom statinbehandling og endringer i insulinvirkning og sekresjon?

   Dette forslaget er basert på forutsetningen om at å studere effekten av statiner på insulinvirkning og insulinsekresjon ved bruk av «gullstandard»-metoder vil bidra til å avgjøre om statiner påvirker risikoen for T2D negativt ved å øke insulinresistens eller redusere insulinsekresjonen. Vi bruker insulinsuppresjonstesten (med avlesning av steady-state plasmaglukose, SSPG) for å fastslå insulinfølsomhet og den graderte glukoseinfusjonstesten (med avlesning av insulinsekresjonshastighet, ISR) for å fastslå insulinsekresjon både før og etter statinbehandling hos ikke-diabetikere.

   Vi antar at behandling med atorvastatin 40 mg/dag i ca. 10 uker vil svekke insulinfølsomhet og/eller insulinsekresjon og at denne effekten kan forverres hos de med underliggende insulinresistens. Derfor planlegger vi å se på effekten av atorvastatin ikke bare hos alle deltakerne, men også i undergrupper av individer med baseline insulinresistens (som vil bli beriket ved å rekruttere frivillige med forhøyede plasma TG-nivåer (≥150 mg/dL) ved baseline. Begrunnelsen for dette er at plasma-TG-er er et surrogatmål for insulinresistens med en beskjeden korrelasjon med det direkte målet for insulinresistens (steady-state plasmaglukose) målt ved insulinsuppresjonstesten. Klinisk vil forsøkspersoner med forhøyede TG-er før statinbehandling ha betydelige kliniske fordeler av statiner, og et av etterforskernes sekundære mål er å demonstrere at en enkel måling av plasma-TG-konsentrasjon (som et surrogat for insulinresistens) kan hjelpe til med å identifisere de mest ved risiko for statininduserte forstyrrelser i glykemisk kontroll. Følgelig foreslår vi å registrere frivillige uten diabetes med høy risiko for T2D, fri for kjent aterosklerotisk kardiovaskulær sykdom (ASCVD), som ikke mottar statiner, kvalifisert for statinbehandling i henhold til ACC/AHA (American College for Cardiology/American Heart Association) retningslinjer fra 2013 .11 Vi vil også målrette rekrutteringsarbeid for å berike forsøkspersoner med plasma TG-konsentrasjon ≥ 150 mg/dL for å sikre at vi registrerer forsøkspersoner på tvers av insulinfølsomhetsområdet.

   Hypotese: Vi antar at høyintensitetsbehandling med atorvastatin i ca. 10 uker vil svekke insulinfølsomhet og/eller insulinsekresjon og at denne effekten kan forverres hos de med underliggende insulinresistens.

3. STUDERE DESIGN

   Prøvestørrelse

   • Vi har som mål å rekruttere og beholde totalt 75 deltakere i denne studien.

   Studiested

   • Clinical and Translational Research Unit (CTRU) på 800 Welch Road, Palo Alto, CA 94304, CA.

   Varighet

   • Vi regner med at hele studien vil ta 4 - 5 år til slutten av dataanalysen. Hver kvalifisert kandidat som frivillig samtykker til å delta i studien vil være aktiv i studien i totalt 5 måneder fra screening til slutten av deres siste besøk.

4. STUDIEPROSEDYRER

   Rekruttering

   Foreløpige rekrutteringsstrategier vil omfatte:

   Frivillige vil bli rekruttert fra San Francisco Bay Area gjennom annonser i aviser, publiserte flyers og det sosiale nettverksnettstedet NextDoor samt fra Preventive Cardiology Clinics ved Stanford Health Care. Vårt mål er å sikre rekruttering på tvers av et bredt spekter av insulinfølsomhet. Tidligere arbeid fra vår gruppe og andre har vist at høye plasma-TG-konsentrasjoner er assosiert med økt insulinresistens vurdert ved referansemål. Derfor vil vi målrette annonser for å berike personer med høye TG-nivåer (> 150 mg/dL) som et surrogat for økt insulinresistens.

