Inverkan av intermittent hypoxi på glykemisk kontroll

Under de senaste 100 åren har hjärt-kärlsjukdomar varit den vanligaste dödsorsaken i USA. En åldrande befolkning, ökande nivåer av fetma och dominansen av en stillasittande livsstil bidrar till den växande förekomsten av typ 2-diabetes, en av de stora modifierbara riskfaktorerna för hjärt-kärlsjukdom. Det förutspås nu att 1 av 3 vuxna kommer att utveckla diabetes år 2050, vilket innebär att en stor andel av befolkningen kommer att löpa hög risk för hjärt-kärlsjukdom, den vanligaste dödsorsaken hos patienter med typ 2-diabetes. Även om träning minskar insulinresistens och de förhöjda glukosnivåerna i samband med typ 2-diabetes, uppfyller endast 28 % av den vuxna befolkningen med diabetes rekommendationer om fysisk aktivitet. Därför är vårt övergripande mål att identifiera en alternativ, icke-farmakologisk intervention som förhindrar utvecklingen av typ 2-diabetes hos individer med prediabetes, och behandlar insulinresistens och hyperglykemi hos patienter som redan diagnostiserats med typ 2-diabetes.

Nobelpriset i fysiologi delades nyligen ut till forskare som etablerade grunden för vår förståelse av hur varierande syrenivåer påverkar cellulär ämnesomsättning, vilket banade väg för lovande nya strategier för att bekämpa sjukdomar. Att andas låga nivåer av syre, eller hypoxi, stimulerar glukosupptaget i skelettmuskulaturen via 5' adenosinmonofosfataktiverat proteinkinas (AMPK), samma signalväg som muskelkontraktion, som verkar oberoende av insulinets verkan. Således exponerades patienter med typ 2-diabetes för antingen normoxi eller 60 min kontinuerlig hypoxi (fraktion av inandat syre på ~0,15, arteriell syremättnad på 92%) omedelbart innan de utförde ett 4-timmars intravenöst glukostoleranstest. Hypoxi sänkte blodsockernivåerna och påverkade inte insulinkoncentrationerna, därför föreslogs det att den förbättrade glykemiska kontrollen orsakades av aktiveringen av AMPK-vägen i kombination med en förbättrad insulinkänslighet. På liknande sätt förbättrade en enstaka exponering för intermittent hypoxi, bestående av 6 minuter vid en bråkdel av inandat syre på 0,13 alternerade med 6 minuter normoxi i 1 timme, den glykemiska kontrollen hos patienter med typ 2-diabetes. Specifikt var det en större minskning av glukosnivåer mätt omedelbart efter intermittent hypoxi, och ökningen av glukosnivåer efter en måltid försvagades efter intermittent hypoxi jämfört med ett placebotillstånd. En minskning av glukosnivåerna observerades också efter en enda session med intermittent hypoxi, bestående av korta desaturations- och återmättnadscykler för att bibehålla en arteriell syremättnad på 80 % i cirka 70 minuter, hos överviktiga och feta individer med normala glukosnivåer vid baslinjen.

Det specifika syftet med detta forskningsprojekt är att identifiera om exponering för intermittent hypoxi under ett oralt glukostoleranstest dämpar ökningen av glukosnivåer hos friska individer, individer med prediabetes och patienter med typ 2-diabetes. Det antas att exponering för intermittent hypoxi kommer att dämpa ökningen av glukosnivåer som svar på ett oralt glukostoleranstest hos friska individer, individer med prediabetes och patienter med typ 2-diabetes.