Effekten av glukagon på graden av levermitokondriell oxidation hos människa bedömd av PINTA

Mål:

För att undersöka effekterna av glukagon på leverns glukos- och fettmetabolism in vivo, kommer denna studie att tillämpa en ny Positional Isotopomer NMR Tracer Analysis (PINTA) metod för att kvantifiera hastigheten för levermitokondriell oxidation och pyruvatkarboxylasflöde, som har korsvaliderats i vaken tid. gnagare och människor (Perry et al. Nature Communications 2017). Preliminära gnagarstudier har funnit att glukagon stimulerar intrahepatisk lipolys genom en InsP3R-I-beroende process, vilket leder till ökningar av acetyl-CoA-innehållet i levern, vilket allosteriskt aktiverar pyruvatkarboxylasaktivitet och flux, och att detta fenomen förklarar dess akuta, transkriptionsoberoende effekt. för att akut stimulera leverglukoneogenes in vivo (opublicerade resultat). Med hjälp av PINTA-analys har det dessutom visat sig att glukagon stimulerar levermitokondriell oxidation genom kalciumsignalering hos vakna möss, och att denna process kan utnyttjas genom kortvarig kontinuerlig glukagonbehandling som leder till tvåfaldig ökning av levermitokondriell fettoxidation, vilket resulterar i sin tur i stora minskningar av leversteatos och markanta förbättringar av glukostolerans genom omkastning av leverinsulinresistens i en råttmodell med hög fetthalt av alkoholfri fettlever.

Hypotes:

1. En fysiologisk ökning av plasmaglukagonkoncentrationer kommer att främja en signifikant ökning av graden av levermitokondriell oxidation hos friska människor.
2. En fysiologisk ökning av plasmaglukagonkoncentrationer kommer att främja en signifikant ökning av flödet av leverpyruvatkarboxylas hos friska människor.
3. En fysiologisk ökning av plasmaglukagonkoncentrationer kommer att främja en signifikant ökning av hastigheten för 13C4 β-hydroxibutyratomsättning (hepatisk ketogenes) hos friska människor.

Studiedesign – klinisk plan:

Effekterna av en fysiologisk ökning av plasmaglukagon på graden av levermitokondriell oxidation och pyruvatkarboxylasflöde kommer att undersökas hos 12 friska deltagare (åldrar 21-65) med hjälp av Positional Isotopomer NMR Tracer Analysis (PINTA) (Perry et al. Naturkommunikation 2017). Kortfattade hastigheter av levermitokondriell oxidation och leverpyruvatkarboxylasflöde kommer att bedömas hos 12 friska deltagare som fastar över natten med PINTA efter en tre timmars infusion av glukagon eller koksaltlösning. Glukagoninfusionen kommer att utformas för att öka glukagonkoncentrationerna i perifer och portvens plasma 3-4 gånger. Effekterna av en fysiologisk ökning av plasmaglukagon på hastigheten för leverketogenes kommer också att bedömas med en infusion av 13C4 β-betahydroxibutyrat (Perry et al. Cell Metabolism 2017).

Hastigheter för leverpyruvatkarboxylasflöde/citratsyntasflöde med PINTA: Deltagarna (n=12) kommer att studeras med PINTA under två förhållanden: 1) efter en fasta över natten och en 3 timmars saltlösningsinfusion (kontroll), 2) efter en fasta över natten och en 3 timmars glukagoninfusion. Kortfattat, efter insamling av baslinjeblodprover kommer en 3 timmars infusion av spårämnen att startas enligt beskrivningen nedan. Relativa hastigheter av pyruvatkarboxylas till citratsyntesflöde kommer att bedömas med en konstant infusion av [3-13C] laktat och hastigheten för glukosproduktion kommer att mätas med en infusion av [2H7]glukos (Perry et al. Naturkommunikation 2017). Hastigheter av leverketogenes kommer att mätas med en konstant infusion av [3C β-hydroxibutyrat som tidigare beskrivits (Perry et al. Cell Metabolism 2017).

Hela kroppens energiförbrukning och andningskvoten kommer att bedömas genom indirekt kalorimetri.