Определение молекулярных и физиологических механизмов дисфункции островковых клеток поджелудочной железы, которые приводят к диабету 2 типа (DIVA-Exeter)

Введение:

Работая с сотрудниками в рамках продолжающихся генетических исследований, исследователи выявили несколько генетических вариаций (изменений ДНК), связанных с производством и переработкой инсулина, и пытаются понять, как эти генетические вариации вызывают различия в способности людей производить или перерабатывать инсулин. Их результаты помогут лучше понять, как поджелудочная железа вырабатывает и перерабатывает инсулин после еды, и помогут лучше понять, почему у некоторых людей развивается диабет, а у некоторых нет, несмотря на одинаковые уровни ожирения. Этот вопрос имеет большое значение для общественного здравоохранения, поскольку маловероятно, что распространенность ожирения резко снизится в обозримом будущем.

Исследователи хотели бы проверить гипотезу о том, что люди, несущие разные генетические вариации, имеют разные способности производить или перерабатывать инсулин. Они будут проверять последствия этих генетических вариаций, когда поджелудочная железа должна вырабатывать инсулин в ответ на прием пищи или ее компоненты, такие как сахар или аминокислоты.

Дизайн исследования:

Это проспективное когортное исследование «набора по генотипу», в котором будет проверена роль нескольких генетических вариантов (или комбинаций вариантов) в течение 4-летнего периода (с конца 2014 г. до конца 2018 г.). Генетические варианты будут выбраны, если есть убедительные доказательства того, что они играют роль в поджелудочной железе и в секреции инсулина. Каждый генетический вариант будет включать различный набор добровольцев-исследователей и немного другой набор тестов. Участники будут ослеплены своим статусом генетического варианта. Некоторые генетические варианты будут идентифицированы в течение следующих 4 лет, поэтому невозможно с самого начала определить подробную методологию для всех когорт, подлежащих изучению. Поэтому этот протокол был написан для описания основного протокола, относящегося ко всему исследованию, с приложениями для описания конкретных когорт в рамках исследования. Поскольку общее управление и этические вопросы являются всеобъемлющими, поскольку в течение 4-летнего периода исследования выявляются новые генетические варианты, в качестве основных поправок будут добавлены приложения для конкретных групп, а не подача каждой когорты в качестве отдельного заявления по этике. Процедура набора и тестирования каждой группы добровольцев-исследователей будет одинаковой, за исключением компонента, который будет описан в приложениях для конкретных групп.

Участники исследования:

Все участники будут отобраны из существующих исследовательских групп, управляемых Эксетерским исследовательским центром NIHR (Exeter CRF) и/или Оксфордским биобанком (OBB), а набор участников будет осуществляться в рамках Exeter CRF и/или Оксфордского центра диабета, эндокринологии и медицины ( ОКДЕМ). Люди будут идентифицированы с интересующим вариантом или как пол, возраст и ИМТ, совпадающие с контролем. Все потенциальные участники будут «ослеплены» менеджером данных, чтобы исследовательская группа не знала, у кого из участников есть вариант, а у кого контрольная группа. Они будут приглашены к участию в исследовании письмом, им будет предоставлен информационный лист исследования и контактные данные исследовательской группы. Член исследовательской группы свяжется с ними в течение 2-3 недель, чтобы определить, заинтересованы ли они в участии, предложить им более подробное объяснение того, что влечет за собой исследование, и проверить их соответствие требованиям. Если они согласятся принять участие, будет запрошено устное согласие на посещение натощак, и будет назначена встреча, подтвержденная в письменной форме/по электронной почте.

Выявление генетической изменчивости:

Измерение генетических факторов у этих людей представляет собой непрерывный процесс, который включает стандартные лабораторные измерения с использованием единственного существующего образца ДНК, предоставленного добровольцами во время их участия в проекте Exeter 10000/OBB. По состоянию на июнь 2014 года в Эксетере было измерено 94 генетических варианта (также известных как изменения ДНК) у 5600 добровольцев EXTEND и 800 000 генетических вариантов у 1700 добровольцев EXTEND. В течение следующих 4 лет генетические меры будут распространены на всех участников (до 10 000) и все варианты (800 000+). Эти данные будут возвращены в базу данных EXTEND/OBB по мере необходимости.

