Влияние вазопрессина на регуляцию уровня глюкозы (HYPERGlu)

Введение Нейрогипофизарный гормон аргинин-вазопрессин (АВП), также известный как антидиуретический гормон, был одним из первых гормонов, идентифицированных по свойствам вазопрессина в 1895 году Оливером и Шефером. Они показали, что экстракт гипофиза повышает кровяное давление у собак под наркозом. АВП в основном синтезируется в паравентрикулярных и супраоптических ядрах гипоталамуса. Гормон переносится в нервную долю задней доли гипофиза, где высвобождается в кровоток. Органы-мишени воспринимают гормональные стимулы тремя разными рецепторами: V1a, V1b и V2. Рецептор V1a в основном экспрессируется в сосудистой стенке и отвечает за вазоконстрикцию. Рецептор V1b в основном находится в передней доле гипофиза, опосредуя секрецию гормона кортикотропина надпочечниками, в то время как рецептор V2 в основном экспрессируется в канальцах нефрона, запуская реабсорбцию воды. С момента открытия АВП как вазопрессиновые, так и антидиуретические свойства были очень хорошо изучены и задокументированы.

Помимо влияния АВП на артериальное давление и гомеостаз воды, гормон участвует во множестве других функций, включая боль, костный и липидный обмен, гипертонию, социальное поведение, старение, когнитивную функцию, клеточную пролиферацию, воспаление, инфекции, гомеостаз, гипоталамическую -гипофизарно-надпочечниковая ось и сахарный диабет. Все эти эффекты могут дать полезную информацию о многих заболеваниях. Таким образом, основное внимание в этой заявке уделяется влиянию АВП на регуляцию уровня глюкозы у здоровых людей.

Известно, что AVP усиливает гликогенолиз в печени за счет активации рецепторов V1a и увеличения высвобождения глюкагона, что приводит к повышению уровня глюкозы у экспериментальных животных. Даже когда рецепторы глюкагона в печени заблокированы, AVP все равно увеличивает уровень глюкозы в крови. Рецепторы V1b были идентифицированы как в альфа-, так и в бета-клетках островков Лангерганса. Таким образом, АВП стимулирует секрецию инсулина, противодействуя повышению уровня глюкозы в крови. В эксперименте с мышами с нокаутом рецепторов AVP V1a и V1b наблюдались изменения в метаболизме глюкозы и жиров, что позволяет предположить, что AVP может играть роль в регуляции глюкозы и метаболических нарушениях. Исследования на людях с генетической вариацией рецептора AVP V1a показали повышенную распространенность диабета у людей с избыточным весом или у лиц с высоким содержанием жиров. Недавно в исследовании на крысах, склонных к метаболической дисфункции, изучали эффект длительного влияния вазопрессина на гомеостаз глюкозы. В нем сообщалось, что высокий уровень вазопрессина усиливал гиперинсулемию и непереносимость глюкозы у крыс с ожирением, в то время как лечение антагонистом рецептора вазопрессина V1a уменьшало непереносимость глюкозы.

Во французском эпидемиологическом исследовании группа из 3615 мужчин и женщин с нормальным уровнем глюкозы в крови натощак наблюдалась в течение 9 лет. Это показало, что потребление воды было обратно пропорционально и независимо связано с риском развития гипергликемии. Авторы предположили, что их результаты были связаны с повышением уровня вазопрессина в плазме, связанным с гипогидратацией. Совсем недавно шведская когорта из 2064 человек из исследования диеты мальме и рака была проанализирована после 15,8 лет с помощью перорального теста на толерантность к глюкозе. Они обнаружили, что копептин (надежный и клинический суррогатный маркер АВП) независимо предсказывает сахарный диабет и абдоминальное ожирение.

Интересно, что гипогидратация и малое потребление воды связаны с хроническим повышением АДП. В недавнем исследовании с участием свободноживущих взрослых людей низкое обычное потребление воды привело к значительному повышению АДП по сравнению со взрослыми с высоким потреблением воды.

