Wpływ okresowej hipoksji na kontrolę glikemii

Przez ostatnie 100 lat choroby układu krążenia były główną przyczyną zgonów w Stanach Zjednoczonych. Starzenie się społeczeństwa, rosnący poziom otyłości i dominacja siedzącego trybu życia przyczyniają się do wzrostu częstości występowania cukrzycy typu 2, jednego z głównych modyfikowalnych czynników ryzyka chorób układu krążenia. Obecnie przewiduje się, że do 2050 r. 1 na 3 osoby dorosłe zachoruje na cukrzycę, co oznacza, że ​​duży odsetek populacji będzie obarczony wysokim ryzykiem chorób układu krążenia, najczęstszej przyczyny zgonów pacjentów z cukrzycą typu 2. Chociaż ćwiczenia zmniejszają insulinooporność i podwyższony poziom glukozy związany z cukrzycą typu 2, tylko 28% dorosłej populacji chorych na cukrzycę spełnia zalecenia dotyczące aktywności fizycznej. Dlatego naszym ogólnym celem jest znalezienie alternatywnej, niefarmakologicznej interwencji, która zapobiega rozwojowi cukrzycy typu 2 u osób ze stanem przedcukrzycowym oraz leczy insulinooporność i hiperglikemię u pacjentów, u których zdiagnozowano już cukrzycę typu 2.

Niedawno przyznano Nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii naukowcom, którzy stworzyli podstawy do zrozumienia, w jaki sposób różne poziomy tlenu wpływają na metabolizm komórkowy, co utorowało drogę nowym, obiecującym strategiom zwalczania chorób. Oddychanie przy niskim poziomie tlenu, czyli niedotlenienie, stymuluje wychwyt glukozy w mięśniach szkieletowych za pośrednictwem 5'kinazy białkowej aktywowanej monofosforanem adenozyny (AMPK), tego samego szlaku sygnalizacyjnego, co skurcz mięśni, który działa niezależnie od działania insuliny. Zatem pacjentów z cukrzycą typu 2 poddano działaniu normoksji lub 60 minut ciągłego niedotlenienia (ułamek wdychanego tlenu ~0,15, wysycenie krwi tętniczej tlenem 92%) bezpośrednio przed wykonaniem 4-godzinnego dożylnego testu tolerancji glukozy. Niedotlenienie obniża poziom glukozy we krwi i nie wpływa na stężenie insuliny, dlatego zasugerowano, że poprawa kontroli glikemii wynika z aktywacji szlaku AMPK w połączeniu z poprawą wrażliwości na insulinę. Podobnie, pojedyncza ekspozycja na przerywaną hipoksję, obejmującą 6 minut przy ułamku wdychanego tlenu 0,13 na zmianę z 6 minutami normoksji przez 1 godzinę, poprawiła kontrolę glikemii u pacjentów z cukrzycą typu 2. W szczególności zaobserwowano większy spadek poziomu glukozy mierzony bezpośrednio po okresowym niedotlenieniu, a wzrost poziomu glukozy po posiłku został osłabiony po okresowym niedotlenieniu w porównaniu z placebo. Spadek poziomu glukozy zaobserwowano także po pojedynczej sesji przerywanego niedotlenienia, składającej się z krótkich cykli desaturacji i resaturacji w celu utrzymania nasycenia krwi tętniczej tlenem na poziomie 80% przez około 70 minut, u osób z nadwagą i otyłością z prawidłowym wyjściowym poziomem glukozy.

Celem szczegółowym niniejszego projektu badawczego jest sprawdzenie, czy narażenie na okresowe niedotlenienie podczas doustnego testu tolerancji glukozy osłabia wzrost stężenia glukozy u osób zdrowych, osób ze stanem przedcukrzycowym i pacjentów z cukrzycą typu 2. Przypuszcza się, że narażenie na okresowe niedotlenienie będzie osłabiać wzrost poziomu glukozy w odpowiedzi na doustny test tolerancji glukozy u osób zdrowych, osób ze stanem przedcukrzycowym i pacjentów z cukrzycą typu 2.