Insulinkänslighet, glukos - och fettmetabolism hos patienter med psoriasis

Bakgrund Psoriasis är en kronisk immunmedierad inflammatorisk sjukdom som kännetecknas av okontrollerad proliferation av keratinocyter, aktiverade dendritiska celler, frisättning av pro-inflammatoriska cytokiner och rekrytering av T-celler till huden. Prevalensen av psoriasis är 2-3% över hela världen, med liknande frekvenser hos män och kvinnor. Psoriasis har associerats med komponenter i det metabola syndromet, särskilt fetma och typ 2-diabetes, och patienter med psoriasis löper ökad risk att utveckla typ 2-diabetes. Fetma är dubbelt så vanligt hos patienter med psoriasis och patienter löper en ökad risk att utveckla hjärt-kärlsjukdom jämfört med den allmänna befolkningen. Dessa komorbiditeter är viktiga att känna igen eller helst förebygga och behandla eftersom de kan leda till ökad dödlighet.

Typ 2-diabetes är en komplex metabolisk sjukdom som utvecklas som en konsekvens av genetiska och miljömässiga faktorer som otillräcklig fysisk aktivitet och fetma. Förekomsten av typ 2-diabetes ökar över hela världen och det råder en allmän enighet om att det främst orsakas av adoptionen till västerländsk, stillasittande livsstil. Patienter med typ 2-diabetes kännetecknas av minskad perifer och hepatisk insulinkänslighet, betacellsdysfunktion och försämrad glukos- och fettoxidation. Muskelinsulinresistens har föreslagits stå för så mycket som 85-90 % av försämringen av den perifera insulinkänsligheten (uttryckt som den totala kroppens glukosförsörjning) hos patienter med typ 2-diabetes under insulinstimulering. Flera intramyocellulära defekter har påvisats, inklusive försämrad glukostransport och fosforylering, minskad glykogensyntes och minskad glukosoxidation samt proximala defekter i insulinsignaltransduktionssystemet. I likhet med psoriasis förekommer systemisk inflammation hos patienter med typ 2-diabetes.

De patofysiologiska mekanismerna som förklarar sambandet mellan psoriasis och typ 2-diabetes är i stort sett okända men det har antagits att systemisk inflammation som finns i både psoriasis och typ 2-diabetes kan spela en roll. I en nyligen genomförd studie gjordes hyperinsulinaemiska euglykemiska klämmor och den visade att normala glukostoleranta patienter med måttlig till svår psoriasis hade lägre insulinkänslighet i hela kroppen under insulinstimulering jämfört med friska matchade kontroller. Således tycks den ökade risken för typ 2-diabetes hos patienter med psoriasis innefatta defekter i glukosmetabolismen kopplade till psoriasis i sig. De tillämpade metoderna möjliggjorde dock inte en detaljerad karakterisering av metabolismen hos patienter med psoriasis. Spårteknik kombinerad med indirekt kalorimetri har aldrig använts för att studera insulinkänslighet i levern och hela kroppen, och glukos- och fettoxidation, under basala tillstånd eller under insulinstimulering hos patienter med psoriasis.

Metoder:

Före experimentdag 1 och 2 träffas deltagarna på morgonen efter en 10 timmars fasta (inklusive vätskor, mediciner och tobak). Ingen alkoholkonsumtion eller kraftiga fysiska aktiviteter kommer att tillåtas 48 timmar före undersökningen, och alla deltagare kommer att uppmanas att äta kolhydratrik kost de två föregående dagarna. Alla experiment kommer att utföras i Center for Diabetes Research, Gentofte Hospital, Köpenhamns Universitet, Hellerup, Danmark där nödvändig utrustning finns tillgänglig.

Experimentdag 1: Ett intravenöst glukostoleranstest (IVGTT) och en fibroskanning av levern kommer att utföras och den andra experimentdagen kommer att schemaläggas. Tid som spenderas under experimentdag 1 är cirka 4 timmar.

Intravenöst glukostoleranstest (IVGTT) kommer att utföras för att fastställa betacellernas funktion. En glukosbolus på 0,3 g/kg kroppsvikt infunderas under 1 min vid t=0 min. Plasmaprover för glukos, C-peptid, insulin och glukagon kommer att samlas in vid t = -10, - 5, 0, 2, 4, 6, 8, 10, 15, 20 och 30 min.

Kroppssammansättningen bestäms före dag 2 med DXA-skanning (Lunar Prodigy Advance GE Healthcare).

Fibroskanning kommer att utföras med en Fibroscan 501® (EchoSensTM, Paris, Frankrike) för att bedöma fibrosstatus och leverns steatosgrad (23). Leverelasticitet och därmed fibrosstatus (uttryckt som kPa) kommer att bedömas genom att mäta överföringshastigheten för ultraljudet baserat på principen att överföringshastigheten för vibrationer som passerar genom levervävnaden ökar när leverfibros är närvarande. Hepatisk steatos kommer att bedömas med en kontrollerad dämpningsparameter (CAP) (uttryckt som decibel per meter (dB/m)) baserat på det faktum att fett påverkar ultraljudsförökningen. En framgångsfrekvens på ≥60 % och ett förhållande mellan det interkvartila intervallet för leverstelhet och medianen ≤30 % kommer att anses tillförlitliga och användas för den slutliga analysen.

