胰岛素戒断和生长激素注射后肌肉和脂肪组织中的代谢信号。
I 型糖尿病患者胰岛素撤药和生长激素注射后肌肉和脂肪组织中的代谢信号,一项临床实验研究。
I 型糖尿病 (DM I) 的特点是缺乏内源性胰岛素,这些患者 100% 依赖胰岛素替代来生存。
胰岛素是一种有效的合成代谢激素,其主要目标是肝脏、骨骼肌组织和脂肪组织。
严重缺乏胰岛素会导致血糖水平升高、脱水、电解质紊乱、酮症,最终导致酮症酸中毒。
胰岛素信号通路是众所周知的。
生长激素 (GH) 也是一种有效的合成代谢激素,负责人体生长和禁食期间蛋白质的保存。 GH(与胰岛素缺乏一致)在禁食期间诱导脂肪分解。 尚不清楚 GH 如何发挥其脂解作用。
目的是确定 DM I 患者在 3 种不同状态下的胰岛素和生长激素 (GH) 信号通路。
并测试脂肪组织中与 ATGL 相关的脂肪分解是否有助于酮症的发展。
- 良好的血糖控制
- 缺乏胰岛素(酮症/酮症酸中毒)
- 良好的血糖控制和 GH 注射
研究概览
详细说明
I 型糖尿病 (DMI) 的特点是缺乏内源性胰岛素,这些患者 100% 依赖胰岛素替代来生存。
胰岛素是一种有效的合成代谢激素,其主要目标是肝脏、骨骼肌组织和脂肪组织。
在肝脏中,它增强糖原生成并抑制糖原分解和糖异生。
在骨骼肌组织中,它增强葡萄糖向细胞的转运、糖原生成、糖酵解、葡萄糖氧化和蛋白质合成。
在脂肪组织中,它抑制脂肪分解并增强脂肪生成。
这表明血清胰岛素水平下降会导致血糖升高和血液中 FFA(游离脂肪酸)水平升高 - 最终导致酮体产生。
如果不纠正这种情况,将导致酮症酸中毒,这是一种可能危及生命的情况,需要在入院后通过液体疗法、电解质和胰岛素替代疗法加以纠正。
胰岛素已被彻底研究,信号转导通路已广为人知。
一个有趣的途径是抑制脂肪分解。 甘油三酯水解中最重要和限速的脂肪酶是脂肪甘油三酯脂肪酶 (ATGL)(1-5)。 已显示 ATGL 和 G0/G1 开关基因 (G0S2) 之间的联系 (6,7)。 在脂解过程中,ATGL 上调,G0S2 下调,G0S2 的启动子区域具有葡萄糖、胰岛素依赖性转录因子和过氧化物酶体增殖物激活受体 y (PPAR-y)(8) 的结合位点。
之前的一项研究表明,禁食会减少人体脂肪组织中的 G0S2 并增加 ATGL (7)。
可以认为,胰岛素的抗脂解作用是通过增加 G0S2 的转录来介导的,而 G0S2 又反过来抑制 ATGL。 相反,缺乏胰岛素时脂肪分解增加。
生长激素和生长激素依赖性合成 og IGF-1(胰岛素样生长因子 - 1)对于青春期之前和期间的人类生长至关重要。 作为成人,GH 和 IGF-1 仍然是有效的生长因子,并且它们对人体新陈代谢发挥着重要的调节作用 (9,10)
GH 信号通路通过 GH 受体,后者磷酸化并激活受体相关的 Janus 激酶 2 (JAK2)。 来自这一点的信号已在许多研究中得到检验。
在啮齿动物中,该信号已被证明以三种方式运行 (9,10) 对人类成纤维细胞的研究已经能够支持其中两种途径(MAPK - 丝裂原活化蛋白激酶和 STAT - 信号转导和转录激活因子),但不通过胰岛素受体底物 (IRS) 和磷脂酰肌醇 3-激酶 (PI3-K) 途径。
在人体(体内)研究中,GH 刺激和 STAT5 的磷酸化已经很明显,但是 GH 刺激与 MAPK 和 PI3-K 激活之间的关联尚未显示 (11)。
考虑到 GH 的胰岛素激动和拮抗作用,后者是有趣且值得注意的。
GH 刺激脂肪分解,但 GH 的脂肪分解特性究竟是如何介导的尚不完全清楚。 然而,显示 GH 对激素敏感性脂肪酶 (12) (HSL) 有影响。
其他选择可能是,如在啮齿动物中发现的,通过 PI3-K 信号通路或通过 G0S2/ATGL 相互作用,直接或可能通过 IGF-1 介导的相互作用。
酮症/酮症酸中毒发展过程中人道的细胞内信号通路并不为人所知。 研究人员认为,了解这些途径以及酮症酸中毒发展背后的确切机制非常重要。
研究类型
注册 (实际的)
阶段
- 不适用
联系人和位置
学习地点
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Aarhus C
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Aarhus、Aarhus C、丹麦、8000
- Institute of Clinical Medicine
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参与标准
资格标准
适合学习的年龄
接受健康志愿者
有资格学习的性别
描述
纳入标准:
I 型糖尿病的诊断,C 肽阴性,19 < BMI < 26,书面同意 -
排除标准:
缺血性心脏病、心律失常、癫痫、其他内科疾病
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学习计划
研究是如何设计的?
