Avaliação não invasiva da cinética do glicogênio hepático e síntese de ATP em diabéticos tipo 1

Avaliação não invasiva da cinética do glicogênio hepático em diabéticos tipo 1

Fundo:

O glicogênio hepático é a principal reserva de curto prazo para a glicose circulante em humanos. Até 50-60% da produção endógena de glicose é derivada da glicogenólise hepática durante o jejum noturno. Em indivíduos saudáveis, a privação de glicogênio hepático por jejum prolongado (60-65 horas) deprime a produção de glicose em jejum e os níveis de glicose plasmática se aproximam da faixa hipoglicêmica. O DM1 demonstrou ter taxas mais baixas de síntese hepática de glicogênio durante a alimentação e taxas mais baixas de glicogenólise durante o jejum. Assim, esta condição perigosa pode se desenvolver durante o jejum noturno.

É importante ressaltar que o metabolismo hepático defeituoso do glicogênio no DM1 pode ser restaurado terapeuticamente, sugerindo que as medições da cinética do glicogênio podem ser úteis para avaliar terapias novas e existentes de controle glicêmico.

O "padrão ouro" aceito para medições de glicogenólise hepática em humanos envolve uma medição direta da abundância natural do sinal de glicogênio hepático 13C usando 13C NMR localizado em um sistema de ressonância magnética de corpo inteiro clínico de alto campo. Este método está disponível apenas em alguns centros de pesquisa clínica em todo o mundo.

Nossa medição proposta é altamente prática e relativamente barata, pois envolve a administração oral de uma pequena quantidade de marcador de água deuterada (2H2O) e uma dose padrão de paracetamol. Este novo método é baseado na análise do enriquecimento de deutério do glicuronídeo urinário, que é derivado da porção de glicose da UDP-glicose hepática, o pool precursor imediato da hexose da síntese de glicogênio.

Até o momento, não houve comparações diretas entre a medição de 2H2O e os métodos clínicos de 13C RM para quantificar as taxas de glicogenólise em jejum em indivíduos com DM1.

A disfunção mitocondrial avaliada pela síntese de ATP miocelular prejudicada está associada à resistência à insulina em parentes de DM2, em pacientes com DM2 evidente e DM1 com controle glicêmico ruim. No entanto, ainda não se sabe até que ponto alterações na hiperglicemia contribuem para essa anormalidade. Nossa hipótese é que a melhora da hiperglicemia em pacientes diabéticos tipo 1 que não sofrem de resistência à insulina induzida geneticamente aumentará a síntese de ATP miocelular. Assim, este estudo examinará o fluxo sintético de ATP miocelular basal em pacientes com diabetes mellitus tipo 1 antes e após a melhora do controle glicêmico. Além disso, realizaremos testes de clamp euglicêmico hiperinsulinêmico para estimular a síntese de ATP mitocondrial.

Protocolos Clínicos:

Medições simultâneas in vivo de 13C NMR e 2H2O-glicuronídeo da glicogenólise hepática (Viena):

Um total de 24 indivíduos consistindo de 12 controles saudáveis ​​e 12 pacientes com TID, primeiro, em controle metabólico insuficiente (HbA1c 8,5-10,0%) e novamente após 3 meses de tratamento intensificado com insulina usando infusão subcutânea contínua de insulina (bomba CSII) visando o controle metabólico otimizado (HbA1c <7,5%) serão estudados após consentimento informado no MR Centre-of-Excellence, Medical University of Vienna.

Todas as medições serão realizadas no Hospital Hanusch (Heinrich Collin Straße 30, A-1140 Viena) ou no Centro de Excelência de RM do Hospital Geral de Viena (Lazerettgasse 14, A-1090 Viena).

Por um período de 24 horas antes do estudo, os pacientes com DM1 serão instruídos a omitir a insulina NPH ou Zn e usar apenas insulina regular para controlar as concentrações de glicose no sangue.

No dia 1, iniciando no Hospital Hanusch, os indivíduos irão ingerir 3 refeições mistas padrão (60% CHO, 20% proteína e 20% gordura; 720kcal, 710kcal e 800kcal) às 08:00, 13:00 e 18:40. A última refeição será servida após a transferência para o Centro de Excelência em RM e a primeira medição de RM.

O açúcar no sangue será controlado de hora em hora e amostras de sangue serão coletadas em intervalos cronometrados para determinar os hormônios e metabólitos glucorregulatórios.

Os indivíduos serão transferidos periodicamente para a unidade de espectroscopia de ressonância magnética, onde os espectros de 13C NMR in vivo com duração de 1 hora serão realizados às 17h30-18h30 (antes do jantar), 23h30-00h30, 02h00-03h00 e 06h50-07h50. Será realizada uma medição adicional de 31P NMR para avaliar a síntese de ATP intramiocelular da perna direita entre 30/05/30/06.

Às 22h30, uma infusão de 8 horas de [6,6-2H2]glicose será iniciada. A dose inicial de 5 mg/kg será ajustada de acordo com a glicemia de jejum e será seguida de infusão constante de 0,05 mg/kg/min. Amostras de plasma serão coletadas duas vezes antes do início da infusão e depois das 0:30 -0:50, 3:10 - 3:30 e 6:30-6:50 em intervalos de dez minutos, respectivamente, para quantificar o enriquecimento do plasma [6, 6-2H2]glicose.

Às 23h00, os sujeitos irão ingerir 2H2O a 0,3% de água corporal e às 03h00, irão ingerir 1000 mg de Acetaminofeno (Paracetamol).

Às 6:00, os participantes são instruídos a anular. Esta urina será coletada como Urina 1. Entre 06:00 e 08:00, a urina será coletada para recuperação de glicuronídeo de acetaminofeno (Urina2), momento em que o estudo terminará. A urina será evaporada, congelada e enviada para Coimbra para análise.

Após o primeiro dia, o tratamento intensificado com insulina usando infusão subcutânea contínua de insulina (bomba CSII) será iniciado. Os pacientes serão reavaliados após três meses de acordo com o mesmo protocolo.

Os controles saudáveis ​​serão examinados apenas uma vez.

A síntese de ATP será medida em um dia de estudo separado. Pacientes e controles saudáveis ​​serão admitidos no MR-Centre-of-Excellence às 6:00 da manhã. Primeiro, haverá uma medição basal da síntese de ATP. A partir daí, o clampeamento será iniciado e conduzido por 4 horas. Em seguida, a segunda medição de 31P NMR será realizada para avaliar se a síntese de ATP pode ser estimulada em pacientes com DM1.

Os participantes serão liberados após uma refeição às 15:00