Nieinwazyjna ocena kinetyki glikogenu wątrobowego i syntezy ATP u chorych na cukrzycę typu 1

Nieinwazyjna ocena kinetyki glikogenu wątrobowego u chorych na cukrzycę typu 1

Tło:

Glikogen wątrobowy jest główną krótkoterminową rezerwą glukozy krążącej u ludzi. Do 50-60% endogennej produkcji glukozy pochodzi z glikogenolizy wątrobowej podczas nocnego postu. U zdrowych ochotników pozbawienie wątrobowego glikogenu przez przedłużony post (60-65 godzin) obniża wytwarzanie glukozy na czczo, a poziom glukozy w osoczu zbliża się do zakresu hipoglikemii. Wykazano, że T1DM ma niższe tempo syntezy glikogenu w wątrobie podczas karmienia i niższe tempo glikogenolizy podczas postu. Tak więc ten niebezpieczny stan może rozwinąć się podczas nocnego postu.

Co ważne, wadliwy metabolizm glikogenu w wątrobie w T1D można przywrócić terapeutycznie, co sugeruje, że pomiary kinetyki glikogenu mogą być przydatne do oceny zarówno nowych, jak i istniejących terapii kontroli glikemii.

Przyjęty „złoty standard” pomiarów glikogenolizy w wątrobie u ludzi obejmuje bezpośredni pomiar sygnału glikogenu wątrobowego 13C w naturalnej obfitości przy użyciu zlokalizowanego 13C NMR w klinicznym systemie rezonansu magnetycznego całego ciała o dużym polu. Ta metoda jest dostępna tylko w kilku ośrodkach badań klinicznych na całym świecie.

Proponowany przez nas pomiar jest bardzo praktyczny i stosunkowo niedrogi, ponieważ obejmuje doustne podanie niewielkiej ilości znacznika wody deuterowanej (2H2O) i standardowej dawki acetaminofenu. Ta nowa metoda opiera się na analizie wzbogacenia deuterem glukuronidu w moczu, który pochodzi z cząsteczki glukozy w wątrobowej UDP-glukozie, bezpośredniej puli prekursorów heksozy w syntezie glikogenu.

Do tej pory nie było bezpośrednich porównań pomiaru 2H2O i klinicznych metod 13C MR w celu ilościowego określenia szybkości glikogenolizy na czczo u pacjentów z T1D.

Dysfunkcja mitochondriów oceniana na podstawie upośledzonej syntezy ATP w komórkach mięśniowych jest związana z insulinoopornością u krewnych T2DM, u pacjentów z jawną T2DM i T1DM ze słabą kontrolą glikemii. Jednak nie wiadomo jeszcze, w jakim stopniu zmiany w hiperglikemii przyczyniają się do tej nieprawidłowości. Nasza hipoteza jest taka, że ​​poprawa hiperglikemii u pacjentów z cukrzycą typu 1, którzy nie cierpią na genetycznie indukowaną insulinooporność, zwiększy syntezę ATP w komórkach mięśniowych. W związku z tym w tym badaniu zbadany zostanie przepływ syntezy podstawowego miokomórkowego ATP u pacjentów z cukrzycą typu 1 przed i po poprawie kontroli glikemii. Dodatkowo wykonamy testy hiperinsulinemicznej klamry euglikemicznej w celu stymulacji mitochondrialnej syntezy ATP.

Protokoły kliniczne:

Jednoczesne pomiary glikogenolizy w wątrobie za pomocą 13C NMR i 2H2O-glukuronidu in vivo (Wiedeń):

W sumie 24 pacjentów, w tym 12 zdrowych osób z grupy kontrolnej i 12 pacjentów z TID, po pierwsze z niedostateczną kontrolą metaboliczną (HbA1c 8,5-10,0%) i ponownie po 3 miesiącach intensywnego leczenia insuliną przy użyciu ciągłego podskórnego wlewu insuliny (pompa CSII) w celu uzyskania optymalnej kontroli metabolicznej (HbA1c <7,5%) będą badane po uzyskaniu świadomej zgody w MR Centre-of-Excellence Uniwersytetu Medycznego w Wiedniu.

