Związek między insulinoopornością a cukrzycą typu 2 indukowaną statyną oraz integracyjnym profilowaniem osobistych omów

1. ZNACZENIE

   Statyny a ryzyko T2D: Leczenie statynami wiąże się ze wzrostem częstości występowania T2D.1-4 5

   Mechanizm T2D indukowanej statyną: Nie jest jasne, czy statyny zwiększają ryzyko T2D poprzez zmniejszenie działania i wydzielania insuliny, czy jedno i drugie. Opublikowano kilka manuskryptów, które znacznie zwiększają zrozumienie związku między stosowaniem statyn a incydentem T2D. Swerdlow i wsp.2 opierając się na dowodach z analizy genetycznej i badań z randomizacją doszli do wniosku, że zwiększone ryzyko T2D odnotowane w przypadku statyn jest przynajmniej „częściowo wyjaśnione hamowaniem reduktazy koenzymu A HMG (HMGCR)”. Zauważyli również związek przyrostu masy ciała z wariantami HMGCR u pacjentów leczonych statynami, co prowadzi do wniosku, że spadek wrażliwości na insulinę przyczynia się do cukrzycy wywołanej statynami. W tym kontekście Cederberg i wsp. 9 wykazali w dużym badaniu prospektywnym (n=8749 mężczyzn), że u uczestników leczonych statynami (n=2142) odnotowano 46% wzrost częstości występowania T2D związany z 24% spadkiem stężenia insuliny wrażliwość i 12% zmniejszenie wydzielania insuliny oceniane za pomocą pomiarów zastępczych.

   Identyfikacja osób ze zwiększonym ryzykiem T2D indukowanej statyną: Badania 3 randomizowanych badań klinicznych z atorwastatyną, przeprowadzone przez grupę 1,3,4 Davida Watersa wykazały, że „wyjściowa glikemia na czczo, wskaźnik masy ciała, nadciśnienie i triglicerydy na czczo były niezależnymi czynnikami prognostycznymi z T2D”. Te nieprawidłowości tworzą grupę przypisywaną insulinooporności.10 Ponieważ oporność na insulinę jest predyktorem rozwoju T2D, wydaje się prawdopodobne, że im bardziej osoby są oporne na insulinę przed leczeniem, tym większe jest ryzyko wystąpienia T2D indukowanej statynami.

   W tym kontekście stosunkowo niewiele uwagi poświęcono roli, jaką heterogenność metaboliczna u pacjentów z podwyższonym stężeniem LDL-C może odgrywać w T2D indukowanej statyną. Konkretnie, osoby z podwyższonymi stężeniami LDL-C, u których stężenia triglicerydów (TG) w osoczu są również podwyższone, są oporne na insulinę, mają hiperinsulinemię i nietolerancję glukozy w porównaniu z osobami z izolowanymi poziomami LDL-C. W związku z tym ta podgrupa pacjentów z podwyższonym stężeniem LDL-C może być postrzegana jako znajdująca się w „punkcie krytycznym”, a każdy niekorzystny wpływ statyn na działanie i/lub wydzielanie insuliny, niezależnie od tego, w jaki sposób pośredniczy, naraża ich na zwiększone ryzyko rozwinąć cukrzycę indukowaną statynami. Rzeczywiście, wykazaliśmy (Kohli i wsp.)1, że pacjenci zarówno z insulinoopornością (ocenianą na podstawie wysokich TG), jak i ze stanem przedcukrzycowym są szczególnie narażeni na ryzyko T2D indukowanej statynami.

   Staramy się odpowiedzieć na 2 ważne pytania bez odpowiedzi: Czy statyny wpływają przede wszystkim na oporność na insulinę lub wydzielanie insuliny?; Czy istnieją podgrupy osób o najwyższym ryzyku T2D wywołanej statynami?

2. UZASADNIENIE, HIPOTEZA

   Racjonalne uzasadnienie:

   T2D rozwija się, gdy osoby z opornością na insulinę nie mogą utrzymać stopnia wyrównawczej hiperinsulinemii potrzebnego do utrzymania prawidłowej tolerancji glukozy. Pozostają jednak istotne fundamentalne pytania. Na przykład, jaki jest komórkowy/molekularny związek między leczeniem statynami a zmianami w działaniu i wydzielaniu insuliny?