设计细节
- 主要用途:基础科学
- 分配:随机化
- 介入模型:阶乘赋值
- 屏蔽:单身的
武器和干预
参与者组/臂 |
干预/治疗 |
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无干预:胰岛素
良好的血糖控制:受试者基础胰岛素剂量的 50% 将作为 insuman rapid 的连续静脉内给药过夜(住院并从晚上 10 点开始禁食)和研究日给予。 基础期从早上 7 点到中午 12 点。 受试者将从中午 12 点到下午 2 点 30 分进行高胰岛素正常血糖钳夹。 将获得三个肌肉活检和三个脂肪活检。 将提供棕榈酸示踪剂、葡萄糖示踪剂、尿素示踪剂、酪氨酸示踪剂和苯丙氨酸示踪剂。 |
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实验性的:胰岛素戒断
个体受试者常规胰岛素剂量的 10% 将作为连续 IV 施用 insuman rapid 过夜(住院和从晚上 10 点开始禁食)从早上 7 点到中午 12 点(无胰岛素)的基础期。 受试者将从中午 12 点到下午 2 点 30 分进行高胰岛素正常血糖钳夹。 将获得三个肌肉活检和三个脂肪活检。 将提供棕榈酸示踪剂、葡萄糖示踪剂、尿素示踪剂、酪氨酸示踪剂和苯丙氨酸示踪剂。 |
停用常规(晚间)胰岛素,取而代之的是 Insuman Rapid(常规晚间胰岛素用量的 10%)作为连续静脉内给药过夜,直至研究日 8 点钟。
其他名称:
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实验性的:Norditropin(生长激素)
在对照日(良好的血糖控制)过夜和研究日(住院并从晚上 10 点开始禁食)施用相同量的胰岛素。 在研究当天,将在上午 7 点 05 分推注 0.4 mg 生长激素(Norditropin)。 基础期从上午 7 点到下午 12 点(良好的血糖控制)。受试者将从下午 12 点到下午 2 点 30 分进行高胰岛素正常血糖钳夹。 将获得三个肌肉活检和三个脂肪活检。 将提供棕榈酸示踪剂、葡萄糖示踪剂、尿素示踪剂、酪氨酸示踪剂和苯丙氨酸示踪剂。 |
在早上 7 点 05 分服用 0.4 毫克 GH。在学习日。
其他名称:
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研究衡量的是什么?
