Чувствительность к инсулину и метаболомика при пероральном введении глюкозы и дозированной внутривенной инфузии

Заболеваемость ожирением и метаболическими нарушениями, связанными с ожирением, такими как инсулинорезистентность и диабет 2 типа, растет во всем мире. На сегодняшний день бариатрическая хирургия является единственным методом лечения ожирения, который приводит к долгосрочному снижению веса. Кроме того, сообщалось, что бариатрическая хирургия способствует ремиссии диабета 2 типа и является более эффективным методом лечения, чем стандартное лечение диабета 2 типа. Удивительно, но улучшение гомеостаза глюкозы после некоторых процедур бариатрической хирургии происходит до того, как достигается потеря веса. Механизмы этого улучшения до сих пор неясны, но недавнее исследование показывает, что обход тощей кишки может играть важную роль в гомеостазе глюкозы. Более того, белки тощей кишки, присутствующие в сыворотке как человека, так и мышей, индуцируют резистентность к инсулину в клеточных культурах миоцитов и у мышей. В совокупности это указывает на то, что кишечник может играть важную роль в гомеостазе глюкозы при сахарном диабете 2 типа.

Метаболомика в последнее время считается одной из наиболее подходящих технологий для исследования сложных заболеваний, таких как сахарный диабет 2 типа, поскольку она представляет собой функциональный портрет организма в реальном времени. Предыдущие исследования показали, что различные метаболиты и желчные кислоты могут участвовать в регуляции гомеостаза глюкозы. Следовательно, возможно, что кишечник регулирует метаболиты, которые могут быть связаны с нарушением толерантности к глюкозе и сахарным диабетом 2 типа.

Конкретными целями этого исследовательского проекта являются:

Цель 1: продемонстрировать, что перорально принимаемая глюкоза вызывает резистентность к инсулину, и определить, различается ли эта регуляция гомеостаза глюкозы у субъектов с нормальной толерантностью к глюкозе, нарушенной толерантностью к глюкозе и у субъектов с сахарным диабетом 2 типа.

Цель 2: Идентифицировать метаболиты, регулируемые кишечником, которые связаны с нарушением толерантности к глюкозе и сахарным диабетом 2 типа.

Для достижения этой цели будут изучены различия в кинетике глюкозы при пероральном введении глюкозы (в пероральном тесте на толерантность к глюкозе, ПГТТ) по сравнению с постепенной внутривенной инфузией глюкозы, где уровни глюкозы в плазме поддерживаются в том же диапазоне, что и во время ПГТТ, у лиц с нормальной толерантностью к глюкозе (n = 8), нарушением толерантности к глюкозе (n = 8) и сахарным диабетом 2 типа (n = 8).

Базальную кинетику глюкозы сначала оценивают методом двойного индикатора глюкозы. В базовой части тестов на толерантность к глюкозе будет введен индикатор глюкозы № 1, а затем будет продолжена инфузия и постепенно увеличивающаяся пероральная нагрузка глюкозой (25 г, 75 г и 125 г с 2-часовым интервалом во время ПГТТ). с индикатором глюкозы № 2 или дозированной внутривенной инфузией индикатора глюкозы, при которой уровни глюкозы в плазме доводятся до уровня, полученного во время ПГТТ.

Газовая хроматография/масс-спектрометрия будет использоваться для измерения изотопного обогащения индикаторов глюкозы. Инсулин, глюкагон, общий глюкагоноподобный пептид 1 (GLP-1) и С-пептид будут неоднократно измеряться с помощью радиоиммуноанализа во время тестов на толерантность к глюкозе. Будет рассчитана кинетика глюкозы, включая эндогенное производство глюкозы, чувствительность к инсулину и секрецию инсулина. Различия в кинетике глюкозы между пероральным и внутривенным введением глюкозы будут рассчитываться и сравниваться у субъектов с нормальной толерантностью к глюкозе, нарушенной толерантностью к глюкозе или сахарным диабетом 2 типа.

Анализ метаболомики будет выполняться в плазме, собранной во время ПГТТ и постепенной внутривенной инфузии глюкозы. Метаболиты в образцах плазмы будут анализироваться с использованием двух глобальных аналитических платформ профилирования и целевой платформы профилирования. Двумерная газовая хроматография в сочетании с времяпролетной масс-спектрометрией (GCxGC-TOFMS) будет проводиться для измерения малых полярных метаболитов. Молекулярные липиды будут оцениваться глобальной платформой с использованием ультраэффективной жидкостной хроматографии в сочетании с квадрупольной-TOFMS (UPLC-QTOFMS). Целевая платформа на основе UPLC в сочетании с тройным квадрупольным MS (UPLC-QqQMS) будет выполняться для количественного определения как неконъюгированных, так и конъюгированных форм желчных кислот.

Различия в метаболитах плазмы во время ПГТТ и постепенной внутривенной инфузии глюкозы будут изучаться для оценки информации о возможной регуляции со стороны кишечника, и результаты будут сравниваться у субъектов с нормальной толерантностью к глюкозе, нарушенной толерантности к глюкозе и у пациентов с сахарным диабетом 2 типа.

Значимость Ожидаемые результаты этого исследования продемонстрируют, что кишечник играет важную роль в гомеостазе глюкозы и что эта система нарушена при диабете 2 типа. Что еще более важно, будут идентифицированы новые факторы, происходящие или регулируемые из кишечника, которые регулируют резистентность к инсулину и толерантность к глюкозе, которые могут стать возможными мишенями для будущих антидиабетических терапий.