Påvirkning av intermitterende hypoksi på glykemisk kontroll

De siste 100 årene har hjerte- og karsykdommer vært den ledende dødsårsaken i USA. En aldrende befolkning, økende nivåer av fedme og overvekt av en stillesittende livsstil bidrar til den økende forekomsten av type 2 diabetes, en av de viktigste modifiserbare risikofaktorene for hjerte- og karsykdommer. Det er nå spådd at 1 av 3 voksne vil utvikle diabetes innen 2050, noe som betyr at en stor prosentandel av befolkningen vil ha høy risiko for hjerte- og karsykdommer, den vanligste dødsårsaken hos pasienter med type 2-diabetes. Mens trening reduserer insulinresistens og de forhøyede glukosenivåene assosiert med type 2 diabetes, oppfyller bare 28 % av den voksne befolkningen med diabetes anbefalingene om fysisk aktivitet. Derfor er vårt overordnede mål å identifisere en alternativ, ikke-farmakologisk intervensjon som forhindrer utvikling av type 2 diabetes hos personer med prediabetes, og behandler insulinresistens og hyperglykemi hos pasienter som allerede er diagnostisert med type 2 diabetes.

Nobelprisen i fysiologi ble nylig tildelt forskere som etablerte grunnlaget for vår forståelse av hvordan varierende oksygennivåer påvirker cellulær metabolisme, noe som banet vei for lovende nye strategier for å bekjempe sykdommer. Å puste inn lave nivåer av oksygen, eller hypoksi, stimulerer glukoseopptaket i skjelettmuskulaturen via 5' adenosinmonofosfataktivert proteinkinase (AMPK), den samme signalveien som muskelkontraksjon, som virker uavhengig av insulinets handlinger. Pasienter med type 2-diabetes ble således eksponert for enten normoksi eller 60 minutter med kontinuerlig hypoksi (fraksjon av inspirert oksygen på ~0,15, arteriell oksygenmetning på 92%) umiddelbart før de utførte en 4-timers intravenøs glukosetoleransetest. Hypoksi senket blodsukkernivået og påvirket ikke insulinkonsentrasjonene, derfor ble det antydet at den forbedrede glykemiske kontrollen var forårsaket av aktiveringen av AMPK-veien i kombinasjon med en forbedret insulinfølsomhet. På samme måte forbedret en enkelt eksponering for intermitterende hypoksi, bestående av 6 minutter ved en brøkdel av innåndet oksygen på 0,13 vekslet med 6 minutter med normoksi i 1 time, den glykemiske kontrollen hos pasienter med type 2 diabetes. Spesifikt var det en større reduksjon i glukosenivåer målt umiddelbart etter intermitterende hypoksi, og økningen i glukosenivåer etter et måltid ble dempet etter intermitterende hypoksi sammenlignet med en placebotilstand. En reduksjon i glukosenivåer ble også observert etter en enkelt økt med intermitterende hypoksi, bestående av korte desaturasjons- og gjenmetningssykluser for å opprettholde en arteriell oksygenmetning på 80 % i omtrent 70 minutter, hos overvektige og overvektige individer med normale baseline-glukosenivåer.

Det spesifikke målet med dette forskningsprosjektet er å identifisere om eksponering for intermitterende hypoksi under en oral glukosetoleransetest demper økningen i glukosenivåer hos friske individer, individer med prediabetes og pasienter med type 2 diabetes. Det antas at eksponering for intermitterende hypoksi vil dempe økningen i glukosenivåer som svar på en oral glukosetoleransetest hos friske individer, individer med prediabetes og pasienter med type 2 diabetes.