主要结果指标
结果测量 |
措施说明 |
大体时间 |
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胰岛素和生长激素信号,表示为细胞内靶蛋白磷酸化的变化和肌肉和脂肪组织中靶基因 mRNA 表达的变化。
大体时间:在每个研究日(手臂)获得的肌肉和脂肪活检: t1= 7.00(0 分钟)am t2=11.30(270 分钟)am t3= 13.00 pm(360 分钟)
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使用蛋白质印迹技术评估的靶蛋白磷酸化和靶基因 mRNA(信使 RNA)表达的变化。
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在每个研究日(手臂)获得的肌肉和脂肪活检: t1= 7.00(0 分钟)am t2=11.30(270 分钟)am t3= 13.00 pm(360 分钟)
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次要结果测量
结果测量 |
措施说明 |
大体时间 |
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肌肉和脂肪组织活检中脂质代谢细胞内标志物的变化。
大体时间:在每个研究日(手臂)获得的肌肉和脂肪活检: t1= 7.00(0 分钟)am t2=11.30(270 分钟)am t3= 13.00 pm(360 分钟)
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通过蛋白质印迹评估。
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在每个研究日(手臂)获得的肌肉和脂肪活检: t1= 7.00(0 分钟)am t2=11.30(270 分钟)am t3= 13.00 pm(360 分钟)
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代谢
大体时间:研究日之间葡萄糖、脂肪和蛋白质代谢的变化。
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在每个研究日(具体时间如下)和间接量热法评估葡萄糖、脂肪和蛋白质代谢的变化。 [3H 3]葡萄糖示踪剂来自 t=80 分钟 - 260 分钟。 [9,10-3H]棕榈酸示踪剂,t=200 分钟 - 260 分钟。 [13C] 尿素示踪剂从 20 分钟到 260 分钟。 80 分钟至 260 分钟的 15N-苯丙氨酸示踪剂和 2H4-酪氨酸示踪剂。 |
研究日之间葡萄糖、脂肪和蛋白质代谢的变化。
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胃饥饿素
大体时间:在 t=0、t=15、t=30、t=45、t=60、t=75、t=90、t=105、t=120、t=150、t=180、t= 210, t=240, t=270, t=300
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研究日之间循环血浆酰基和去酰基生长素释放肽水平的变化。
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在 t=0、t=15、t=30、t=45、t=60、t=75、t=90、t=105、t=120、t=150、t=180、t= 210, t=240, t=270, t=300
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合作者和调查者
调查人员
- 学习椅:Niels Møller, MD、Aarhus University / Aarhus University Hospital
- 首席研究员:Thomas Voss, MD、Aarhus University / Aarhus University Hospital
出版物和有用的链接
一般刊物
- Moller N, Jorgensen JO. Effects of growth hormone on glucose, lipid, and protein metabolism in human subjects. Endocr Rev. 2009 Apr;30(2):152-77. doi: 10.1210/er.2008-0027. Epub 2009 Feb 24.
- Bezaire V, Mairal A, Ribet C, Lefort C, Girousse A, Jocken J, Laurencikiene J, Anesia R, Rodriguez AM, Ryden M, Stenson BM, Dani C, Ailhaud G, Arner P, Langin D. Contribution of adipose triglyceride lipase and hormone-sensitive lipase to lipolysis in hMADS adipocytes. J Biol Chem. 2009 Jul 3;284(27):18282-91. doi: 10.1074/jbc.M109.008631. Epub 2009 May 11.
- Haemmerle G, Lass A, Zimmermann R, Gorkiewicz G, Meyer C, Rozman J, Heldmaier G, Maier R, Theussl C, Eder S, Kratky D, Wagner EF, Klingenspor M, Hoefler G, Zechner R. Defective lipolysis and altered energy metabolism in mice lacking adipose triglyceride lipase. Science. 2006 May 5;312(5774):734-7. doi: 10.1126/science.1123965.
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- Zimmermann R, Strauss JG, Haemmerle G, Schoiswohl G, Birner-Gruenberger R, Riederer M, Lass A, Neuberger G, Eisenhaber F, Hermetter A, Zechner R. Fat mobilization in adipose tissue is promoted by adipose triglyceride lipase. Science. 2004 Nov 19;306(5700):1383-6. doi: 10.1126/science.1100747.
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- Beauville M, Harant I, Crampes F, Riviere D, Tauber MT, Tauber JP, Garrigues M. Effect of long-term rhGH administration in GH-deficient adults on fat cell epinephrine response. Am J Physiol. 1992 Sep;263(3 Pt 1):E467-72. doi: 10.1152/ajpendo.1992.263.3.E467.
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- Voss TS, Vendelbo MH, Kampmann U, Pedersen SB, Nielsen TS, Johannsen M, Svart MV, Jessen N, Moller N. Substrate metabolism, hormone and cytokine levels and adipose tissue signalling in individuals with type 1 diabetes after insulin withdrawal and subsequent insulin therapy to model the initiating steps of ketoacidosis. Diabetologia. 2019 Mar;62(3):494-503. doi: 10.1007/s00125-018-4785-x. Epub 2018 Dec 1.
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