   Propozycja ta opiera się na założeniu, że badanie wpływu statyn na działanie i wydzielanie insuliny metodami „złotego standardu” pomoże określić, czy statyny niekorzystnie wpływają na ryzyko T2D poprzez zwiększenie insulinooporności lub zmniejszenie wydzielania insuliny. Stosujemy test supresji insuliny (z odczytem stężenia glukozy w osoczu w stanie stacjonarnym, SSPG) do oceny wrażliwości na insulinę oraz test stopniowego wlewu glukozy (z odczytem szybkości wydzielania insuliny, ISR) do oceny wydzielania insuliny zarówno przed, jak i po leczenie statynami u osób bez cukrzycy.

   Stawiamy hipotezę, że leczenie atorwastatyną w dawce 40 mg/dobę przez około 10 tygodni zaburzy wrażliwość na insulinę i/lub wydzielanie insuliny oraz że efekt ten może się nasilić u osób z opornością na insulinę. Dlatego planujemy przyjrzeć się wpływowi atorwastatyny nie tylko u wszystkich uczestników, ale także w podgrupach osób z wyjściową insulinoopornością (co zostanie wzbogacone o rekrutację ochotników z podwyższonym poziomem TG w osoczu (≥150 mg/dl) na początku badania). Uzasadnieniem tego jest fakt, że TG w osoczu są zastępczą miarą insulinooporności z niewielką korelacją z bezpośrednią miarą insulinooporności (stężenie glukozy w osoczu w stanie stacjonarnym) mierzoną w teście supresji insuliny. Z klinicznego punktu widzenia osoby z podwyższonym stężeniem TG przed leczeniem statynami odniosłyby znaczną korzyść kliniczną ze stosowania statyn, a jednym z drugorzędnych celów badaczy jest wykazanie, że prosty pomiar stężenia TG w osoczu (jako substytut oporności na insulinę) może pomóc zidentyfikować osoby o największej ryzyko wywołanych przez statyny zaburzeń kontroli glikemii. W związku z tym proponujemy włączenie ochotników bez cukrzycy z grupy wysokiego ryzyka T2D, bez rozpoznanej miażdżycowej choroby sercowo-naczyniowej (ASCVD), nieotrzymujących statyn, kwalifikujących się do leczenia statynami zgodnie z wytycznymi ACC/AHA (American College for Cardiology/American Heart Association) z 2013 r. .11 Skierujemy również działania rekrutacyjne w celu wzbogacenia pacjentów ze stężeniem TG w osoczu ≥ 150 mg/dl, aby upewnić się, że włączymy pacjentów z całego zakresu wrażliwości na insulinę.

   Hipoteza: Stawiamy hipotezę, że intensywne leczenie atorwastatyną przez około 10 tygodni osłabi wrażliwość na insulinę i/lub wydzielanie insuliny oraz że efekt ten może się nasilić u osób z insulinoopornością.

3. PROJEKT BADANIA

   Wielkość próbki

   • Naszym celem jest zrekrutowanie i zatrzymanie łącznie 75 uczestników tego badania.

   Lokalizacja studiów

   • Jednostka Badań Klinicznych i Translacyjnych (CTRU) pod adresem 800 Welch Road, Palo Alto, CA 94304.

   Czas trwania

   • Przewidujemy, że całe badanie zajmie 4 - 5 lat do końca analizy danych. Każdy kwalifikujący się kandydat, który dobrowolnie wyrazi zgodę na udział w badaniu, będzie aktywny w badaniu łącznie przez 5 miesięcy od momentu badania przesiewowego do zakończenia ostatniej wizyty.

4. PROCEDURY STUDIÓW

   Rekrutacja

   Wstępne strategie rekrutacji obejmą:

   Wolontariusze będą rekrutowani z obszaru Zatoki San Francisco za pośrednictwem ogłoszeń w gazetach, rozwieszonych ulotek i portalu społecznościowego NextDoor, a także z klinik kardiologii prewencyjnej w Stanford Health Care. Naszym celem jest zapewnienie rekrutacji w szerokim zakresie wrażliwości na insulinę. Wcześniejsze prace naszej grupy i innych wykazały, że wysokie stężenia TG w osoczu są związane ze zwiększoną opornością na insulinę, co oceniono za pomocą pomiarów referencyjnych. W związku z tym będziemy kierować reklamy w celu wzbogacenia osób z wysokim poziomem TG (> 150 mg/dL) jako substytutem zwiększonej insulinooporności.

