Balanço de energia após transplante de ilhotas (EBFIT)

Antecedentes e justificativa para o estudo: Diabetes tipo 1, hipoglicemia, HIA e transplante de ilhotas

O diabetes tipo 1 é causado pela destruição autoimune das células beta nas ilhotas do pâncreas. Aqueles com diabetes tipo 1 dependem da reposição diária de insulina para sobreviver e, apesar dos grandes avanços no tratamento (3), a expectativa de vida é reduzida significativamente devido a crises metabólicas e aumento do risco de eventos vasculares ateroscleróticos importantes (4). Todas as complicações da hiperglicemia crônica podem ser evitadas por um controle glicêmico rigoroso (5), mas isso é contrabalançado por um alto risco de hipoglicemia grave, levando a uma capacidade reduzida de perceber o início da hipoglicemia, com confusão incapacitante e colapso sem aviso, denominado Percepção de Hipoglicemia (AIH) Prejudicada. A IAH afeta até 25% das pessoas com diabetes tipo 1 estabelecida todos os anos (10-15 milhões de pessoas em todo o mundo) (6, 7). Aproximadamente 30.000 pessoas na Escócia têm diabetes tipo 1 e a prevalência está aumentando (8). Aqueles com hipoglicemia recorrente com IAH grave, muitas vezes experimentam flutuações na glicose sanguínea e podem ser elegíveis para transplante de ilhotas (5). Os ilhéus são transplantados em grande número através da veia porta sob orientação radiológica para o fígado com imunossupressão livre de glucocorticóides ("protocolo de Edmonton"). Dois ou mais transplantes são geralmente necessários para recuperar a secreção de insulina para permitir o controle adequado das concentrações de glicose e restaurar a consciência da hipoglicemia.

UK Islet Transplant Consortium (UKITC), Scottish National Islet Program e alterações antropométricas após o transplante de ilhotas

Nosso programa de transplante é um dos sete do UKITC; outros sites incluem Newcastle, Oxford, Londres (Kings, Royal Free), Manchester e Bristol. O principal objetivo no Reino Unido é reduzir a frequência e restaurar a consciência da hipoglicemia. Os pacientes encaminhados são avaliados em profundidade por uma equipe multidisciplinar antes do transplante, no momento do transplante e posteriormente pós-transplante de forma seriada. No Reino Unido, de abril de 2008 a setembro de 2013, houve 96 transplantes em 76 receptores. A sobrevivência do enxerto é >88%, conforme definido por um peptídeo c estimulado de >100 pmol/L (90 min após uma refeição Fortisip), e houve reduções significativas na frequência de hipoglicemia: pré vs. pós-transplante, mediana (intervalo interquartil): 21(7-79) vs. 0(0-1) episódios de hipoglicemia por ano com reduções significativas na HbA1c e na dose de insulina (todos p<0,01)(9). O peso corporal em 1 ano na coorte UKITC é significativamente diminuído; pré-transplante: média (± SEM) 66,3 (±1,2) vs. 62,3 (±1,1) kg (p=0,001). Em comum com muitos programas (10), o pico da função é observado 3 meses após o primeiro transplante, muitas vezes com independência de insulina, mas um grau variável de desgaste na função pode ser observado em muitos pacientes com insulina 1 ano após o transplante, embora em um dose muito reduzida versus pré-transplante. Na Escócia, realizamos 47 transplantes em 29 receptores. Os pacientes com diabetes tipo 1 e função renal normal foram avaliados anteriormente (≥3 <30 meses) pós-transplante (n=14; 6 homens, 8 mulheres; idade (variação: 30-57 anos); todos têm enxertos funcionais. Após o transplante de ilhotas, observamos reduções significativas no peso corporal, pré versus pós-transplante: mediana (intervalo interquartil) 70,9 (64,9-82,5) vs. 66,0 (59,8-79,9) kg, p=0,01; IMC: 26,2(24,4-28,6) vs. 24,5(22,2-26,1) kg/m2, p=0,01; % massa gorda: 30,0(21,2-35,2) vs. 24,1(18,4-31,2)%, p=0,004; e circunferência da cintura: 85,5 (77-89,7) vs. 77,5 (73,5-88,3) cm, p=0,01. A ingestão calórica total avaliada por meio de histórias dietéticas de 7 dias não foi diferente pré versus pós-transplante 1700(1581-1842) vs. 1528(1319-1708) kcal, (p=0,09), embora a frequência de episódios de hipoglicemia (10 (6-18) vs 1 (0-3)) por semana e a ingestão calórica para hipoglicemia tenham sido reduzidas. Ao mesmo tempo, a HbA1c melhorou p<0,001 (11).

