Wrażliwość na insulinę i metabolizm podczas doustnego podawania glukozy i stopniowego wlewu dożylnego

Częstość występowania otyłości i związanych z otyłością zaburzeń metabolicznych, takich jak insulinooporność i cukrzyca typu 2, wzrasta na całym świecie. Jak dotąd chirurgia bariatryczna jest jedyną metodą leczenia otyłości, która pozwala na długotrwałą redukcję masy ciała. Ponadto doniesiono, że chirurgia bariatryczna sprzyja remisji cukrzycy typu 2 i jest skuteczniejszym sposobem leczenia niż standardowe leki na cukrzycę typu 2. Co zaskakujące, poprawa homeostazy glukozy po niektórych zabiegach chirurgii bariatrycznej następuje przed osiągnięciem utraty wagi. Mechanizmy stojące za tą poprawą są nadal niejasne, ale ostatnie badania wskazują, że ominięcie jelita czczego może odgrywać ważną rolę w homeostazie glukozy. Ponadto białka pochodzące z jelita czczego obecne w surowicy zarówno u ludzi, jak i myszy indukują oporność na insulinę w hodowlach komórkowych miocytów i myszy. Wszystko to razem wskazuje, że jelita mogą odgrywać ważną rolę w homeostazie glukozy w cukrzycy typu 2.

Metabolomika została ostatnio uznana za jedną z najbardziej odpowiednich technologii do badania złożonych chorób, takich jak cukrzyca typu 2, ponieważ przedstawia funkcjonalny portret organizmów w czasie rzeczywistym. Wcześniejsze badania wykazały, że różne metabolity i kwasy żółciowe mogą być zaangażowane w regulację homeostazy glukozy. Dlatego możliwe jest, że jelita regulują metabolity, które mogą być zaangażowane w upośledzoną tolerancję glukozy i cukrzycę typu 2.

Szczegółowe cele tego projektu badawczego to:

Cel 1: Wykazanie, że glukoza podawana doustnie indukuje insulinooporność oraz określenie, czy ta regulacja homeostazy glukozy różni się u osób z prawidłową tolerancją glukozy, z upośledzoną tolerancją glukozy oraz u osób z cukrzycą typu 2.

Cel 2: Identyfikacja metabolitów regulowanych przez jelita, które są związane z upośledzoną tolerancją glukozy i cukrzycą typu 2.

W tym celu zbadane zostaną różnice w kinetyce glukozy, gdy glukoza jest podawana doustnie (w teście doustnego obciążenia glukozą, OGTT) w porównaniu ze stopniowanym dożylnym wlewem glukozy, gdy poziom glukozy w osoczu utrzymuje się w tym samym zakresie, co podczas OGTT, u osób z prawidłową tolerancją glukozy (n = 8), upośledzoną tolerancją glukozy (n = 8) i cukrzycą typu 2 (n = 8).

Kinetyka podstawowej glukozy zostanie najpierw oceniona techniką podwójnego znacznika glukozy. W podstawowej części testów obciążenia glukozą zostanie podany znacznik glukozy nr 1, po którym następuje albo kontynuacja wlewu, albo stopniowo zwiększające się doustne obciążenie glukozą (25 g, 75 g i 125 g z 2-godzinną przerwą podczas OGTT). za pomocą znacznika glukozy nr 2 lub dożylnego wlewu znacznika glukozy o stopniowanym poziomie, w którym poziomy glukozy w osoczu są dostosowywane do tych uzyskanych podczas OGTT.

Do pomiaru wzbogacenia izotopowego znaczników glukozy zostanie wykorzystana chromatografia gazowa/spektrometria mas. Insulina, glukagon, całkowity glukagonopodobny peptyd 1 (GLP-1) i peptyd C będą mierzone wielokrotnie za pomocą testów radioimmunologicznych podczas testów tolerancji glukozy. Zostanie obliczona kinetyka glukozy, w tym endogenna produkcja glukozy, wrażliwość na insulinę i wydzielanie insuliny. Różnice w kinetyce glukozy między doustnym i dożylnym podaniem glukozy zostaną obliczone i porównane u osób z prawidłową tolerancją glukozy, upośledzoną tolerancją glukozy lub cukrzycą typu 2.

Analiza metabolomiczna zostanie przeprowadzona w osoczu pobranym podczas OGTT i stopniowego dożylnego wlewu glukozy. Metabolity w próbkach osocza będą analizowane przy użyciu dwóch globalnych platform analitycznych do profilowania oraz platformy do profilowania ukierunkowanego. W celu pomiaru małych polarnych metabolitów zostanie przeprowadzona dwuwymiarowa chromatografia gazowa połączona ze spektrometrią masową czasu przelotu (GCxGC-TOFMS). Lipidy molekularne będą oceniane przez globalną platformę przy użyciu ultrawydajnej chromatografii cieczowej połączonej z kwadrupolowym TOFMS (UPLC-QTOFMS). Docelowa platforma oparta na UPLC sprzężonym z potrójnym kwadrupolowym MS (UPLC-QqQMS) zostanie przeprowadzona w celu ilościowego określenia zarówno nieskoniugowanych, jak i skoniugowanych form kwasów żółciowych.

Różnice w metabolitach w osoczu podczas OGTT i stopniowego dożylnego wlewu glukozy zostaną zbadane w celu oceny informacji na temat możliwej regulacji przez jelita, a wyniki zostaną porównane u osób z prawidłową tolerancją glukozy, upośledzoną tolerancją glukozy i osób z cukrzycą typu 2.

Znaczenie Oczekiwane wyniki tego badania wykażą, że jelita odgrywają ważną rolę w homeostazie glukozy i że system ten jest rozregulowany w cukrzycy typu 2. Co ważniejsze, zostaną zidentyfikowane nowe czynniki pochodzące lub regulowane przez jelita, które regulują oporność na insulinę i tolerancję glukozy, co może być potencjalnym celem przyszłych terapii przeciwcukrzycowych.