План эксперимента В исследование будут включены 60 человек в возрасте от 30 до 55 лет без резистентности к инсулину. Тридцать взрослых будут иметь нормальный индекс массы тела (ИМТ; 15 мужчин и 15 женщин, 18,5 кг∙м-2 < ИМТ ≤25 кг∙м-2) и тридцать взрослых с избыточным весом или ожирением (15 мужчин и 15 женщин, 28 кг∙м-2 ≤ ИМТ ≤35 кг∙м-2) будут набраны для участия в исследовании. Оценка размера выборки показала, что 60 субъектов обеспечат мощность 0,8 с альфа-уровнем, установленным на 0,05. Влияние вазопрессина на метаболизм глюкозы будет изучаться посредством осмотической стимуляции вазопрессина (АВП) с использованием инфузии гипертонического раствора с последующим пероральным тестом на толерантность к глюкозе. Каждый субъект проведет два идентичных эксперимента, отличающихся только содержанием хлорида натрия (NaCl) в настое (изотонический или гипертонический солевой раствор). Все субъекты женского пола будут выполнять оба испытания во время их ранней фолликулярной фазы, примерно через 2-6 дней после начала менструации, чтобы обеспечить низкие эндогенные уровни эстрогена и прогестерона. После отдыха в сидячем положении в течение 30 минут субъектам внутривенно вливают либо 3% NaCl (гипертонический солевой раствор, следовательно, HYPER), либо 0,9% NaCl (изотонический раствор, следовательно, ISO) в течение 120 минут со скоростью инфузии 0,1 мл/мин. /кг массы тела в слепом и уравновешивающем порядке. Эта гипертоническая инфузия солевого раствора увеличивает осмоляльность плазмы с 285 до по меньшей мере 300 ммоль/кг. Из отдельного венозного катетера образцы крови будут браться каждые 30 мин. После инфузии субъекты будут отдыхать в течение 30-минутного периода уравновешивания, прежде чем они начнут 4-часовой пероральный тест на толерантность к глюкозе.

Подготовка субъекта к пероральному тесту на толерантность к глюкозе (ОГТТ): Субъекты должны соблюдать обычную диету в течение 3 дней до теста и заниматься обычной физической активностью. Ужин будет стандартизирован накануне, и алкоголь будет запрещен. Субъекты будут проинструктированы голодать по крайней мере за 10 часов до теста.

Процедура ОГТТ: Тест ОГТТ будет состоять из приема внутрь 75 г глюкозы с последующим периодом забора крови, при этом образцы берутся каждые 30 минут в течение 240 минут. Образцы мочи будут собираться в конце инфузии и в конце ПГТТ. Артериальное давление будет регистрироваться с помощью автоматического сфигмоманометра после каждого образца крови. Поглощение кислорода и скорость дыхательного обмена будут оцениваться ежечасно с помощью непрямой калориметрии, всего семь раз за испытание. Во время забора крови также будут оцениваться ощущение жажды и сухость во рту с помощью визуальных аналоговых шкал.

Анализ образцов В каждом экспериментальном испытании будет отобрано в общей сложности четырнадцать образцов крови, которые будут проанализированы на: гематокрит (Hct), гемоглобин (Hb), осмоляльность (Osm), натрий (Na) и калий (K), общий белок плазмы, глюкозу, инсулин, с-пептид, глюкагон, копептин, активность ренина плазмы, кортикотропин-рилизинг-гормон (CRF), кортизол, триглицериды и свободные жирные кислоты (FFA).

Образцы мочи будут проанализированы на осмоляльность и удельный вес свежей мочи. Резервные образцы сыворотки, плазмы и мочи будут храниться в замороженном виде при температуре -80°C на случай, если потребуются дополнительные анализы, или в качестве замены разбитых флаконов.

Обработка и анализ данных Для обеспечения качества и целостности собранных данных будут использоваться формы отчетов о случаях. Формы истории болезни (CRF) будут разработаны для регистрации данных, собранных таким образом, который будет соответствовать самым высоким стандартам. CRF будет разработан, протестирован и утвержден до регистрации любого субъекта. Ученый, участвующий в сборе данных исследования, будет обучен использованию CRF до начала сбора данных. Бумажная и цифровая библиотека для всех CRF будет создана и поддерживаться в течение эксперимента и, по крайней мере, в течение еще 2 лет после публикации рукописей. Менеджер базы данных и главный исследователь будут единственными лицами, которые будут иметь доступ к идентифицируемой информации об испытуемом. Все остальные документы будут закодированы для обеспечения анонимности субъекта. План мониторинга данных и безопасности включает: общую структуру мониторинга данных и безопасности, ответственную сторону за мониторинг и процедуры сообщения о неблагоприятных событиях/непредвиденных проблемах. После сбора данных ввод данных будет осуществляться двумя уполномоченными учеными. Данные диагностики Quest доступны в формате PDF, и ввод данных также будет выполняться и проверяться двумя учеными. Интеграция данных и очистка базы данных будут выполняться в статистическом программном обеспечении посредством анализа и визуализации.

Метаболизм глюкозы с первичным ответом будет отражаться с помощью 4 переменных (глюкоза, инсулин, С-пептид и глюкагон), которые измеряются по шкале соотношений и в 14 случаях.

