Wychwyt glukozy za pośrednictwem skurczu (ćwiczenia) jako cel terapeutyczny w cukrzycy typu 2

Cel 1: Określenie, czy ostry wlew nitroprusydku sodu, donora NO, zwiększa wychwyt glukozy w spoczynku u pacjentów z cukrzycą typu 2.

Dwudziestu mężczyzn z cukrzycą typu 2 w wieku od 30 do 60 lat zostanie zrekrutowanych z naszej kliniki i poprzez ogłoszenia. Kryteria włączenia:

• niepalący
• wolne od jawnej choroby wieńcowej (EKG wysiłkowe)
• wskaźnik masy ciała < 35 kg.m-2
• stężenie glukozy w osoczu na czczo > 7 mmol.L-1 i/lub po doustnym obciążeniu 75 g glukozy stężenie glukozy w osoczu > 11,1 mmol.L-1
• bez leków (kontrolowana dieta)

Przepływ krwi w nogach (termodylucja) i reakcje wychwytu glukozy (różnice tętniczo-żylne) na trzy skumulowane dawki nitroprusydku sodu (0,1, 0,3 i 0,6 μg.kg-1.min-1, 10 minut na dawkę) podane we wlewie do tętnicy udowej przy użyciu technik ustalonych w naszym laboratorium zostaną ocenione. Dawki są oparte na naszych obszernych niepublikowanych obserwacjach i zostały obliczone tak, aby leżały na liniowej części krzywej dawka-odpowiedź i wywoływały lokalne, a nie ogólnoustrojowe efekty hemodynamiczne. Jako kontrolę ocenimy również reakcje na środek rozszerzający naczynia krwionośny niezależny od azotanów, Werapamil (Isoptin) (1, 3 i 6 ug.kg-1.min-1 dawki). Werapamil jest antagonistą kanału wapniowego, który poprzez bezpośrednie działanie na mięśnie gładkie powoduje rozszerzenie naczyń. Dawki będą miareczkowane w celu uzyskania podobnych odpowiedzi w zakresie przepływu krwi, a dwa leki będą podawane w losowej kolejności z 60-minutowym okresem wypłukiwania. Dawki werapamilu zostaną określone w eksperymentach pilotażowych. Biopsje Vastus lateralis zostaną wykonane na początku badania i po podaniu najwyższej dawki każdego leku oraz zmierzone zostaną translokacje cGMP i GLUT-4.

Pojedyncza biopsja Vastus lateralis zostanie przeprowadzona jako porównanie z cukrzycą typu 2.

Znaczenie: To badanie określi, czy ostra suplementacja NO stymuluje translokację GLUT-4 w mięśniach i wychwyt glukozy u pacjentów z cukrzycą typu 2.

Badanie pilotażowe: Aby ustalić, czy doustne azotany zwiększają poziom wydychanego NO u zdrowych ochotników i porównać monoazotan izosorbidu (ISMN) z tetraazotanem pentaerytrytolu (PETN), aby określić, który lek jest bardziej skuteczny w zwiększaniu wydychanego NO.

Piętnastu zdrowych ochotników płci męskiej (co ustalono na podstawie badań lekarskich) w wieku od 18 do 65 lat zostanie zrekrutowanych poprzez ogłoszenie. Kryteriami włączenia dla zdrowych kontroli będą:

• niepalący
• wolny od jawnej choroby wieńcowej (EKG)
• wskaźnik masy ciała < 30 kg.m-2
• stężenie glukozy w osoczu na czczo < 6,1 mmol.L-1
• nieleczony

Zostaną pobrane próbki krwi i wykonany doustny test obciążenia glukozą (OGTT). Wyjściowy wydychany tlenek azotu (NO) i płucny przepływ krwi będą mierzone we współpracy z dr Brucem Thompsonem z Alfred Respiratory Department. Nitroprusydek sodu (SNP) jest znanym donorem NO i będzie stosowany jako kontrola pozytywna. Po pomiarach wyjściowych uczestnicy otrzymają dożylny (do żyły przedramienia) wlew SNP (miareczkowany od 0,3 ug/kg/min do maksymalnie 3 ug/kg/min przez 30 minut). Ciśnienie krwi będzie monitorowane przez cały czas za pomocą automatycznego sfigmomanometru. Zostaną zmierzone wydychane NO po infuzji i płucny przepływ krwi.

Następnie uczestnicy rozpoczną drugą fazę badania, aby ustalić, czy ISMN i PETN zwiększają poziomy NO w wydychanym powietrzu i określić, który lek jest silniejszy pod tym względem.