   Deltakerbesøk og prosedyrer

   Potensielle deltakere vil først bli screenet når de ringer eller sender e-post som svar på rekrutteringsannonser, eller et brev fra legen deres, som beskriver studien som følger:

   Foreløpig inntak vil skje over telefon.

   Besøk 1 visningsbesøk.

   Besøk 2: Oral glukosetoleransetest (OGTT): Denne testen vil ta omtrent 3 timer.

   i) Glykemisk status: Deltakerne vil bli klassifisert som å ha normal glukosetoleranse (NGT), isolert svekket fastende glukose (IFG), isolert svekket glukosetoleranse (IGT) eller kombinert IFG/IGT12. I tillegg vil den totale integrerte plasmaglukoseresponsen under OGTT beregnes ved hjelp av trapesmetoden (Glucose-AUC).

   ii) β-cellefunksjon: Beregninger av insulinsekresjon-sensitivitetsindeks-2 (ISSI-2) vil bli brukt til å kvantifisere insulinsekresjonsfunksjon 13, hvis det av en eller annen grunn ikke utføres en gradert glukoseinfusjonsstudie. ISSI-2 er en validert OGTT-avledet metode for å måle β-cellefunksjon, analogt med disposisjonsindeksen oppnådd fra den intravenøse glukosetoleransetesten 14. Den beregnes ved å multiplisere den insulinsekretoriske responsen under OGTT (Insulin-AUC/Glucose-AUC) med insulinresistens (Matsuda-indeksen).

   Faste- og 2-timers glukoseresultatene vil bli diskutert med studiedeltakeren og en kopi av resultatene vil bli gitt til dem.

   Besøk 3. Gradert glukoseinfusjon, GGIT 15,16: Denne testen vil ta ca. 6 timer.

   Denne testen er utformet for å vurdere bukspyttkjertelens evne til å produsere insulin som svar på en gradert glukoseinfusjon. Under denne testen vil forsøkspersonene ha to små IV-katetre plassert, ett i hver arm. En IV vil bli brukt til å ta prøver og den andre til infusjon av glukose. Under GGIT vil kontinuerlige intravenøse infusjoner av glukose gis med progressivt økende hastigheter: 1, 2, 3, 4, 5, 6 og 8 kg/min i seks infusjonsperioder med 40 minutters varighet. Blodprøver vil bli samlet for måling av glukose-, insulin- og C-peptidkonsentrasjoner ved faste og 30 minutter og 40 minutter inn i hver infusjonsperiode. De to verdiene i løpet av de siste 10 minuttene av hver infusjonsperiode beregnes som gjennomsnitt. Mengden blod som tas for denne testen vil være 47,5 ml.

   Besøk 4.Insulinundertrykkelsestest, IST 17,18: Denne testen vil ta ca. 6 timer.

   Denne testen er utformet for å bestemme insulinfølsomhet i hele kroppen. Etter en faste over natten vil forsøkspersonene ha en IV plassert i hver arm. En for oppsamling av blod og den andre for infusjon med oktreotid (0,27 μg/m2/min), insulin (32 mU/m2/min) og glukose (267 mg/m2/min) i 180 minutter. Under testen undertrykkes endogent insulin og alle individer gis samme konsentrasjon av insulin, basert på kroppsoverflaten. Blod tappes hvert 30. minutt i 150 minutter og deretter med 10-minutters intervaller fra 150 til 180 minutter etter infusjonen for å måle plasmaglukose- og insulinkonsentrasjoner. Gjennomsnittet av de fire siste verdiene brukes som steady-state plasmainsulin (SSPI) og glukose (SSPG) konsentrasjoner for hvert individ. Siden SSPI-konsentrasjoner er like i alle forsøkspersoner under IST, gir SSPG-konsentrasjonen et direkte mål på insulins evne til å formidle avhending av en infundert glukosemengde; jo høyere SSPG-konsentrasjon, jo mer insulinresistent er individet. Laboratorier for å sjekke nyre- og leverfunksjon pluss et lipidpanel og en uringraviditetstest (hvis aktuelt) vil bli utført ved dette besøket. Blodtappet eller IST vil være 58,5 ml og 5 ml for SHC-laboratorier.