Wszystkie pomiary będą wykonywane w szpitalu Hanusch (Heinrich Collin Straße 30, A-1140 Wiedeń) lub w Centrum Doskonałości MR w Szpitalu Ogólnym w Wiedniu (Lazerettgasse 14, A-1090 Wiedeń).

Przez 24 godziny przed badaniem pacjenci z T1D zostaną poinstruowani, aby pomijali NPH lub Zn-insulinę i używali wyłącznie zwykłej insuliny w celu kontrolowania stężenia glukozy we krwi.

Pierwszego dnia, począwszy od szpitala Hanusch, badani będą spożywać 3 standardowe posiłki mieszane (60% CHO, 20% białka i 20% tłuszczu; 720 kcal, 710 kcal i 800 kcal) o godzinie 08:00, 13:00 i 18:40. Ostatni posiłek zostanie podany po przeniesieniu do MR-Centre-of-Excellence i pierwszym pomiarze MR.

Poziom cukru we krwi będzie kontrolowany co godzinę, a próbki krwi będą pobierane w określonych odstępach czasu w celu określenia hormonów regulujących glukozę i metabolitów.

Osoby badane będą okresowo przenoszone do pracowni spektroskopii rezonansu magnetycznego, gdzie w godzinach 17.30-18.30 wykonywane będą widma 13C NMR in vivo trwające 1 godzinę (przed kolacją), 23:30-0:30, 02:00-03:00 i 06:50-07:50. W godzinach 05.30-06.30 zostanie wykonany dodatkowy pomiar 31P NMR w celu oceny wewnątrzkomórkowej syntezy ATP prawej nogi.

O 22:30 zostanie uruchomiony 8-godzinny wlew [6,6-2H2]glukozy. Dawka początkowa 5 mg/kg mc. zostanie dostosowana do poziomu glukozy we krwi na czczo, po czym nastąpi ciągły wlew 0,05 mg/kg mc./min. Próbki osocza będą pobierane dwukrotnie przed rozpoczęciem wlewu, a następnie od 0:30 do 0:50, od 3:10 do 3:30 i od 6:30 do 6:50 odpowiednio w odstępach dziesięciominutowych, aby określić ilościowo wzbogacenie osocza [6, 6-2H2] glukoza.

O godzinie 23:00 badani spożyją 2H2O do 0,3% wody w organizmie, ao godzinie 03:00 przyjmą 1000 mg acetaminofenu (Paracetamolu).

O godzinie 6:00 uczestnicy proszeni są o unieważnienie. Ten mocz zostanie pobrany jako mocz 1. Między 06:00 a 08:00 mocz zostanie pobrany w celu odzyskania glukuronidu acetaminofenu (mocz2), w którym to momencie badanie zostanie zakończone. Mocz zostanie odparowany, zamrożony i wysłany do analizy w Coimbrze.

Po pierwszej dobie rozpocznie się intensywna insulinoterapia ciągłym podskórnym wlewem insuliny (pompa CSII). Pacjenci zostaną ponownie zmierzeni po trzech miesiącach zgodnie z tym samym protokołem.

Zdrowe kontrole będą badane tylko raz.

Synteza ATP będzie mierzona w oddzielnym dniu badania. Pacjenci i zdrowi kontrolni zostaną przyjęci do MR-Centre-of-Excellence o godzinie 6:00 rano. Po pierwsze, nastąpi podstawowy pomiar syntezy ATP. Następnie zacisk zostanie uruchomiony i prowadzony przez 4 godziny. Następnie zostanie wykonany drugi pomiar 31P NMR w celu oceny, czy synteza ATP może być stymulowana u pacjentów z T1DM.

Uczestnicy będą wypuszczani po posiłku o godzinie 15:00