Glukagonrespons på prandial insulinadministrasjon hos personer med type 1-diabetes

Glukagonregulering og respons hos personer med T1D i basaltilstanden og som respons på ulike stimuli er fortsatt uklar. Dr. Philip Cryer har tidligere rapportert at hos T1D unge voksne med et sykdomsforløp på 16+9 år, resulterer fravær av endogen insulinsekresjon i økt glukagonsekresjon etter et blandet måltid, og konkluderer med at endogent insulin gjensidig regulerer alfa- celleglukagonsekresjon og antyder også at glukagondysregulering kan spille en viktig rolle i post-prandial hyperglykemi i T1D. Interessant nok har nyere forskning på menneskelige øyer vist at insulin hemmer motregulerende glukagonsekresjon ved en parakrin effekt mediert av SGLT2-avhengig stimulering av frigjøring av somatostatin. Et viktig gap i vår kunnskap er om tidspunktet for prandiale insulindoser påvirker glukagonresponsen på en hyperglykemisk stimulus hos pasienter med T1D som har uoppdagbart C-peptid.

T1D kurs. Generelt er tap av 80 % av betacellefunksjonen nødvendig for å utvikle alvorlig hyperglykemi. Endogen insulinsekresjon er nesten fullstendig tapt innen 3 til 5 år etter diagnosen. Hos barn med ny diagnose av T1D var glukagonnivåer sterkt assosiert med postprandial blodsukker, men ikke med HbA1c-nivå. Det er også rapportert at postprandial hyperglukagonemi forverres betydelig mens C-peptidsekresjonen avtar i løpet av det første året av sykdommen. Hos barn med mer enn fem år med T1D økte postprandiale glukagonnivåer med 160 % fra én til seksti måneder etter diagnose (8), og hos de med sykdomsvarighet på 6,9 + 4 år var glukagonnivåer sterkt korrelert med postprandial glukose og mildt korrelert med HbA1C-nivåer. En studie i T1D-voksne utført i Kina viste at post-prandiale glukagonnivåer var høyere hos T1D-pasienter i det første året av sykdommen sammenlignet med de med lengre sykdomsforløp, og at hypoglykemiske hendelser var lavere hos nylig diagnostiserte pasienter, noe som tyder på at glukagon sekretorisk funksjon kan bli svekket med lengre varighet av sykdommen. Disse studiene antyder at glukagondysregulering kan påvirke glukosekontroll med eksogent insulin, og at denne dysreguleringen kan endres med sykdomsvarigheten.

Post-prandial hyperglykemi øker glukosevariasjonen, vanskeligheter med insulindosering og generell ustabilitet i glukosekontrollen. En fersk analyse fra T1D Exchange-studien, som inkluderte 4768 deltakere yngre enn 26 år med en klinisk diagnose av T1D i minst 1 år, viste at 21 % av deltakerne rapporterte å ha administrert insulin flere minutter før, 44 % rett før, 10 % under , og 24 % etter måltid. Interessant nok var det mer sannsynlig at deltakere som rapporterte administrering av insulin under eller etter et måltid, rapporterte manglende ≥1 måltidsinsulindose per uke sammenlignet med de som administrerte insulin før måltider. I tillegg viste en delanalyse at deltakere som doserer måltidsinsulin i postprandiale perioden har dårligere glykemisk kontroll og større hyppighet av alvorlig hypoglykemi. Til tross for disse nylige resultatene, anbefales pasienter ofte å gi insulin etter å ha spist fordi kaloriinntaket er usikkert. Å forstå mekanismene bak den høyere post-prandiale toppen i glukose med forsinket insulinadministrasjon kan hjelpe klinikere med å veilede passende tidspunkt for insulinadministrasjon for T1D-pasienter med lang sykdomsforløp.

Glukagonregulering:

Ulike modeller har blitt brukt for å studere glukagonregulering. Siden både hyperglykemi og hypoglykemi stimulerer alfaceller til å produsere glukagon, bidrar både mangelen på intra-øyinsulin og denne U-formede glukagonresponsen til glukosedysregulering i T1D. Det er rapportert at hos T1D-pasienter med en sykdomsvarighet på 26,4+7,5 år, økte glukagonnivåene som respons på OGTT under euglykemiske og hyperglykemiske forhold, men det relative bidraget til hyperglukagonemi til post-prandial glukose øker i nærvær av eller fravær av preprandialt insulin er ikke klart avklart. Hvorvidt riktig tidsbestemt eksogent insulin kan modifisere glukagonresponsen på glukosesvingninger er ikke studert. Som sådan har denne pilotstudien som mål å karakterisere glukagonresponsen på måltidshyperglykemi og å sammenligne forskjellen i glukagonsekresjon når måltidsbolusinsulin gis før måltidet versus etter måltidet med mål om å forstå faktorer som bidrar til toppposten. -prandial blodsukker og AUC for blodsukker etter et blandet måltid i denne målpopulasjonen.

Hypotese

1. Pasienter med høyere glukagonrespons på en blandet måltidsstimulus vil ha høyere peak post-prandial glukose og høyere AUC for post-prandial glukose.
2. Bolusdose insulin gitt før måltid (20 minutter før måltid) vil resultere i lavere topp post-prandial glukose, lavere AUC og lavere post-prandiale glukagonnivåer
3. Bolusdose insulin gitt etter måltid (20 minutter etter måltid) vil resultere i høyere topp glukose etter måltid, høyere AUC for glukose etter måltid og høyere glukagonnivåer
4. Det vil være en korrelasjon mellom topp post-prandial glukagonrespons og post-måltid glukose AUC, 0 til 180 minutter.