Consistente com nossas observações, reduções significativas no peso corporal de > 4kg (10, 12), circunferência da cintura e massa de gordura corporal, esta última medida por impedância bioelétrica, dentro de um ano após o transplante de ilhotas, foram relatadas anteriormente, apesar de não haver mudanças significativas em ingestão calórica pós-transplante (12). No último estudo, 30 indivíduos tiveram todas as avaliações concluídas e 12 indivíduos não estavam recebendo insulina no momento da última coleta de dados. O uso de insulina diminuiu 10 vezes e o controle glicêmico melhorou. Análises de regressão ajustadas para variáveis ​​de confusão, incluindo dose de insulina exógena e uso de agonista de peptídeo-1 semelhante ao glucagon, confirmaram a associação de perda de peso com transplante de ilhotas. Digno de nota nesta coorte de receptores de transplante de ilhotas, nenhuma medição do gasto de energia foi feita e os pacientes, incluindo aqueles com transplantes de ilhotas após transplantes renais, estavam recebendo uma variedade de agentes imunossupressores que podem afetar o balanço energético. Mais recentemente, o mesmo grupo publicou um estudo retrospectivo em receptores de transplante de ilhotas e encontrou uma diminuição no IMC em sua coorte de 33 receptores em 3 anos pós-transplante versus pré-transplante (13). Hábitos dietéticos e ingestão calórica e atividade, ambos avaliados por questionários abertos, não foram significativamente alterados pré versus pós-transplante.

Nossa hipótese é que outros componentes do gasto de energia são aumentados após o transplante de ilhotas secundárias à proporção diminuída das concentrações de insulina sistêmica para portal. Os componentes do gasto de energia que podem ser modulados dessa maneira incluem REE e PPT.

Nosso estudo proposto tem como objetivo avaliar prospectivamente a ingestão de energia e as escolhas alimentares usando o "padrão ouro" de diários alimentares pesados ​​de 7 dias em série (14, 15) e avaliar os múltiplos componentes do gasto de energia pré e pós-transplante de ilhotas versus indivíduos que iniciam a bomba de insulina terapia que têm proporções relativamente altas de concentrações de insulina sistêmica para portal, juntamente com indivíduos de controle com tolerância normal à glicose.

Manutenção do peso corporal e relação com ingestão e gasto energético

O peso corporal reflete o equilíbrio entre a ingestão alimentar e o gasto energético. O gasto energético total pode ser separado em três componentes principais: REE, PPT e atividade física. O GER pode ser definido como o gasto energético em repouso no estado de jejum medido em um ambiente termoneutro. PPT ou termogênese induzida por dieta é um aumento na taxa metabólica acima do REE; PPT demonstra mais variabilidade entre pessoas do que REE (16, 17). É a energia gerada após a ingestão de alimentos e tem um componente obrigatório que reflete a energia necessária para digerir, absorver, interconverter e armazenar combustíveis e um componente facultativo no qual o sistema nervoso simpático tem um papel importante (17). O aumento no gasto de energia pode ser explicado em parte pelo custo do armazenamento de glicose como glicogênio, mas muitas vezes o custo medido do armazenamento de glicose é muito maior do que isso e é esse aumento acima desse "componente obrigatório" que é denominado "termogênese facultativa" (18). Este componente facultativo pode comprometer 50% do efeito térmico dos alimentos e grandes variações interindividuais podem estar presentes (19, 20). Com um estilo de vida sedentário, o REE constitui 75 a 80%, o PPT 10 a 15% e a atividade física 10 a 15% do gasto energético diário total.