Wizyta 2, 3 i 4: Uczestnicy otrzymają każdy z następujących badanych leków w postaci losowego kwadratu łacińskiego:

• Placebo podawane raz rano w dniu wizyty 2, 3 lub 4,
• monoazotan ISMN o przedłużonym uwalnianiu (120 mg) podawany raz rano podczas wizyty 2, 3 lub 4; &
• tetraazotan pentaerytrytolu (160 mg podane raz rano podczas wizyty 2, 3 lub 4).

Pomiędzy każdym zabiegiem/wizytą nastąpi 7-dniowy okres wypłukiwania. Uczestnicy zostaną poddani wielokrotnym pomiarom wydychanego NO, płucnego przepływu krwi i OGTT trzy godziny po podaniu każdego badanego leku. Krew zostanie pobrana przed i co godzinę po zażyciu przez uczestnika każdego leku w celu pomiaru metabolitów NO (np. azotyny/azotany, nitrozotiole, nitrozohemoglobina). Leki azotanowe są czasami związane z bólem głowy i zawrotami głowy. Bóle głowy można leczyć paracetamolem.

Punktami końcowymi na początku leczenia i po leczeniu będą:

• Po doustnym obciążeniu 75 g glukozy
• Wydychane poziomy NO
• Płucny przepływ krwi

Znaczenie: Po określeniu najskuteczniejszego dawcy NO zostanie on wykorzystany w badaniu przewlekłych azotanów opisanym w Celu 2.

Cel 2: Określenie, czy przewlekła terapia azotanami przez 12 tygodni poprawia tolerancję glukozy i HbA1c u pacjentów z cukrzycą typu 2.

Dwudziestu mężczyzn z cukrzycą typu 2 w wieku od 30 do 60 lat i spełniających kryteria włączenia określone w Celu 1 zostanie zrekrutowanych z naszych klinik i poprzez ogłoszenia. Pacjenci zostaną losowo przydzieleni do 12-tygodniowego leczenia zarówno długodziałającą terapią azotanami (monoazotan izosorbidu 60 mg dziennie, Imdur), jak i placebo (projekt naprzemienny). Głównymi punktami końcowymi będą:

• hemoglobina glikowana (HbA1c)
• wychwyt glukozy w całym organizmie w spoczynku (metodologia oznaczania stabilnej glukozy, (39-41))
• wychwyt glukozy w całym organizmie po (0-2 godz.) doustnym obciążeniu 75 g glukozy (metodologia znacznika)
• translokacja cGMP i GLUT-4 mięśni szkieletowych (biopsja mięśnia obszernego bocznego przed i po obciążeniu glukozą)
• glikogen mięśni szkieletowych, mleczan, fosfokreatyna, kreatyna i ATP Znaczenie: To badanie ma na celu ustalenie, czy przewlekła terapia azotanami zwiększa translokację GLUT-4/wychwyt glukozy i ma korzystny wpływ na kontrolę glikemii u pacjentów z cukrzycą typu 2.

Cel 3:

Aby ustalić, czy ostra infuzja AICAR, analogu AMP, zwiększa wychwyt glukozy w spoczynku u pacjentów z cukrzycą typu 2.

Dwudziestu zdrowych mężczyzn i dwudziestu mężczyzn z cukrzycą typu 2 w wieku od 30 do 60 lat zostanie zrekrutowanych z naszej kliniki i poprzez ogłoszenia. Kryteriami włączenia dla diabetyków będą:

• niepalący
• wolne od jawnej choroby wieńcowej (EKG wysiłkowe)
• wskaźnik masy ciała < 35 kg.m-2
• stężenie glukozy w osoczu na czczo > 7 mmol.L-1 i/lub po doustnym obciążeniu 75 g glukozy stężenie glukozy w osoczu > 11,1 mmol.L-1
• bez leków (kontrolowana dieta)

Przepływ krwi w nogach (termodylucja) i wychwyt glukozy (różnice tętniczo-żylne) odpowiadają na 60-minutową infuzję AICAR do kości udowej (1 mg.kg-1.min-1, Clinalfa, Szwajcaria) przy użyciu technik ustalonych w naszym laboratorium. Jako kontrolę będziemy również mierzyć odpowiedzi na infuzję nośnika (soli fizjologicznej) przed rozpoczęciem krzywej odpowiedzi na dawkę (60 min). W osoczu zostaną oznaczone wolne kwasy tłuszczowe, glicerol, trójglicerydy i mleczany oraz zostanie zmierzona gazometria krwi w celu oceny współczynnika oddechowego. Biopsje Vastus lateralis zostaną wykonane na początku badania i po AICAR, a następujące parametry zostaną ocenione ilościowo:

• aktywność AMPK
• Fosforylacja nNOS
• działalność NOS
• Translokacja GLUT-4