Wpływ glukagonu na tempo utleniania mitochondriów wątrobowych u człowieka oceniane przez PINTA

Cele:

Aby zbadać wpływ glukagonu na metabolizm glukozy i tłuszczu w wątrobie in vivo, w badaniu tym zostanie zastosowana nowa metoda analizy znacznika pozycyjnego izotopomerowego NMR (PINTA) do ilościowego określenia szybkości wątrobowego utleniania mitochondriów i strumienia karboksylazy pirogronianowej, która została potwierdzona krzyżowo w stanie czuwania gryzoni i ludzi (Perry i in. Komunikaty przyrodnicze 2017). Wstępne badania na gryzoniach wykazały, że glukagon stymuluje lipolizę wewnątrzwątrobową poprzez proces zależny od InsP3R-I, co prowadzi do wzrostu zawartości acetylo-CoA w wątrobie, który allosterycznie aktywuje aktywność i przepływ karboksylazy pirogronianowej, i że zjawisko to wyjaśnia jego ostry, niezależny od transkrypcji efekt do ostrej stymulacji wątrobowej glukoneogenezy in vivo (wyniki niepublikowane). Ponadto za pomocą analizy PINTA wykazano, że glukagon stymuluje wątrobowe utlenianie mitochondriów poprzez sygnalizację wapniową u obudzonych myszy i że proces ten można wykorzystać przez krótkotrwałe ciągłe leczenie glukagonem, co prowadzi do dwukrotnego wzrostu wątrobowego mitochondrialnego utleniania tłuszczu, co z kolei skutkuje dużym zmniejszeniem stłuszczenia wątroby i wyraźną poprawą tolerancji glukozy poprzez odwrócenie wątrobowej oporności na insulinę w modelu bezalkoholowego stłuszczenia wątroby karmionego szczurem o wysokiej zawartości tłuszczu.

Hipoteza:

1. Fizjologiczny wzrost stężenia glukagonu w osoczu będzie sprzyjał znacznemu wzrostowi tempa utleniania mitochondriów w wątrobie u zdrowych ludzi.
2. Fizjologiczny wzrost stężenia glukagonu w osoczu będzie sprzyjał znacznemu wzrostowi szybkości przepływu wątrobowej karboksylazy pirogronianowej u zdrowych ludzi.
3. Fizjologiczny wzrost stężenia glukagonu w osoczu będzie sprzyjał znacznemu wzrostowi szybkości obrotu β-hydroksymaślanu 13C4 (ketogeneza w wątrobie) u zdrowych ludzi.

Projekt badania — plan kliniczny:

Wpływ fizjologicznego wzrostu glukagonu w osoczu na szybkość wątrobowego utleniania mitochondriów i przepływ karboksylazy pirogronianowej zostanie zbadany u 12 zdrowych uczestników (w wieku 21-65 lat) przy użyciu analizy znacznika pozycyjnego izotopomerowego NMR (PINTA) (Perry i in. Komunikat Przyrodniczy 2017). Pokrótce, wskaźniki wątrobowego utleniania mitochondriów i wątrobowego przepływu karboksylazy pirogronianowej zostaną ocenione przez PINTA u 12 zdrowych uczestników na czczo przez noc po trzygodzinnym wlewie glukagonu lub soli fizjologicznej. Wlew glukagonu będzie miał na celu 3-4-krotne zwiększenie stężenia glukagonu w osoczu krwi obwodowej i żyły wrotnej. Wpływ fizjologicznego wzrostu stężenia glukagonu w osoczu na szybkość ketogenezy w wątrobie będzie również oceniany przy użyciu wlewu β-hydroksymaślanu 13C4 (Perry i wsp. Cell Metabolism 2017).

Wskaźniki przepływu wątrobowej karboksylazy pirogronianowej / przepływ syntazy cytrynianowej przez PINTA: Uczestnicy (n=12) będą badani przez PINTA w 2 warunkach: 1) po nocnym poście i 3-godzinnym wlewie soli fizjologicznej (kontrola), 2) po całonocnym poście i 3-godzinny wlew glukagonu. W skrócie, po pobraniu wyjściowych próbek krwi zostanie rozpoczęty 3-godzinny wlew znaczników, jak opisano poniżej. Względne szybkości karboksylazy pirogronianowej do strumienia syntezy cytrynianu będą oceniane przy użyciu stałego wlewu mleczanu [3-13C], a szybkości wytwarzania glukozy będą mierzone przy użyciu wlewu [2H7]glukozy (Perry i in. Komunikat Przyrodniczy 2017). Szybkość ketogenezy w wątrobie będzie mierzona przy użyciu stałego wlewu [3C β-hydroksymaślanu, jak opisano wcześniej (Perry i wsp. Cell Metabolism 2017).

Wydatek energetyczny całego ciała i współczynnik oddechowy zostaną ocenione za pomocą kalorymetrii pośredniej.