Forskningsplaner Studien vil bli utført i (Intensive Research Unit, en del av CTSA) Diabetes Center ved Barnes Jewish Hospital/Washington University i St. Louis.

Studiebesøk

• Screening vil bli gjort over telefon og med gjennomgang av medisinske journaler hvis de nødvendige laboratoriene har blitt utført de siste 6 månedene
• Besøk A og B vil bli utført i tilfeldig rekkefølge
• Demografi, gjennomgang av diabeteshistorie, medisiner og allergier vil bli registrert ved første studiebesøk. Insulindoser og effektiviteten til gjeldende karbohydratforhold vil bli evaluert og registrert. Måltidsinsulindoser vil bli fastsatt ved første studiebesøk.
• Måltidsinsulin vil bli gitt via injeksjon av en studiesykepleier for å standardisere administreringsprosedyren.
• Vitale tegn, høyde og vekt vil bli gjort ved hvert besøk
• C-peptid vil bli sjekket med fastende laboratorier ved første studiebesøk
• Baseline glukose bør være 80 til 140 mg/dl. I tilfelle baseline glukose ikke er innenfor målområdet, vil studiebesøket bli omlagt.
• Fullblod vil bli samlet i vacutainere via et perifert venekateter med sykepleietilsyn.
• Prøver vil bli avidentifisert før de sendes til laboratoriet.
• Ingen genetisk testing vil bli utført.

Besøk A

• Glukosenivåer ferdig fastende, 30, 60, 120 og 180 minutter
• Glukagonnivåer ferdig fastende, 30, 60, 120 og 180 minutter
• Vanlig insulindose vil bli administrert 20 minutter før et blandet måltid utfordring med Ensure Plus*

Besøk B

• Glukose ferdig fastende, 30, 60, 120 og 180 minutter
• Glukagonnivåer ferdig fastende, 30, 60, 120 og 180 minutter
• Vanlig insulindose vil bli administrert 20 minutter etter det blandede måltidet

Sikre Pluss*

*Ensure Plus (Abbott Nutrition) ved 6cc/kg (maks 360 cc), innhold per 100 ml: karbohydrat 21,5 gram, protein 5,5 gram, med sykepleiertilsyn.

Laboratorietiltak:

Core Laboratory for Clinical Studies ved Washington University (https://research.wustl.edu/core-facilities/core-laboratory-clinical-studies, CLCS) vil måle glukose på Roche cobas c510-plattformen ved å bruke Roches koblede enzymatiske analyse (heksokinase, glukose-6-fosfoatdehydrogenase). Hastigheten av NADPH-dannelse er direkte proporsjonal med glukosekonsentrasjon og målt fotometrisk. Upresisjonen mellom dager er vanligvis <2,0 % CV. CLCS vil også måle C-peptid på Roche cobas e601-plattformen ved hjelp av Roches sandwich elektrokjemiluminescens immunoassay. I denne analysen binder et biotinylert monoklonalt C-peptidspesifikt antistoff og et monoklonalt C-peptidspesifikt antistoff merket med et rutheniumkompleks til C-peptidet for å danne sandwichen. Deretter, ved bruk av streptavidin-belagte mikropartikler, trekkes komplekset inn i målecellen og forblir mens ubundet materiale vaskes bort. Påføring av en spenning på elektroden induserer kjemiluminescerende emisjon som måles av instrumentet. Presisjonen mellom kjøringer varierer vanligvis fra 1,9 - 2,7 % CV.

Glukagon måles ved hjelp av et radioimmunoassay-sett fra Millipore. Dette er en konkurrerende immunanalyse som bruker I-125-merket glukagon og et glukagonspesifikt antistoff. Dens oppgitte presisjon mellom analyser er 12 % CV. Typisk presisjon innen kjøring er 2,0 - 3,0 % CV i våre hender.

Metoder for dataanalyse Dataanalyse vil bli utført med STATA 15.1 for Windows (StataCorp LP, College Station, Texas, USA). Prøvestørrelsesberegningen antar at den maksimale postprandiale glukosen vil øke med 80 +/-20 mg/dl i insulingruppen før måltid og 140 +/-20 mg/dl i gruppen etter måltid. Så den forventede gjennomsnittlige toppen av postprandial glukose vil være opptil 220 mg/dL for besøk A og gjennomsnittlig topp postprandial glukose vil være opptil 280 mg/dL for besøk B. Prøvestørrelsen vil ha 80 % kraft til å oppdage en forskjell mellom grupper ved p<0,05. Vi har antatt en korrelasjon mellom besøk A og B på 0,5. Utvalgsstørrelsen ble korrigert med et forventet tap av oppfølging av 10 % av deltakerne. Den beregnede utvalgsstørrelsen er 10 deltakere med fullstendige datasett tilgjengelig for 8 deltakere. Randomiseringen av studien er utformet som følger: 5 deltakere vil først delta på besøk A, og deretter besøk B. De 5 resterende deltakerne vil først delta på besøk B og deretter besøk A. AUC for post-prandial glukose og glukagon og maksimal postprandial topp av glukose og glukagon vil bli analysert ved å bruke sammenkoblet T-student. Relasjoner mellom variabler ble vurdert ved en Spearmans korrelasjonstest.