   Wizyty i procedury uczestników

   Potencjalni uczestnicy zostaną wstępnie prześwietleni, gdy zadzwonią lub wyślą e-mail w odpowiedzi na ogłoszenia rekrutacyjne lub list od ich MD, opisujący badanie w następujący sposób:

   Wstępne przyjęcie nastąpi telefonicznie.

   Wizyta 1 Wizyta przesiewowa.

   Wizyta 2: Doustny test tolerancji glukozy (OGTT): Ten test zajmie około 3 godzin.

   i) Stan glikemiczny: Uczestnicy zostaną sklasyfikowani jako posiadający prawidłową tolerancję glukozy (NGT), izolowaną nieprawidłową glikemię na czczo (IFG), izolowaną nieprawidłową tolerancję glukozy (IGT) lub kombinację IFG/IGT12. Ponadto całkowita zintegrowana odpowiedź glukozy w osoczu podczas OGTT zostanie obliczona metodą trapezoidalną (glukoza-AUC).

   ii) Czynność komórek β: Obliczenia wskaźnika wrażliwości na wydzielanie insuliny-2 (ISSI-2) zostaną wykorzystane do ilościowego określenia funkcji wydzielania insuliny 13, jeśli z jakiegoś powodu nie zostanie wykonane badanie stopniowego wlewu glukozy. ISSI-2 to zwalidowana metoda oparta na OGTT do pomiaru funkcji komórek β, analogiczna do wskaźnika dyspozycji uzyskanego z dożylnego testu obciążenia glukozą 14. Oblicza się go, mnożąc odpowiedź wydzielania insuliny podczas OGTT (AUC insuliny/AUC glukozy) przez insulinooporność (wskaźnik Matsuda).

   Wyniki glikemii na czczo i po 2 godzinach zostaną omówione z uczestnikiem badania, a kopia wyników zostanie mu przekazana.

   Wizyta 3. Stopniowana infuzja glukozy, GGIT 15,16: Ten test zajmie około 6 godzin.

   Ten test ma na celu ocenę zdolności trzustki do wytwarzania insuliny w odpowiedzi na stopniowy wlew glukozy. Podczas tego testu badani będą mieli umieszczone dwa małe cewniki dożylne, po jednym w każdym ramieniu. Jedna IV będzie używana do pobierania próbek, a druga do infuzji glukozy. Podczas GGIT będą podawane ciągłe dożylne wlewy glukozy ze stopniowo rosnącą szybkością: 1, 2, 3, 4, 5, 6 i 8 kg/min w sześciu okresach infuzji trwających 40 minut. Próbki krwi będą pobierane do pomiarów stężenia glukozy, insuliny i peptydu C na czczo oraz po 30 i 40 minutach każdego okresu infuzji. Dwie wartości z ostatnich 10 minut każdego okresu infuzji zostaną uśrednione. Ilość krwi pobranej do tego badania wyniesie 47,5 ml.

   Odwiedź 4. Test supresji insuliny, IST 17,18: Ten test zajmie około 6 godzin.

   Ten test ma na celu określenie wrażliwości całego organizmu na insulinę. Po całonocnym poście, badani będą mieli IV umieszczone w każdym ramieniu. Jeden do pobierania krwi, a drugi do infuzji oktreotydu (0,27 μg/m2/min), insuliny (32 mU/m2/min) i glukozy (267 mg/m2/min) przez 180 minut. Podczas testu endogenna insulina jest tłumiona i wszyscy pacjenci otrzymują takie samo stężenie insuliny, w oparciu o powierzchnię ich ciała. Krew pobierana jest co 30 minut przez 150 minut, a następnie w odstępach 10-minutowych od 150 do 180 minut wlewu w celu pomiaru stężenia glukozy i insuliny w osoczu. Średnia z ostatnich czterech wartości jest używana jako stężenie insuliny w osoczu (SSPI) i glukozy (SSPG) w stanie stacjonarnym dla każdej osoby. Ponieważ stężenia SSPI są podobne u wszystkich pacjentów podczas IST, stężenie SSPG stanowi bezpośrednią miarę zdolności insuliny do pośredniczenia w usuwaniu ładunku glukozy podanego we wlewie; im wyższe stężenie SSPG, tym bardziej dana osoba jest odporna na insulinę. Podczas tej wizyty zostaną wykonane badania laboratoryjne sprawdzające czynność nerek i wątroby oraz panel lipidowy i test ciążowy z moczu (jeśli dotyczy). Pobrana krew lub IST wyniesie 58,5 ml i 5 ml dla laboratoriów SHC.