К участию будут приглашены лица, у которых выявлена ​​интересующая генетическая вариация (30-50, в зависимости от соответствующих специфических тестов) вместе с таким же количеством контрольных лиц с одинаковым полом, возрастом и ИМТ без интересующей вариации. Определение совпадения будет включать тот же пол, возраст +/- 1 год и ИМТ в пределах 1 кгм2, но эти диапазоны могут быть расширены, если в более узком определении недостаточно людей.

Порядок посещения:

Всем участникам будет предложено голодать в течение ночи (с 22:00 накануне), избегать физических нагрузок и курения в течение 24 часов до посещения утреннего визита в Exeter CRF/OCDEM (примерно 2-4 часа в зависимости от выбора теста). Участникам будет предложено подписать письменную форму согласия до любого сбора данных или тестирования. Пациенты, не способные дать согласие, не будут набраны. При желании участникам будет предоставлена ​​возможность связаться с членом исследовательской группы для более подробного обсуждения проекта. Все участники будут проинформированы о характере и цели исследования, его требованиях и возможных опасностях, а также об их праве выйти из исследования в любое время без ущерба и без риска для любой будущей клинической помощи.

Все участники пройдут сбор основных данных, измерения и предоставят образцы крови натощак и стимулированные. Когорту участников могут попросить вернуться для повторного визита, чтобы пройти дополнительный тест, чтобы обеспечить сравнительные показатели. Выбор теста зависит от изучаемой генетической вариации, подробно описанной в приложениях для конкретных когорт.

Сбор основных данных, измерения и образцы для всех участников - ок. 1 час Антропометрия: будут записаны данные, включая рост (м), вес (кг), окружность талии (см) и бедер (см).

Медицинский анамнез: включая текущие лекарства и информацию об образе жизни (курение/алкоголь).

BOD POD: участников попросят измерить их жировую массу с помощью BOD ​​POD. Этот неинвазивный метод обеспечивает более точное измерение жировой массы по сравнению с измерениями биоимпеданса или измерениями роста и веса. Участники, отказавшиеся от этого теста, не будут исключены из исследования.

Подробные данные о составе тела будут получены с помощью системы отслеживания состава тела. Вкратце это включает машину BOD POD, электронные весы и компьютер. Он использует принципы денситометрии тела (измерение массы и объема) для расчета процента участника и абсолютного количества жира и безжировой массы. Участникам будет предложено носить минимальную одежду (например, купальный костюм) и облегающую купальную шапочку. Они встают на электрические весы, чтобы записать свой вес, который затем калибруется с помощью BOD ​​POD. Участников просят сидеть внутри BOD POD до 1 минуты за раз (максимум 3 раза). Затем компьютер проанализирует и сгенерирует результаты.

Образцы крови:

Небольшая канюля (тонкая пластиковая трубка) будет вставлена ​​в вену в соответствии со стандартной клинической практикой, чтобы свести к минимуму любую потенциальную травму от повторного забора крови.

Образцы натощак будут получены для базовых измерений (включая стандартное измерение уровня глюкозы и липидов), ДНК, плазмы и сыворотки для хранения и будущего группового анализа, включая измерения уровня глюкозы и инсулина и других представляющих интерес маркеров.

Стимулированные образцы крови будут получены от всех участников. Выбор агента стимуляции будет зависеть от конкретной изучаемой генетической вариации. В конце тестового периода канюля будет удалена, а участнику будет предложен завтрак/освежающие напитки.

Определения представляющих интерес генотипов и подробности визита (ов) представлены в приложениях к протоколу для конкретных когорт. В дополнение к сбору основных данных, измерениям и образцам натощак каждая группа будет проводить до двух тестов, описанных ниже.

