Sammandragning (träning) medierat glukosupptag som ett terapeutiskt mål vid typ 2-diabetes

Syfte 1: Att avgöra om akut infusion av natriumnitroprussid, en NO-donator, ökar benglukosupptaget i vila hos patienter med typ 2-diabetes.

Tjugo manliga typ 2-diabetespatienter mellan 30 och 60 år kommer att rekryteras från vår klinik och genom annonsering. Inklusionskriterierna:

• icke-rökare
• fri från uppenbar kranskärlssjukdom (stress-EKG)
• body mass index < 35 kg.m-2
• fasteplasmaglukos > 7 mmol.L-1 och/eller efter 75 g peroral glukosbelastning plasmaglukosnivåer på > 11,1 mmol.L-1
• omedicinerad (dietkontrollerad)

Benets blodflöde (termodilution) och glukosupptagssvar (arteriell-venösa skillnader) på tre kumulativa doser av natriumnitroprussid (0,1, 0,3 och 0,6 ug.kg-1.min-1, 10 minuter per dos) infunderade i lårbensartären med tekniker etablerade i vårt laboratorium kommer att bedömas. Doserna är baserade på våra omfattande opublicerade observationer och har beräknats ligga på den linjära delen av dos-responskurvan och inducera lokala och inte systemiska hemodynamiska effekter. Som kontroll kommer vi också att utvärdera svar på den nitratoberoende vasodilateraren, Verapamil (Isoptin) (1, 3 och 6 ug.kg-1.min-1) doser). Verapamil är en kalciumkanalantagonist som orsakar vasodilatation genom direkta effekter på den glatta muskulaturen. Doserna kommer att titreras för att ge liknande blodflödessvar och de två läkemedlen kommer att administreras i randomiserad ordning med en 60 minuters uttvättningsperiod. Verapamildoser kommer att bestämmas i pilotförsök. Vastus lateralis-biopsier kommer att utföras vid baslinjen och efter den högsta dosen av varje läkemedel och cGMP- och GLUT-4-translokation mätt.

En enstaka Vastus lateralis-biopsi kommer att utföras som en jämförelse mot typ 2-diabetiker.

Betydelse: Denna studie kommer att avgöra om akut NO-tillskott stimulerar muskel GLUT-4-translokation och glukosupptag hos patienter med typ 2-diabetes.

Pilotstudie: För att avgöra om orala nitrater ökar nivåerna av utandad NO hos friska frivilliga och att jämföra isosorbidmononitrat (ISMN) med pentaerytritoltetranitrat (PETN) för att avgöra vilket läkemedel som är mer effektivt för att öka utandad NO.

Femton friska manliga frivilliga (som fastställts via en medicinsk screening) i åldern 18 till 65 år kommer att rekryteras genom annonsering. Inklusionskriterierna för friska kontroller kommer att vara:

• icke-rökare
• fri från öppen kranskärlssjukdom (EKG)
• body mass index < 30 kg.m-2
• fasteplasmaglukos < 6,1 mmol.L-1
• omedicinerad

Blodprov kommer att tas och ett oralt glukostoleranstest (OGTT) utförs. Baslinje utandad kväveoxid (NO) och pulmonellt blodflöde kommer att mätas i samarbete med Dr Bruce Thompson från Alfred Respiratory Department. Natriumnitroprussid (SNP) är en känd NO-donator och kommer att användas som en positiv kontroll. Efter baslinjemätningar kommer deltagarna att få en intravenös (underarmsven) infusion av SNP (titrerad från 0,3 ug/kg/min till maximalt 3 ug/kg/min under 30 minuter). Blodtrycket kommer att övervakas genomgående med en automatisk blodtrycksmätare. Post infusion utandad NO och pulmonellt blodflöde kommer att mätas.

Deltagarna kommer sedan att påbörja den andra fasen av studien för att avgöra om ISMN och PETN ökar nivåerna av utandad NO och för att avgöra vilket läkemedel som är mer potent i detta avseende.

