Definindo os mecanismos moleculares e fisiológicos da disfunção das células das ilhotas pancreáticas que levam ao diabetes tipo 2 (DIVA-Exeter)

Introdução:

Trabalhando com colaboradores como parte de estudos genéticos em andamento, os pesquisadores identificaram várias variações genéticas (mudanças de DNA) associadas à produção e processamento de insulina e estão tentando entender como essas variações genéticas causam diferenças na capacidade das pessoas de produzir ou processar insulina. Suas descobertas levarão a uma melhor compreensão de como o pâncreas produz e processa insulina após uma refeição e ajudará a melhorar a compreensão de por que algumas pessoas desenvolvem diabetes e outras não, apesar dos níveis semelhantes de obesidade. Esta questão é de grande importância para a saúde pública porque é improvável que a prevalência da obesidade caia drasticamente em um futuro próximo.

Os pesquisadores gostariam de testar a hipótese de que indivíduos portadores de diferentes variações genéticas têm diferentes habilidades para produzir ou processar insulina. Eles testarão as consequências dessas variações genéticas quando o pâncreas tiver que produzir insulina em resposta a uma refeição ou componentes de uma refeição, como açúcar ou aminoácidos.

Design de estudo:

Este é um estudo prospectivo de coorte "recrutar por genótipo" que testará o papel de várias variantes genéticas (ou combinações de variantes) durante um período de 4 anos (final de 2014 a final de 2018). As variantes genéticas serão escolhidas se houver fortes evidências de que elas tenham um papel no pâncreas e na secreção de insulina. Cada variante genética envolverá um conjunto diferente de voluntários de pesquisa e um conjunto ligeiramente diferente de testes. Os participantes serão cegos para seu status de variante genética. Algumas variantes genéticas serão identificadas durante os próximos 4 anos pelo que não é possível definir à partida uma metodologia detalhada para todas as coortes a estudar. Este protocolo foi, portanto, escrito para descrever um protocolo central relevante para todo o estudo, com apêndices para descrever coortes específicas dentro do estudo. Uma vez que a gestão geral e as questões éticas são abrangentes, à medida que novas variantes genéticas são identificadas durante o período de estudo de 4 anos, os apêndices específicos da coorte serão adicionados como alterações importantes, em vez de enviar cada coorte como um pedido de ética separado. O procedimento para recrutamento e teste de cada conjunto de voluntários de pesquisa será o mesmo, exceto por um componente que será descrito nos apêndices específicos da coorte.

Participantes do estudo:

Todos os participantes serão identificados a partir de coortes de pesquisa existentes gerenciadas pelo NIHR Exeter Research Facility (Exeter CRF) e/ou Oxford Biobank (OBB) e o recrutamento será facilitado no Exeter CRF e/ou Oxford Centre for Diabetes, Endocrinology and Medicine ( OCDEM). Os indivíduos serão identificados com a variante de interesse ou como controles correspondentes de gênero, idade e IMC. Todos os participantes em potencial serão 'cegados' por um Gerenciador de dados para que a equipe do estudo não saiba quais participantes têm a variante e quais são os controles. Eles serão convidados para o estudo por carta e receberão a folha de informações do estudo e os detalhes de contato da equipe do estudo. Um membro da equipe do estudo entrará em contato com eles dentro de 2 a 3 semanas para determinar se eles estão interessados ​​em participar, para oferecer maiores explicações sobre o que o estudo envolve e para verificar sua elegibilidade. Se eles concordarem em participar, será solicitado consentimento verbal para uma visita em jejum e um agendamento será feito e confirmado por escrito/por e-mail.

Identificando a variação genética:

Medir os fatores genéticos nesses indivíduos é um processo contínuo que envolve medições laboratoriais de rotina usando a única amostra de DNA existente que os voluntários forneceram durante sua participação no Projeto Exeter 10000/OBB. Em junho de 2014, em Exeter, 94 variantes genéticas (também conhecidas como alterações de DNA) foram medidas em 5.600 voluntários EXTEND e 800.000 variantes genéticas em um subconjunto de 1.700 voluntários EXTEND. Durante os próximos 4 anos, as medidas genéticas serão estendidas a todos os participantes (até 10.000) e todas as variantes (800.000+). Esses dados serão retornados ao banco de dados EXTEND/OBB conforme necessário.