Вторичными результатами будут: Hb, Hct, общие белки, осмоляльность, Na, K, копептин, надпочечниковый кортикостеропин-рилизинг-гормон (АКТГ), CRH, ангиотензин II, активность ренина плазмы (PRA), альдостерон, триглицериды, FFA.

Дополнительными повторными непрерывными результатами будут: (1) артериальное давление, которое будет измерено 14 раз; (2) поглощение кислорода и скорость дыхательного обмена, которые будут оцениваться в 7 отдельных случаях; и (3) ощущение жажды и сухость во рту, которые будут измеряться в 14 случаях.

Ковариаты Измерения Группы лечения (изотонический раствор против гипертонического раствора) будут представлять собой основное сравнение, представляющее интерес. Другие ковариаты будут включать пол (женщины по сравнению с мужчинами) и весовой статус (нормальный вес по сравнению с избыточным весом/ожирением), возраст (30–55 лет) и время (1–14 лет).

Чтобы выяснить, сходны ли профили среднего ответа в группах, т. е. различаются ли модели изменения среднего ответа с течением времени в зависимости от группы, в настоящем исследовании будут дополнительно изучены эффекты взаимодействия групп по времени: (например, лечение временным взаимодействием; вес по времени взаимодействия; секс по времени взаимодействия).

План анализа данных

• Для этого квазиэксперимента с повторяющимся дизайном измерения исследователи проведут лонгитюдный анализ, чтобы описать изменения в среднем ответе с течением времени и то, как эти изменения связаны с интересующими ковариатами.
• Нормальность этих непрерывных переменных будет оцениваться путем проведения критерия нормальности Шапиро-Уилка.
• Для всех непрерывных результатов суммарная статистика (среднее значение и стандартное отклонение) будет проводиться каждый раз и по последовательности. Кроме того, будут проведены корреляции между показателями метаболизма глюкозы.
• Проценты будут рассчитаны для ковариат, измеренных по номинальной шкале, а среднее значение и ± стандартное отклонение будут представлены для тех, которые измерены по непрерывной шкале.
• Будут оценены распределения индексов чувствительности к инсулину и площади под кривой.

Статистическое моделирование Для изучения того, как изменения среднего отклика соотносятся с ковариатами с течением времени, будет использоваться обобщенное линейное моделирование смешанных эффектов со случайными точками пересечения и наклонами с использованием ограниченной оценки максимального правдоподобия. Предполагается, что средний ответ каждой группы будет линейно меняться с течением времени. Однако, если средний отклик во времени не является линейным, будут изучаться полиномиальные тренды более высокого порядка.

Исследователь подберет подходящую модель модели ковариации, чтобы учесть корреляции между повторяющимися измерениями, чтобы сделать соответствующие выводы.

Статистическая значимость будет определяться при альфа 0,05. Все статистические анализы будут выполняться с помощью следующего статического программного обеспечения STATA©, JMP© или SAS©.

Ожидаемые результаты и выводы Во время испытания с инфузией гипертонического солевого раствора водный баланс будет искусственно манипулироваться (гипертоническая гиперволемия). Увеличение осмоляльности плазмы будет стимулировать секрецию вазопрессина. Ожидается, что стимуляция AVP будет повышать уровень инсулина в большей степени, чем глюкоза, что приводит к более высокой резистентности к инсулину. Также ожидается высокая осмоляльность мочи в ответ на повышенный уровень вазопрессина и снижение диуреза.

Значение проекта Диабет наряду с ожирением является одним из ведущих неинфекционных заболеваний в развитых и развивающихся странах. Более 29 миллионов американцев больны диабетом, а еще 86 миллионов находятся в преддиабетическом состоянии. Стоимость диабета в 2012 году составила 245 миллиардов долларов, и она продолжает расти. Гипогидратация, с другой стороны, является довольно распространенным явлением, связанным со многими проблемами со здоровьем, такими как инфекции мочевыводящих путей, камни в почках, сердечно-сосудистые заболевания, состояние настроения и когнитивные способности. Одним из потенциальных механизмов воздействия гипогидратации является повышенный уровень АВП. Недавние эпидемиологические данные и эксперименты на животных показывают, что гипогидратация и высокий уровень вазопрессина связаны как с диабетом, так и с нарушением регуляции уровня глюкозы. Однако экспериментальных данных контролируемых испытаний на людях не существует. Целью предлагаемого исследования является проведение контролируемого испытания на здоровых людях для изучения влияния повышенного вазопрессина на регуляцию уровня глюкозы.