Insulinkänslighet och metabolomik under oral administrering av glukos och graderad intravenös infusion

Förekomsten av fetma och fetmarelaterade metabola störningar som insulinresistens och typ 2-diabetes ökar över hela världen. Hittills är bariatrisk kirurgi den enda fetmabehandlingen som resulterar i långsiktig viktminskning. Dessutom har bariatrisk kirurgi rapporterats främja remission av typ 2-diabetes och vara en mer effektiv behandling än standardmedicinering för typ 2-diabetes. Överraskande nog inträffar förbättring av glukoshomeostas efter vissa bariatriska operationer innan viktminskning uppnås. Mekanismerna bakom denna förbättring är fortfarande oklara men en nyligen genomförd studie indikerar att förbikoppling av jejunum kan spela en viktig roll i glukoshomeostas. Dessutom inducerar jejunum-härledda proteiner närvarande i serum i både människor och möss insulinresistens i cellkulturer av myocyter och i möss. Detta sammantaget indikerar att tarmen kan spela en viktig roll i glukoshomeostas vid typ 2-diabetes mellitus.

Metabolomics har nyligen ansetts vara en av de mest lämpliga teknikerna för att undersöka komplexa sjukdomar som diabetes mellitus typ 2 eftersom den representerar ett funktionellt porträtt av organismerna i realtid. Tidigare studier har visat att olika metaboliter och gallsyror kan vara involverade i regleringen av glukoshomeostas. Därför är det möjligt att tarmen reglerar metaboliter som kan vara involverade i den försämrade glukostoleransen och typ 2-diabetes mellitus.

De specifika syftena med detta forskningsprojekt är:

Syfte 1: Att visa att oralt intaget glukos inducerar insulinresistens och att avgöra om denna reglering av glukoshomeostas skiljer sig mellan patienter med normal glukostolerans, nedsatt glukostolerans och patienter med typ 2-diabetes mellitus.

Syfte 2: Att identifiera metaboliter som regleras av tarmen och som är associerade med nedsatt glukostolerans och typ 2-diabetes mellitus.

För att möta detta syfte kommer skillnader i glukoskinetik att studeras när glukos administreras oralt (i ett oralt glukostoleranstest, OGTT) jämfört med en graderad intravenös glukosinfusion, där plasmaglukosnivåerna hålls i samma intervall som under OGTT, hos personer med normal glukostolerans (n ​​= 8), nedsatt glukostolerans (n ​​= 8) och typ 2 diabetes mellitus (n = 8).

Basal glukoskinetik kommer först att bedömas med dubbel glukosspårningsteknik. I den basala delen av glukostoleranstesterna kommer glukosspårämne nr 1 att infunderas och sedan följas av antingen en fortsatt infusion och en gradvis ökande oral glukosbelastning (25 g, 75 g och 125 g med 2 timmars intervall under OGTT) med glukosspårämne nr 2 eller en graderad intravenös glukosspårinfusion där plasmaglukosnivåerna justeras till de som erhålls under OGTT.

Gaskromatografi/masspektrometri kommer att användas för att mäta isotopanrikning av glukosspårämnen. Insulin, glukagon, total glukagonliknande peptid 1 (GLP-1) och C-peptid kommer att mätas med radioimmunoanalyser upprepade gånger under glukostoleranstesterna. Glukoskinetik inklusive endogen glukosproduktion, insulinkänslighet och insulinsekretion kommer att beräknas. Skillnader i glukoskinetik mellan oral och intravenös administrering av glukos kommer att beräknas och jämföras hos patienter med normal glukostolerans, nedsatt glukostolerans eller typ 2 diabetes mellitus.

Analys av metabolomik kommer att utföras i plasma som samlas in under OGTT och den graderade intravenösa glukosinfusionen. Metaboliter i plasmaprover kommer att analyseras med hjälp av två globala profileringsanalysplattformar och en riktad profileringsplattform. Tvådimensionell gaskromatografi kopplad till flygtidsmasspektrometri (GCxGC-TOFMS) kommer att utföras för att mäta små polära metaboliter. Molekylära lipider kommer att bedömas av en global plattform med hjälp av ultrapresterande vätskekromatografi kopplad till kvadrupol-TOFMS (UPLC-QTOFMS). En riktad plattform baserad på UPLC kopplad till triple-quadrupole MS (UPLC-QqQMS) kommer att utföras för att kvantifiera både okonjugerade och konjugerade former av gallsyror.

Skillnader i plasmametaboliter under OGTT och graderad intravenös glukosinfusion kommer att studeras för att bedöma information om eventuell reglering av tarmen och resultaten kommer att jämföras hos patienter med normal glukostolerans, nedsatt glukostolerans och patienter med typ 2 diabetes mellitus.

Betydelse De förväntade resultaten i denna studie kommer att visa att tarmen spelar en viktig roll i glukoshomeostas och att detta system är oreglerat vid typ 2-diabetes. Ännu viktigare är att nya faktorer härledda eller reglerade från tarmen som reglerar insulinresistens och glukostolerans kommer att identifieras som kan vara möjliga mål för framtida antidiabetiska terapier.