   Labs for iPOP vil bli tegnet på dette tidspunktet og ytterligere prøver vil bli innhentet for transkriptom-, mikrobiom-, metabolom- og proteomanalyse i blod; nese-, tunge-, hudoverflateservietter; urin; og krakk.

   Studiemedikamentet, atorvastatin 40 mg, vil bli gitt til studiedeltakerne når alle laboratorier er gjennomgått og deltakeren er kvalifisert.

   Besøk 5-7: Besøk vil være annenhver uke i totalt 10 uker på studiemedisin (statin). Deltakerne vil bli vurdert for eventuelle bivirkninger eller uønskede hendelser (AE) på statinet. Overholdelse av studiemedisin vil bli vurdert ved hvert besøk.

   Besøk 8: Vekt, vitale tegn og OGTT beskrevet ovenfor.

   Besøk 9: Gjenta GGIT som beskrevet ovenfor.

   Besøk 10: Gjenta IST og iPOP laboratorietester og prøver som beskrevet ovenfor. På slutten av dette besøket vil statinet bli stoppet og studiedeltakeren vil bli planlagt for 4- og 8-ukers oppfølgingsbesøk.

   Besøk 11: En måned fri statin studiebesøk - vekt, vitale tegn, og iPOP laboratorietester og prøver vil bli utført som beskrevet ovenfor.

   Besøk 12: Siste studiebesøk - vekt, vitale tegn, og iPOP laboratorietester og prøver vil bli utført som beskrevet ovenfor.

   Deltakerne vil bli bedt om å fylle ut spørreskjema om hennes/hans fysiske aktivitetsstatus, mat- og spisevaner og stress på tidspunktet for hver iPOP.

5. STATISTISKE HENSYN

Basert på vårt tidligere arbeid19, beregnet vi at med 60 forsøkspersoner ville vi være i stand til å oppdage en 8 % endring i SSPG-konsentrasjon og en 8 % endring i ISRAUC etter atorvastatinbehandling med 80 % kraft og tosidig signifikansnivå på 5 % ved å bruke en parede prøver t-test. Vi estimerte derfor å måtte registrere 75 forsøkspersoner med en forventet frafallsprosent på 20 %.

Sammendragsstatistikk vil bli rapportert som median (interkvartilområde) eller antall (prosent) deltakere med mindre annet er spesifisert. Shapiro-Wilk-tester vil bli brukt for å vurdere normaliteten til data, og variabler som ikke er normalfordelt vil bli log-transformert. Prosentvise endringer i variabler vil bli beregnet med formelen: [(verdi ved studieslutt) - (grunnlinjeverdi) / grunnlinjeverdi] x 100. Parede prøver t-tester vil bli brukt for å sammenligne baseline- og studiesluttmiddelverdier. En prøve t-tester vil bli brukt for å evaluere om prosentvise endringer i variabler er signifikant forskjellig fra null (ingen endring). Pearson-korrelasjonskoeffisienter vil bli beregnet for å bestemme styrken på assosiasjonen mellom variabler av interesse. Forhåndsdefinerte undergruppeanalyser vil bli utført ved å stratifisere for insulinresistente versus insulinsensitive personer. SSPG-konsentrasjonsmedianen vil bli brukt til å definere personer som insulinresistente eller insulinsensitive. Insulinresistente og insulinsensitive grupper vil bli sammenlignet med uavhengige sample t-tester og proporsjoner ved chi-kvadrat-tester eller Fishers eksakte tester. Statistiske analyser vil bli utført ved å bruke statistisk programvare IBM SPSS versjon 26.0.