Moduladores do gasto energético

A massa corporal magra, o status da tireoide e a renovação de proteínas de um indivíduo determinam o GER (21). Nós e outros mostramos que o PPT está negativamente relacionado à sensibilidade à insulina em um grupo de risco para diabetes tipo 2 (22). O PPT pode ser afetado pelo bloqueio beta-adrenérgico e outras drogas (23, 24). A insulina, um conhecido vasodilatador, também pode afetar o gasto energético (25). As ilhotas transplantadas intraportalmente podem ser revascularizadas por tributárias da veia porta e da artéria hepática (26) ou talvez por tributárias apenas da artéria hepática (27). Não foi testado se o PPT aumenta como consequência do transplante de ilhotas secundárias ao aumento das concentrações de insulina nas circulações portal e esplâncnica (28). Houve muito progresso nos agentes de indução e na terapia de imunossupressão usados ​​nos últimos 10 anos, com taxas de independência de insulina melhoradas (29). Nosso centro utiliza o anticorpo monoclonal alemtuzumab na indução (30) e a imunossupressão de manutenção é com o inibidor de calcineurina tacrolimus e micofenolato. Pacientes com transplante de fígado em uso de tacrolimus diminuíram o GER, sugerindo uma inibição da respiração mitocondrial (31), embora no transplante de fígado ocorra denervação hepática com disfunção do nervo autônomo que também pode diminuir o gasto de energia (32, 33). É improvável, portanto, que as terapias imunossupressoras aumentem o gasto de energia, embora certamente possam haver efeitos negativos sobre o apetite e a ingestão de energia (34).

Oxidação hepática de ácidos graxos.

Os Ácidos Graxos Livres (FFA) são oxidados dentro das mitocôndrias que estão presentes em todo o corpo com grandes concentrações no fígado, músculo e coração. A maioria das metodologias mede as taxas de oxidação de ácidos graxos de todo o corpo e não consegue distinguir entre essas fontes. A oxidação da gordura hepática pode ser alterada após o transplante de ilhotas e pode influenciar a sensibilidade hepática à insulina. Não se sabe se a oxidação da gordura hepática aumenta após o transplante de ilhotas, o que pode explicar a perda de peso.

Avaliação da oxidação de ácidos graxos mitocondriais no fígado:

A avaliação da função mitocondrial hepática tem sido dificultada por técnicas invasivas e complexas, que em geral carecem de especificidade. Recentemente, o teste respiratório usando isótopos de carbono estáveis ​​foi proposto como um método seguro, não invasivo e não radioativo para avaliar a capacidade oxidativa mitocondrial. O 13C-octanoato de sódio pode ser empregado como substrato utilizado na avaliação da função oxidativa mitocondrial hepática, particularmente da via β-oxidativa. O octanoato de sódio é um ácido graxo de cadeia média, que é metabolizado através da β-oxidação mitocondrial, produzindo acetil Coenzima A (acetil Co-A). Acetil Co-A entra no ciclo de Krebs para sofrer mais oxidação levando à produção de CO2 que pode ser medido durante o teste respiratório (35a).

O objetivo desta proposta é entender os mecanismos de perda de peso e massa gorda observados. Nenhum estudo examinou prospectivamente o gasto de energia dessa maneira detalhada em uma coorte de receptores de terapia com bomba de insulina pré e pós-transplante de ilhotas.

Plano detalhado de investigação:

Hipótese: O transplante de ilhotas está associado ao aumento do gasto energético como consequência da redução na proporção das concentrações de insulina sistêmica para portal.

