O efeito do glucagon nas taxas de oxidação mitocondrial hepática no homem avaliado por PINTA

Objetivos.

Para examinar os efeitos do glucagon no metabolismo hepático da glicose e da gordura in vivo, este estudo aplicará um novo método de análise posicional de isotopômeros NMR (PINTA) para quantificar as taxas de oxidação mitocondrial hepática e o fluxo de piruvato carboxilase, que foi validado de forma cruzada em pacientes acordados roedores e humanos (Perry et al. Nature Communications 2017). Estudos preliminares em roedores descobriram que o glucagon estimula a lipólise intra-hepática por meio de um processo dependente de InsP3R-I, levando a aumentos no conteúdo hepático de acetil-CoA, que ativa alostericamente a atividade e o fluxo da piruvato carboxilase, e que esse fenômeno explica seu efeito agudo independente da transcrição para estimular agudamente a gliconeogênese hepática in vivo (resultados não publicados). Além disso, usando a análise PINTA, foi demonstrado que o glucagon estimula a oxidação mitocondrial hepática por meio da sinalização de cálcio em camundongos acordados, e que esse processo pode ser explorado pelo tratamento contínuo de curto prazo com glucagon, levando a um aumento de duas vezes na oxidação da gordura mitocondrial hepática, que por sua vez, resulta em grandes reduções na esteatose hepática e melhorias marcantes na tolerância à glicose através da reversão da resistência hepática à insulina em um modelo de fígado gorduroso não alcoólico em ratos alimentados com alto teor de gordura.

Hipótese:

1. Um aumento fisiológico nas concentrações plasmáticas de glucagon promoverá um aumento significativo nas taxas de oxidação mitocondrial hepática em humanos saudáveis.
2. Um aumento fisiológico nas concentrações plasmáticas de glucagon promoverá um aumento significativo nas taxas de fluxo de piruvato carboxilase hepática em humanos saudáveis.
3. Um aumento fisiológico nas concentrações plasmáticas de glucagon promoverá um aumento significativo nas taxas de renovação do 13C4 β-hidroxibutirato (cetogênese hepática) em humanos saudáveis.

Desenho do Estudo - Plano Clínico:

Os efeitos de um aumento fisiológico no glucagon plasmático nas taxas de oxidação mitocondrial hepática e no fluxo de piruvato carboxilase serão examinados em 12 participantes saudáveis ​​(idades 21-65) usando a Análise Posicional de Isotopomer NMR Tracer (PINTA) (Perry et al. Comunicação da Natureza 2017). Resumidamente, as taxas de oxidação mitocondrial hepática e fluxo de piruvato carboxilase hepática serão avaliadas em 12 participantes saudáveis ​​em jejum noturno por PINTA após uma infusão de três horas de glucagon ou solução salina. A infusão de glucagon será projetada para aumentar as concentrações de glucagon no plasma periférico e na veia porta 3-4 vezes. Os efeitos de um aumento fisiológico no glucagon plasmático nas taxas de cetogênese hepática também serão avaliados usando uma infusão de 13C4 β-betahidroxibutirato (Perry et al. Cell Metabolism 2017).

Taxas de fluxo hepático de piruvato carboxilase/fluxo de citrato sintase por PINTA: Os participantes (n=12) serão estudados por PINTA sob 2 condições: 1) após jejum noturno e infusão salina de 3 horas (Controle), 2) após jejum noturno e uma infusão de glucagon de 3 horas. Resumidamente, após a coleta de amostras de sangue de linha de base, uma infusão de 3 horas de marcadores, conforme descrito abaixo, será iniciada. As taxas relativas de piruvato carboxilase para o fluxo de síntese de citrato serão avaliadas usando uma infusão constante de [3-13C] lactato e as taxas de produção de glicose serão medidas usando uma infusão de [2H7]glicose (Perry et al. Comunicação da Natureza 2017). As taxas de cetogênese hepática serão medidas usando uma infusão constante de [3C β-hidroxibutirato, conforme descrito anteriormente (Perry et al. Cell Metabolism 2017).

O gasto energético corporal total e o quociente respiratório serão avaliados por calorimetria indireta.