   W tym czasie zostaną sporządzone laboratoria dla iPOP i zostaną pobrane dodatkowe próbki do analizy transkryptomu, mikrobiomu, metabolomu i proteomu we krwi; wymazy z nosa, języka, powierzchni skóry; mocz; i stolec.

   Badany lek, 40 mg atorwastatyny, zostanie podany uczestnikom badania po sprawdzeniu wszystkich laboratoriów i zakwalifikowaniu się uczestnika.

   Wizyta 5-7: Wizyty będą odbywać się co 2 tygodnie przez łącznie 10 tygodni na badanym leku (statynie). Uczestnicy zostaną ocenieni pod kątem wszelkich skutków ubocznych lub zdarzeń niepożądanych (AE) statyny. Przestrzeganie zaleceń dotyczących przyjmowania badanego leku będzie oceniane podczas każdej wizyty.

   Wizyta 8: Waga, parametry życiowe i OGTT opisane powyżej.

   Odwiedź 9: Powtórz GGIT, jak opisano powyżej.

   Wizyta 10: Powtórz testy laboratoryjne IST i iPOP oraz próbki, jak opisano powyżej. Pod koniec tej wizyty statyna zostanie zatrzymana, a uczestnikowi badania zostanie wyznaczona wizyta kontrolna za 4 i 8 tygodni.

   Wizyta 11: Miesięczna przerwa od wizyty w ramach badania statyn — waga, parametry życiowe oraz badania laboratoryjne iPOP i próbki zostaną wykonane zgodnie z powyższym opisem.

   Wizyta 12: Ostatnia wizyta studyjna – waga, parametry życiowe oraz badania laboratoryjne iPOP i próbki zostaną przeprowadzone zgodnie z powyższym opisem.

   Uczestnicy zostaną poproszeni o wypełnienie kwestionariusza dotyczącego stanu aktywności fizycznej, nawyków żywieniowych i żywieniowych oraz stresu w czasie każdego iPOP.

5. UWAGI STATYSTYCZNE

Na podstawie naszej wcześniejszej pracy19 obliczyliśmy, że przy 60 osobach bylibyśmy w stanie wykryć 8% zmianę stężenia SSPG i 8% zmianę ISRAUC po leczeniu atorwastatyną z 80% mocą i dwustronnym poziomem istotności 5% przy użyciu test t dla par próbek. W związku z tym oszacowaliśmy potrzebę zapisania 75 osób z przewidywanym wskaźnikiem rezygnacji wynoszącym 20%.

Statystyki podsumowujące zostaną przedstawione jako mediana (przedział międzykwartylowy) lub liczba (procent) uczestników, chyba że określono inaczej. Testy Shapiro-Wilka zostaną wykorzystane do oceny normalności danych, a zmienne, które nie mają rozkładu normalnego, zostaną przekształcone logarytmicznie. Procentowe zmiany zmiennych zostaną obliczone według wzoru: [(wartość na koniec badania) - (wartość wyjściowa) / wartość wyjściowa] x 100. Testy t dla sparowanych próbek zostaną użyte do porównania średnich na początku badania i na końcu badania. Testy t dla jednej próby zostaną wykorzystane do oceny, czy procentowe zmiany zmiennych są istotnie różne od zera (bez zmian). Współczynniki korelacji Pearsona zostaną obliczone w celu określenia siły związku między badanymi zmiennymi. Wstępnie określone analizy podgrup zostaną przeprowadzone poprzez stratyfikację osób opornych na insulinę i osób wrażliwych na insulinę. Mediana stężenia SSPG zostanie wykorzystana do zdefiniowania osobników jako opornych na insulinę lub wrażliwych na insulinę. Średnie grup insulinoopornych i wrażliwych na insulinę zostaną porównane za pomocą testów t niezależnych próbek, a proporcje za pomocą testów chi-kwadrat lub dokładnych testów Fishera. Analizy statystyczne zostaną przeprowadzone przy użyciu oprogramowania statystycznego IBM SPSS w wersji 26.0.