Indivíduos identificados com uma variação genética de interesse serão convidados a participar (30-50, dependendo dos testes específicos associados) juntamente com um número semelhante de indivíduos controles pareados por sexo, idade e IMC sem a variação de interesse. A definição de correspondência será mesmo sexo, idade +/- 1 ano e IMC dentro da unidade de 1 kgm2, mas essas faixas podem ser ampliadas se não houver indivíduos suficientes disponíveis na definição mais restrita.

Procedimento de visita:

Todos os participantes serão solicitados a jejuar durante a noite (a partir das 22h da noite anterior), evitar exercícios extenuantes e fumar por 24 horas antes de participar de uma visita matinal no Exeter CRF/OCDEM (aproximadamente 2-4 horas, dependendo da escolha do teste). Os participantes serão solicitados a assinar um formulário de consentimento por escrito antes de qualquer coleta de dados ou teste. Os pacientes que não têm capacidade para consentir não serão recrutados. Os participantes terão a oportunidade de entrar em contato com um membro da equipe de pesquisa para discutir o projeto com mais detalhes, se desejar. Todos os participantes serão informados sobre a natureza e o objetivo do estudo, seus requisitos e possíveis riscos, e seus direitos de se retirar a qualquer momento do estudo sem prejuízo e sem prejuízo de qualquer atendimento clínico futuro.

Todos os participantes serão submetidos à coleta de dados básicos, medições e fornecerão amostras de sangue em jejum e estimuladas. Uma coorte de participantes pode ser solicitada a retornar para uma segunda visita para passar por um teste adicional para fornecer medidas de comparação. A escolha do teste depende da variação genética que está sendo estudada - detalhada nos apêndices específicos da coorte.

Coleta de dados básicos, medições e amostras para todos os participantes - aprox. 1 hora Antropometria: dados, incluindo Altura (m), Peso (Kg), Cintura (cm) e Circunferência do Quadril (cm), serão registrados.

Histórico médico: incluindo medicamentos atuais e informações sobre estilo de vida (tabagismo/álcool).

BOD POD: Será solicitado aos participantes que tenham sua massa gorda medida pelo BOD POD. Esta técnica não invasiva fornece uma medida mais precisa da massa gorda em comparação com as medidas de bioimpedância, ou medidas de altura e peso. Os participantes que optarem por não participar deste teste não serão excluídos do estudo.

Medidas detalhadas da composição corporal serão obtidas usando o Body Composition Tracking System. Isso compreende brevemente uma máquina BOD POD, balanças eletrônicas e um computador. Ele usa os princípios da densitometria corporal (medição de massa e volume) para calcular a porcentagem do participante e as quantidades absolutas de gordura e massa livre de gordura. Os participantes serão solicitados a usar roupas mínimas (por exemplo, fato de banho) e um gorro de natação justo. Eles ficam na balança elétrica para registrar seu peso, que é então calibrado com o BOD POD. Os participantes são convidados a sentar-se dentro do BOD POD por até 1 minuto de cada vez (no máximo 3 vezes). O computador analisará e gerará os resultados.

Amostras de sangue:

Uma pequena cânula (tubo de plástico fino) será inserida em uma veia, seguindo a prática clínica padrão para minimizar qualquer trauma potencial de amostragem de sangue repetida.

Amostras em jejum serão obtidas para medições de linha de base (incluindo medição de glicose e lipídios de rotina), DNA, plasma e soro, para armazenamento e análises em lote futuras, incluindo medições de glicose e insulina e outros marcadores de interesse.

Amostras de sangue estimuladas serão obtidas de todos os participantes. A escolha do agente de estimulação dependerá da variação genética específica em estudo. No final do período de teste, a cânula será removida e o participante receberá café da manhã/refeições.

As definições dos genótipos de interesse e os detalhes da(s) visita(s) são fornecidos nos apêndices específicos da coorte do protocolo. Além da coleta de dados básicos, medições e amostras em jejum, cada coorte realizará até dois dos testes descritos abaixo.