A: Индуцируемая глюкозой аргинин-индуцированная секреция инсулина (GPAIS) - прибл. 1,5 часа Обоснование. Этот тест предназначен в первую очередь для проверки максимальной способности секреции инсулина бета-клетками участника. Он обеспечивает наилучший доступный суррогат для массы бета-клеток, в отличие от функции бета-клеток (Kahn 2008), и, следовательно, поможет улучшить понимание механизмов того, как выбранные генетические варианты влияют на риск диабета. Недавно было показано, что он хорошо коррелирует с количеством (аутологичных) островков, трансплантированных пациентам с панкреатитом после панкреатэктомии. У собак и нечеловеческих приматов он хорошо коррелирует с % массы бета-клеток (рассмотрено в Kahn 3). Тест основан на хорошо описанном (Kahn, 2008; Larsson & Ahren, 1998) принципе, согласно которому стимуляторы секреции глюкозы, не являющиеся стимуляторами секреции глюкозы, такие как аминокислота аргинин, вызывают более сильный инсулиновый ответ при потенцировании высоких уровней глюкозы, при этом комбинированный стимул вызывает почти максимальный ответ бета-клеток.

Тест GPAIS включает 5 этапов:

1. Настраивать. Внутривенные катетеры будут вставлены в локтевые вены на обеих руках. Одна рука будет использоваться для инфузии глюкозы/аминокислоты, а другая рука для прерывистого отбора проб. Концентрация глюкозы в крови будет контролироваться с помощью регулярных измерений YSI на протяжении всего теста.
2. AIRarg (острая инсулиновая реакция на аргинин). Базовые образцы будут взяты при -2 и -0 мин. Затем внутривенно вводят максимально стимулирующую болюсную дозу гидрохлорида аргинина (5 г) в течение 45 с. Образцы будут собираться при +2, +3, +4 и +5 мин.
3. Острая реакция инсулина на внутривенное введение глюкозы (непроверенная мера острого ответа инсулина на внутривенное введение глюкозы AIRglucose). Затем будет начата высокоскоростная (900 мл/час) инфузия 20% глюкозы в течение 10-25 минут (общий объем вводимого до 410 мл). Образцы будут собираться через -5, -2 мин (перед началом высокоскоростной инфузии), а затем с 2-минутными интервалами в течение 10 минут после начала инфузии глюкозы.
4. AIRMAXАрг. Когда уровень глюкозы достигнет 20 ммоль/л (или максимум через 25 минут), будут взяты повторные исходные пробы, инфузия глюкозы будет снижена до 300 мл/час и будет введена вторая болюсная доза гидрохлорида аргинина (5 г), после чего 2, +3, +4 и +5 мин образцы.
5. Восстановление и мониторинг уровня глюкозы и инсулина по мере того, как уровень глюкозы участника возвращается к исходному уровню. Образцы для глюкозы и инсулина будут собираться каждые 10 минут в течение 50 минут после окончания теста AIRMAXarg, чтобы контролировать выздоровление участника и определять чувствительность к инсулину. Уровень сахара в крови будет контролироваться с помощью регулярных измерений YSI до тех пор, пока уровень сахара в крови участника не вернется к безопасному уровню. В конце этого периода участнику будет предоставлен легкий обед.

Образцы: во все моменты времени будут измеряться инсулин и глюкоза. Запасные аликвоты сохраняются и хранятся при температуре -80°C для возможных дополнительных анализов, таких как глюкагон и С-пептид.

B: Внутривенный тест на толерантность к глюкозе (IGTT или IVGTT) — прибл. 30 минут Обоснование. Этот тест является общепринятой стандартной мерой секреции инсулина первой фазы, которая не включает нейрогормональные (инкретиновые) и абсорбционные эффекты пероральной провокации глюкозой.

C: Пероральный тест на толерантность к глюкозе (OGTT) - прибл. 2,5 часа Обоснование. Этот тест является общепринятой стандартной мерой секреции и абсорбции инсулина при пероральном введении глюкозы.

D: Образец кала для измерения фекальной эластазы Обоснование. Это проверит гипотезу о том, что генетический полиморфизм может влиять на экзокринную функцию поджелудочной железы в дополнение к эндокринной функции поджелудочной железы.

Участнику будет предоставлен контейнер для образцов, предварительно оплаченный мягкий конверт, транспортный контейнер и инструкции по сбору и отправке образца фекалий для анализа. Предоставление образца фекалий будет необязательным и не будет обязательным для включения в исследование.