Os objetivos são avaliar:

1. Medidas antropométricas: peso corporal, circunferência da cintura, pregas cutâneas, composição corporal por pletismografia de deslocamento de ar (Bod Pod).
2. Consumo total de energia, incluindo o excesso de consumo de energia necessário no tratamento da hipoglicemia, usando diários alimentares pesados ​​de 7 dias, The Fear of Hypoglycemia Survey, Gold and Clarke Score.
3. O componente de atividade do gasto de energia usando acelerometria.
4. REE e PPT (usando testes de tolerância a refeições) e taxa metabólica total (TMR) usando água duplamente marcada.
5. Oxidação de gordura hepática usando octanoato de sódio 13C.
6. Gordura hepática, gordura abdominal subcutânea e visceral usando MRS e MRI.

Nos receptores de transplante de ilhotas e pacientes com bomba de insulina MRS de fígado e MRI de gordura hepática; gordura abdominal subcutânea e visceral; labilidade glicêmica; frequência de hipoglicemia avaliada usando sistemas de monitoramento contínuo de glicose (CGMS); a consciência da hipoglicemia avaliada subjetivamente com o Gold Score e Clarke Scores (35), e os testes de tolerância a refeições mistas continuarão de acordo com os protocolos do UKITC, incluindo pré-transplante. Nos controles tolerantes à glicose, todos os itens acima serão realizados, exceto os estudos de imagem de RM, a Pesquisa de Medo da Hipoglicemia (36), as pontuações de Gold e Clarke e CGMS.

DESENHO DO ESTUDO No programa de transplante de ilhotas, os receptores são avaliados antes do transplante e 1, 3, 6, 12 meses após o transplante e depois 6 meses. As investigações nos sujeitos de transplante ou bomba de insulina serão baseadas nesses cronogramas. Especificamente, prevemos o pico da função das ilhotas em 3 meses.

Nosso objetivo é recrutar 3 grupos de participantes: aqueles com diabetes tipo I que estão na lista de espera para transplante de ilhotas, aqueles com diabetes tipo I que estão na lista de espera para terapia com bomba de insulina e controles que não têm diabetes (tolerantes à glicose ).

O estudo contém 3 partes conforme descrito abaixo. Espera-se que os participantes concluam todas as 3 partes em cada ponto de tempo. As 3 partes são concluídas em 5 pontos de tempo separados, totalizando 13 visitas:

As seguintes visitas são para os pacientes com diabetes tipo 1:

Pré-intervenção e 1,3, 6 e 12 meses após a intervenção.

• Pré-intervenção, há 3 visitas de estudo durante um período de 4 semanas
• Mês 1 pós-intervenção, há 2 visitas em 2 semanas
• 3 meses após a invenção, há 3 visitas em um período de 4 semanas
• Mês 6 após a intervenção, há 2 visitas em 2 semanas
• 12 meses após a intervenção, há 3 consultas em 4 semanas

Os pacientes com diabetes normalmente têm 1 visita clínica de rotina em cada ponto de tempo descrito como parte de seu acompanhamento pós-intervenção normal. As outras visitas serão excedentes ao acompanhamento habitual após a intervenção, exceto durante o primeiro mês pós-intervenção, onde seriam acompanhadas semanalmente.

Os controles tolerantes à glicose terão apenas um conjunto de exames realizados, o que envolverá 3 visitas em 4 semanas.

Pré-intervenção, 3 e 12 meses

Parte 1:

Exames de sangue (FBC, LFTS, U&Es, tela de coagulação, perfil lipídico, função da tireóide, HbA1c, glicose, nível de Tacrolimus pós-transplante) são aproximadamente 18 ml (3 ½ colheres de chá). Isso faz parte do acompanhamento de rotina para pacientes transplantados de ilhotas.

