Effekten av glukagon på rater av levermitokondriell oksidasjon hos mennesker vurdert av PINTA

Mål:

For å undersøke effektene av glukagon på hepatisk glukose og fettmetabolisme in vivo, vil denne studien bruke en ny Positional Isotopomer NMR Tracer Analysis (PINTA) metode for å kvantifisere hastigheter av lever mitokondriell oksidasjon og pyruvat karboksylase fluks, som har blitt kryssvalidert i våken tid. gnagere og mennesker (Perry et al. Naturkommunikasjon 2017). Foreløpige gnagerstudier har funnet at glukagon stimulerer intrahepatisk lipolyse gjennom en InsP3R-I-avhengig prosess, noe som fører til økninger i hepatisk acetyl-CoA-innhold, som allosterisk aktiverer pyruvatkarboksylaseaktivitet og fluks, og at dette fenomenet forklarer dets akutte, transkripsjonsuavhengige effekt. for å akutt stimulere hepatisk glukoneogenese in vivo (upubliserte resultater). I tillegg har det ved bruk av PINTA-analyse blitt vist at glukagon stimulerer levermitokondriell oksidasjon gjennom kalsiumsignalering i våkne mus, og at denne prosessen kan utnyttes ved kortvarig kontinuerlig glukagonbehandling som fører til to ganger økning i levermitokondriell fettoksidasjon, som resulterer i sin tur i store reduksjoner i leversteatose og markerte forbedringer i glukosetoleranse gjennom reversering av leverinsulinresistens i en rottemodell med høyt fettinnhold av ikke-alkoholisk fettlever.

Hypotese:

1. En fysiologisk økning i plasmaglukagonkonsentrasjoner vil fremme en betydelig økning i rater av levermitokondriell oksidasjon hos friske mennesker.
2. En fysiologisk økning i plasmaglukagonkonsentrasjoner vil fremme en betydelig økning i hastigheten av hepatisk pyruvatkarboksylasefluks hos friske mennesker.
3. En fysiologisk økning i plasmaglukagonkonsentrasjoner vil fremme en betydelig økning i hastigheten på 13C4 β-hydroksybutyratomsetning (hepatisk ketogenese) hos friske mennesker.

Studiedesign – klinisk plan:

Effektene av en fysiologisk økning i plasmaglukagon på levermitokondriell oksidasjon og pyruvatkarboksylasefluks vil bli undersøkt hos 12 friske deltakere (alder 21-65) ved bruk av Positional Isotopomer NMR Tracer Analysis (PINTA) (Perry et al. Naturkommunikasjon 2017). Korte rater av levermitokondriell oksidasjon og hepatisk pyruvatkarboksylasefluks vil bli vurdert hos 12 friske deltakere som fastet natten over med PINTA etter en tre-timers infusjon av glukagon eller saltvann. Glukagoninfusjonen vil bli utformet for å øke glukagonkonsentrasjonen i perifer og portvenen i plasma 3-4 ganger. Effektene av en fysiologisk økning i plasmaglukagon på hastigheter av hepatisk ketogenese vil også bli vurdert ved bruk av en infusjon av 13C4 β-betahydroksybutyrat (Perry et al. Cell Metabolism 2017).

Frekvenser av hepatisk pyruvatkarboksylasefluks/sitratsyntaseflux ved PINTA: Deltakerne (n=12) vil bli studert av PINTA under 2 forhold: 1) etter en faste over natten og en 3 timers saltvannsinfusjon (kontroll), 2) etter en faste over natten og en 3 timers glukagoninfusjon. Kort fortalt, etter innsamling av baseline-blodprøver vil en 3 timers infusjon av sporstoffer som beskrevet nedenfor startes. Relative hastigheter av pyruvatkarboksylase til citratsyntesefluks vil bli vurdert ved bruk av en konstant infusjon av [3-13C] laktat, og hastigheter for glukoseproduksjon vil bli målt ved bruk av en infusjon av [2H7]glukose (Perry et al. Naturkommunikasjon 2017). Rate av hepatisk ketogenese vil bli målt ved hjelp av en konstant infusjon av [3C β-hydroksybutyrat som tidligere beskrevet (Perry et al. Cell Metabolism 2017).

Hele kroppens energiforbruk og respirasjonskvotienten vil bli vurdert ved indirekte kalorimetri.