A: Secreção de Insulina Induzida por Arginina Potencializada por Glicose (GPAIS) - aprox. 1 hora e meia Justificativa. Este teste é projetado principalmente para testar a capacidade máxima de secreção de insulina das células beta de um participante. Ele fornece o melhor substituto disponível para a massa de células beta, em oposição à função das células beta (Kahn 2008) e, portanto, ajudará a melhorar a compreensão dos mecanismos de como as variantes genéticas escolhidas influenciam o risco de diabetes. Recentemente, demonstrou-se uma boa correlação com o número de ilhotas (autólogas) transplantadas em pacientes com pancreatite após pancreatectomia. Em cães e primatas não humanos, correlaciona-se bem com % de massa de células beta (revisto em Kahn 3). O teste é baseado no princípio bem descrito (Kahn 2008; Larsson & Ahren 1998) de que um secretagogo sem glicose, como o aminoácido arginina, produzirá maior resposta à insulina quando potencializado por altos níveis de glicose, com o estímulo combinado produzindo uma resposta de células beta quase máxima.

O teste GPAIS envolve 5 etapas:

1. Configurar. Cateteres intravenosos serão inseridos nas veias antecubitais em ambos os braços. Um braço será usado para infusão de glicose/aminoácido e o outro braço para amostragem intermitente. A concentração de glicose no sangue será monitorada com medidas regulares de YSI durante todo o teste.
2. AIRarg (resposta aguda de insulina à arginina). As amostras de linha de base serão coletadas em -2 e -0 min. Uma dose em bolus de estimulação máxima de cloridrato de arginina (5 g) será então injetada por via intravenosa por 45 s. As amostras serão coletadas em +2, +3, +4 e +5 min.
3. Resposta aguda da insulina à glicose intravenosa (medida não validada da resposta aguda da insulina à glicose intravenosa AIRglucose). Em seguida, será iniciada uma infusão de glicose a 20% em alta velocidade (900 ml/h) durante 10-25 minutos (volume total infundido até 410 ml). As amostras serão coletadas em -5, -2 min (antes de iniciar a infusão de alta velocidade) e depois em intervalos de 2 minutos por 10 minutos após o início da infusão de glicose.
4. AIRMAXarg. Quando os níveis de glicose atingirem 20mmol/L (ou após 25 minutos no máximo), serão coletadas amostras de linha de base repetidas, a infusão de glicose será reduzida para 300ml/h e um segundo bolus de cloridrato de arginina (5 g) será injetado, seguido por + final 2, +3, +4 e +5 min amostras.
5. Recuperação e monitoramento de glicose e insulina conforme os níveis de glicose do participante retornam à linha de base. Amostras de glicose e insulina serão coletadas a cada 10 minutos por 50 minutos após o final do teste AIRMAXarg para monitorar a recuperação do participante e fornecer uma medida da sensibilidade à insulina. O açúcar no sangue será monitorado com medidas YSI regulares até que o açúcar no sangue do participante retorne a um nível seguro. Ao final deste período será oferecido ao participante um almoço leve.

Amostras: em todos os momentos, a insulina e a glicose serão medidas. Alíquotas sobressalentes serão salvas e armazenadas a -80oC para possíveis análises adicionais, como glucagon e peptídeo C.

B: Teste de Tolerância à Glicose Intravenosa (IGTT, também conhecido como IVGTT) - aprox. 30 minutos Justificativa. Este teste é uma medida padrão aceita da secreção de insulina de primeira fase que não envolve os efeitos neuro-hormonais (incretina) e de absorção de um teste oral de glicose.

C: Teste Oral de Tolerância à Glicose (TOTG) - aprox. 2,5 horas Justificativa. Este teste é uma medida padrão aceita da secreção de insulina e dos efeitos de absorção de um teste oral de glicose.

D: Amostra de fezes para medição de elastase fecal Justificativa. Isso testará a hipótese de que o polimorfismo genético pode influenciar a função pancreática exócrina, além da função endócrina pancreática.

O participante receberá um recipiente de amostra, envelope acolchoado pré-pago, recipiente de transporte e instruções para coletar e enviar uma amostra fecal para análise. O fornecimento de uma amostra fecal será opcional e não será essencial para inclusão no estudo.