Besök 2, 3 och 4: Deltagarna kommer att få var och en av följande studiemediciner i en randomiserad latinsk kvadratisk design:

• Placebo administrerat en gång på morgonen besök 2, 3 eller 4,
• ISMN-mononitrat med förlängd frisättning (120 mg) administrerat en gång på morgonen besök 2, 3 eller 4; &
• pentaerytritoltetranitrat (160 mg administrerat en gång på morgonen besök 2, 3 eller 4).

Det kommer att finnas en 7-dagars tvättperiod mellan varje behandling/besök. Deltagarna kommer att genomgå upprepade mätningar av utandad NO, pulmonellt blodflöde och OGTT tre timmar efter att varje studieläkemedel har administrerats. Blod kommer att tas före och varje timme efter att deltagaren har tagit varje läkemedel för mätning av NO-metaboliter (t.ex. nitrit/nitrat, nitrosothioler, nitrosohemoglobin). Nitratläkemedel är ibland förknippade med huvudvärk och yrsel. Huvudvärk kan behandlas med paracetamol.

Slutpunkter vid baslinjen och efter behandlingar kommer att vara:

• Efter 75 g oral glukosbelastning
• Utandade NO-nivåer
• Pulmonellt blodflöde

Betydelse: När den mest effektiva NO-donatorn har bestämts kommer den att användas i den kroniska nitratstudien som beskrivs i Mål 2.

Syfte 2: Att avgöra om kronisk nitratbehandling under 12 veckor förbättrar glukostolerans och HbA1c hos patienter med typ 2-diabetes.

Tjugo manliga patienter med typ 2-diabetes i åldern mellan 30 och 60 år och som uppfyller inklusionskriterierna i Mål 1 kommer att rekryteras från våra kliniker och genom annonsering. Patienterna kommer att randomiseras till 12 veckors behandling med både långverkande nitratbehandling (isosorbidmononitrat 60 mg dagligen, Imdur) och placebo (cross-over-design). Primära slutpunkter kommer att vara:

• glykerat hemoglobin (HbA1c)
• glukosupptag i hela kroppen i vila (stabil glukosspårmetod, (39-41))
• glukosupptag i hela kroppen efter (0-2 timmar) en 75 g oral glukosbelastning (spårmetodologi)
• skelettmuskel cGMP och GLUT-4 translokation (vastus lateralis muskelbiopsi före och efter glukosbelastning)
• skelettmuskelglykogen, laktat, fosfokreatin, kreatin och ATP Betydelse: Denna studie kommer att avgöra om kronisk nitratbehandling ökar GLUT-4-translokation/glukosupptag och har gynnsamma effekter på glykemisk kontroll hos patienter med typ 2-diabetes.

Mål 3:

För att avgöra om akut infusion av AICAR, en AMP-analog, ökar benglukosupptaget i vila hos patienter med typ 2-diabetes.

Tjugo friska män och tjugo manliga typ 2-diabetiker i åldern mellan 30 och 60 år kommer att rekryteras från vår klinik och genom annonsering. Inklusionskriterierna för diabetiker kommer att vara:

• icke-rökare
• fri från uppenbar kranskärlssjukdom (stress-EKG)
• body mass index < 35 kg.m-2
• fasteplasmaglukos > 7 mmol.L-1 och/eller efter 75 g peroral glukosbelastning plasmaglukosnivåer på > 11,1 mmol.L-1
• omedicinerad (dietkontrollerad)

Benets blodflöde (termodilution) och glukosupptag (artär-venösa skillnader) svar på en 60 minuters intrafemoral infusion av AICAR (1 mg.kg-1.min-1, Clinalfa, Schweiz) med hjälp av tekniker etablerade i vårt laboratorium kommer att bedömas. Som en kontroll kommer vi också att mäta svar på vehikel (saltlösning) infusion innan dosresponskurvan påbörjas (60 min). Plasmafria fettsyror, glycerol, triglycerider och laktat kommer att bestämmas och blodgaser kommer att mätas för att bedöma andningskvoten. Vastus lateralis-biopsier kommer att utföras vid baslinjen och efter AICAR och följande parametrar kvantifieras:

• AMPK-aktivitet
• nNOS-fosforylering
• NOS-aktivitet
• GLUT-4-translokation