Sensibilidade à insulina e metabolômica durante a administração oral de glicose e infusão intravenosa graduada

A incidência de obesidade e distúrbios metabólicos associados à obesidade, como resistência à insulina e diabetes tipo 2, está aumentando em todo o mundo. Até o momento, a cirurgia bariátrica é o único tratamento para obesidade que resulta em redução de peso a longo prazo. Além disso, foi relatado que a cirurgia bariátrica promove a remissão do diabetes tipo 2 e é um tratamento mais eficaz do que a medicação padrão para diabetes tipo 2. Surpreendentemente, a melhora na homeostase da glicose após alguns procedimentos de cirurgia bariátrica ocorre antes que a perda de peso seja alcançada. Os mecanismos por trás dessa melhora ainda não estão claros, mas um estudo recente indica que o desvio do jejuno pode desempenhar um papel importante na homeostase da glicose. Além disso, proteínas derivadas do jejuno presentes no soro de humanos e camundongos induzem resistência à insulina em culturas celulares de miócitos e em camundongos. Isso em conjunto indica que o intestino pode desempenhar um papel importante na homeostase da glicose no diabetes mellitus tipo 2.

A metabolômica foi recentemente considerada uma das tecnologias mais adequadas para a investigação de doenças complexas, como o diabetes mellitus tipo 2, porque representa um retrato funcional em tempo real dos organismos. Estudos anteriores mostraram que diferentes metabólitos e ácidos biliares podem estar envolvidos na regulação da homeostase da glicose. Portanto, é possível que o intestino regule metabólitos que possam estar envolvidos na intolerância à glicose e no diabetes mellitus tipo 2.

Os objetivos específicos deste projeto de pesquisa são:

Objetivo 1: Demonstrar que a glicose ingerida oralmente induz resistência à insulina e determinar se essa regulação da homeostase da glicose difere entre indivíduos com tolerância normal à glicose, tolerância diminuída à glicose e indivíduos com diabetes mellitus tipo 2.

Objetivo 2: Identificar metabólitos regulados pelo intestino que estão associados à intolerância à glicose e diabetes mellitus tipo 2.

Para atingir este objetivo, as diferenças na cinética da glicose serão estudadas quando a glicose é administrada por via oral (em um teste oral de tolerância à glicose, OGTT) em comparação com uma infusão intravenosa graduada de glicose, onde os níveis de glicose plasmática são mantidos na mesma faixa que durante o OGTT, em indivíduos com tolerância à glicose normal (n = 8), tolerância à glicose diminuída (n = 8) e diabetes mellitus tipo 2 (n = 8).

A cinética da glicose basal será primeiramente avaliada pela técnica de duplo traçador de glicose. Na parte basal dos testes de tolerância à glicose, o marcador de glicose nr 1 será infundido e, em seguida, será seguido por uma infusão contínua e uma carga de glicose oral gradualmente crescente (25 g, 75 g e 125 g com um intervalo de 2 h durante o OGTT) com marcador de glicose nr 2 ou uma infusão intravenosa graduada de marcador de glicose, em que os níveis de glicose plasmática são ajustados aos obtidos durante os OGTTs.

A cromatografia gasosa/espectrometria de massa será utilizada para medir o enriquecimento isotópico dos marcadores de glicose. Insulina, glucagon, peptídeo semelhante ao glucagon 1 total (GLP-1) e peptídeo C serão medidos por radioimunoensaios repetidamente durante os testes de tolerância à glicose. A cinética da glicose, incluindo produção endógena de glicose, sensibilidade à insulina e secreção de insulina, será calculada. As diferenças na cinética da glicose entre a administração oral e intravenosa de glicose serão calculadas e comparadas em indivíduos com tolerância normal à glicose, tolerância diminuída à glicose ou diabetes mellitus tipo 2.

A análise da metabolômica será realizada no plasma coletado durante o TOTG e na infusão intravenosa graduada de glicose. Os metabólitos em amostras de plasma serão analisados ​​usando duas plataformas analíticas de perfis globais e uma plataforma de perfis direcionados. Cromatografia gasosa bidimensional acoplada à espectrometria de massas por tempo de voo (GCxGC-TOFMS) será realizada para medir metabólitos polares pequenos. Os lipídeos moleculares serão avaliados por uma plataforma global utilizando cromatografia líquida de ultra performance acoplada ao quadrupolo-TOFMS (UPLC-QTOFMS). Uma plataforma direcionada baseada em UPLC acoplada a MS triplo-quadrupolo (UPLC-QqQMS) será realizada para quantificar as formas não conjugadas e conjugadas de ácidos biliares.

Diferenças nos metabólitos plasmáticos durante OGTT e infusão intravenosa graduada de glicose serão estudadas para avaliar informações sobre possível regulação pelo intestino e os resultados serão comparados em indivíduos com tolerância normal à glicose, tolerância diminuída à glicose e indivíduos com diabetes mellitus tipo 2.

Significado Os resultados esperados neste estudo demonstrarão que o intestino desempenha um papel importante na homeostase da glicose e que esse sistema está desregulado no diabetes tipo 2. Mais importante ainda, novos fatores derivados ou regulados do intestino que regulam a resistência à insulina e a tolerância à glicose serão identificados, os quais podem ser possíveis alvos para futuras terapias antidiabéticas.