Experimentdag 2: Hyperinsulinaemisk euglykemisk klämma (HEC) kombinerat med stabil isotopinfusion, muskel- och fettbiopsier och indirekt kalorimetri. Tid som spenderas under experimentdag 1 är cirka 7 timmar.

Efter tömning av urinblåsan kommer deltagarna att läggas liggande i en säng. Två kanyler kommer att sättas in i cubitalvenerna: en för insamling av arteriella blodprover och en i den kontralaterala venen för infusioner. Underarmen från vilken blodprover tas kommer att lindas in i en värmefilt (50°C) under hela experimentet. Omedelbart efter att ha tagit bakgrundsprover, en förberedd konstant infusion av [6,6-D2]glukos (D2-glukos) (primingbolus på 40 µmol/kg; kontinuerlig infusionshastighet på 0,4 µmol·min·kg-1) och [1, 1,2,3,3,-D5] glycerol (D5-glycerol) (priming bolus på 1,5 µmol/kg; kontinuerlig infusionshastighet 0,1 µmol· min·kg-1) kommer att startas (t=0 min) och upprätthållas under 360 min för att bestämma glukos- och glycerolkinetiken i basalt och insulinstimulerat tillstånd, men de kontinuerliga infusionshastigheterna kommer att ändras under insulininfusionen. Den första steady-state-perioden kommer att definieras som de sista 30 minuterna av 120-minuters basalperioden, då spårämnesjämvikterna för [D2]glukos och [D5]glycerol förväntas; den låggradiga insulininfusionsperioden (10 mU/m2 per min) steady-state-period kommer att definieras som de sista 30 minuterna av den första insulinklämperioden (210-240 minuter), under vilken infusionshastigheten för D2-glukos kommer att ökas till 0,56 µmol· min·kg-1, och infusionshastigheten för D5-glycerol kommer att reduceras till 0,05 µmol· min·kg-1. Den höggradiga insulininfusionen (40 mU/m2 per min) steady-state-perioden kommer att definieras som de sista 30 minuterna av den andra insulinklämperioden (330-360 minuter), under vilken infusionshastigheten för D2-glukos kommer att ökas till 1,0 µmol· min·kg-1, och infusionshastigheten för D5-glycerol kommer att minskas till 0,025 µmol· min·kg-1. Efter basal steady-state-perioden vid tidpunkten 120 minuter, kommer en kontinuerlig insulininfusion att initieras och fixeras till 10 mU/m2 per minut, infusionshastigheten. Vid tidpunkten 240 minuter kommer den kontinuerliga insulininfusionen att förberedas och höjas till 40 mU/m2 per minut fram till tidpunkten 360 minuter. En variabel infusion av omärkt glukos (180 g/l) kommer att användas för att upprätthålla euglykemi under insulininfusion. Plasmaglukoskoncentrationer kommer att övervakas vid sängkanten var 5:e minut under klämning med glukosoxidasmetoden (Yellow Springs Instrument Model 2300 STAT plus analysator, Yellow Springs, Ohio, USA). Målplasmaglukoskoncentrationen kommer att vara 5 mM. Blodprover för att mäta anrikningar av plasmaglukos och glycerol kommer att tas vid baslinjen (0 min) och under den första steady state-perioden (90, 100, 110 och 120 min) och under den insulinstimulerade steady state-perioden (330, 340, 350) och 360 min). Alla isotoper kommer att köpas från Cambridge Isotopes Laboratories (Andover, MA). Blodprover för att mäta plasmaglycerol och laktat kommer att tas vid baslinjen och under den första (90 till 120 min), andra (210 till 240 min) och tredje (330-360 min) steady-state-perioden. Prover för att bestämma plasmainsulin, C-peptid och glukagon kommer att tas vid (0, 60, 90, 100, 110, 120, 135, 150, 165, 180, 195, 210, 220, 230, 240, 270, 270, 285, 300, 315, 330, 340, 350, 360 min). Blodprover för att bestämma FFAs, HbA1c, total-, High Density Lipoprotein (HDL)- -, Low Density Lipoprotein (LDL)- och Very Low Density Lipoprotein (VLDL)-kolesterol och triglycerider kommer att tas vid baslinjen, och blodprover för mätning av FFAs i insulinstimulerat tillstånd kommer att dras vid 240 och 360 min. Urinprover kommer att tas vid 0, 120, 240 och 360 min.

Indirekt kalorimetri kommer att utföras under basal (90-120 min), låg (210-240 min) och höggradig (330-360 min) insulinstimulerad steady-state för att bestämma syreförbrukning (V02) och koldioxidproduktion (VC02) . En gasanalysator för genomströmning av kapell kommer att användas, som beskrivs av (25). Det genomsnittliga gasutbytet under de tre 30 minuter långa steady-state-perioderna (basal- och insulinstimulerade) kommer att användas för att beräkna hastigheten för glukos- och fettoxidation.

Muskel- och fettbiopsier kommer att utföras i slutet av den basala (t=120 min) och höggradiga insulinstimulerade (t=360 min) steady-state perioderna. Muskel- och fettbiopsier kommer att tas under lokalbedövning, från musculi vastus lateralis och subkutant bukfett med en modifierad Bergströms nål (inklusive sug) vid 120 (basal) och 360 min (högkvalitativ insulinstimulerad). Biopsier kommer att frysas i flytande kväve och förvaras vid -80ºC för senare analys. Den totala mängden extraherad vävnad kommer att uppgå till 400-600 mg.