Antropometria - peso corporal, circunferência da cintura, panturrilha e braço, dobras cutâneas (incluindo bíceps, tríceps, escápula, crista ilíaca e panturrilha), composição corporal usando pletismografia de deslocamento de ar (BODPOD). Esses exames são específicos do estudo e não fazem parte do acompanhamento de rotina.

Um dispositivo de monitoramento contínuo de glicose (CGMS) e um acelerômetro também serão instalados para medir o gasto de energia durante sete dias. O participante receberá um diário alimentar e um conjunto de balanças para registrar a ingestão de alimentos durante este período de sete dias (incluindo o excesso de calorias necessárias no tratamento da hipoglicemia) em casa. O CGMS é frequentemente utilizado durante o acompanhamento de pacientes com diabetes. Os controles tolerantes à glicose não terão um CGMS instalado ou completarão as pesquisas a seguir.

O participante preencherá a "Pesquisa sobre o medo da hipoglicemia". Este é um questionário que pergunta como/se eles modificam seu comportamento para evitar a hipoglicemia e com que frequência eles se preocupam com a hipoglicemia em diferentes circunstâncias. Os participantes também serão questionados sobre seu grau de consciência prejudicada da hipoglicemia usando sistemas de pontuação específicos (Gold e Clarke Score).

Os indivíduos da coorte de transplante de ilhotas e da coorte de terapia com bomba serão solicitados a ir ao centro de imagens de pesquisa clínica e farão ressonância magnética de seu abdômen, incluindo fígado e gordura abdominal.

Parte 2 (semana 2):

O participante será convidado a voltar uma semana depois para avaliar seu gasto energético em repouso (GER). Nesta visita será devolvido todo o equipamento da 1ª semana. O participante será pesado na chegada e terá uma cânula inserida em um braço. Amostras de sangue para glicose, insulina e peptídeo-c serão coletadas (15mls). Os participantes receberão uma "refeição mista" na forma de "Fortisip concentrado" com sabor de milk-shake. Seu gasto de energia após esta refeição mista será medido por duas horas por um dispositivo chamado calorímetro indireto, que é um dispositivo de ventilação de capô aberto que mede a quantidade de oxigênio inspirado e a quantidade de dióxido de carbono expirado. A energia gasta após uma refeição é chamada de termogênese pós-prandial (PPT) e representa as calorias queimadas após uma refeição. Simultaneamente, amostras de sangue serão coletadas a cada 30 minutos durante três horas para medir os níveis de insulina, peptídeo c e glicose (150 mls). Este é o teste padrão-ouro para avaliar a função das ilhotas.

Estudos de "água duplamente marcada" serão realizados em uma proporção de participantes. O participante receberá "água duplamente marcada" para beber em sua segunda visita, uma amostra de urina será coletada antes de beber a água e então eles serão instruídos a coletar mais amostras de urina em casa nos dias 1, 5, 10 e 14 depois disso, a enfermeira pesquisadora ligará para eles regularmente durante esse período. As amostras serão armazenadas no freezer em um saco ziplock contido em uma cuba de plástico com tampa hermética.

Parte 3 (semana 4):

O participante será convidado a voltar duas semanas após a parte 2 para uma visita específica do estudo. As amostras de urina serão coletadas. Estudos mitocondriais hepáticos serão realizados, envolvendo o participante beber uma solução contendo sódio 13C octanoato, que é um ácido graxo encontrado nos alimentos. Eles então serão solicitados a soprar em um saco intermitentemente por um período de duas horas (0, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 60, 90 e 120 minutos) para medir como o fígado lida com o ácido graxo e se eles "queimam" rapidamente ou lentamente.

1 mês e 6 meses após a intervenção

Serão realizados apenas exame de sangue, antropometria, acelerômetro, pesagem do diário alimentar e CGMS. Receptores de transplante de ilhotas terão um teste clínico de tolerância a refeições mistas realizado para avaliar a função das ilhotas. Essas visitas coincidirão com as visitas de rotina.