共济失调-毛细血管扩张症患者对二甲双胍和吡格列酮的反应 (RAMP)

二甲双胍是一种常用处方药，用作 2 型糖尿病 (T2DM) 的一线医疗管理，但也被禁止用于治疗多囊卵巢综合征 (PCOS) 的非糖尿病患者。 全世界有超过 1.2 亿人服用二甲双胍。 尽管如此，其作用机制尚不完全清楚。 对二甲双胍的耐受性和反应因患者而异，突出表明需要进一步研究药物的药代动力学和动力学。

作为一个糖尿病研究团队，我们小组一直对糖尿病药物反应的遗传学感兴趣。 我们小组成员进行的一项全基因组关联研究强调了携带 ATM 基因的基因座与二甲双胍反应的潜在联系。 我们设计了这项研究来临床研究这种联系。 通过这样做，我们希望在称为共济失调毛细血管扩张症的情况下指导糖尿病的管理。

ATM（共济失调毛细血管扩张症突变）是一种参与 DNA 修复的基因 - 该基因的纯合隐性突变会导致共济失调毛细血管扩张症 (A-T)，这与小脑性共济失调、眼部毛细血管扩张症和淋巴增生性癌症有关。 A-T 的发生率为每 40,000 例活产中有 1 例至 100,000 例活产中有 1 例，尽管这在近亲父母中会急剧增加。 有趣的是，A-T 也与胰岛素抵抗有关。 “脂肪肝”和糖尿病均已记录在该患者群体中，但对 A-T 与这些病症之间的联系的研究很少。 大约每 100 人中就有 1 人是 ATM 基因功能丧失突变的携带者，这与缺血性心脏病和某些癌症的风险增加有关。

已经对小鼠模型中的 ATM 缺陷进行了几项研究。 Atm -/- 小鼠在葡萄糖刺激的胰岛素释放方面表现出早期缺陷，随后发展为高血糖和胰岛素抵抗[1]。 邓迪大学 McCrimmon 小组未发表的数据表明，ATM 缺陷杂合子小鼠空腹血糖受损，但二甲双胍可显着改善空腹血糖。 Cell Reports 的一篇论文详细介绍了 ATM 缺陷小鼠模型，证明了 ATM 缺陷小鼠的胰岛素抵抗，具有脂肪营养不良表型 [2]。 使用二甲双胍和噻唑烷二酮 (TZD) 可以减轻这种表型（皮下脂肪缺乏和内脏脂肪增加）。

邓迪大学 Pearson 小组发表的一项小型研究比较了 A-T 患者与健康个体的口服葡萄糖耐量试验 (OGTT) 数据，证实了 A-T 患者的胰岛素抵抗增加 [3]。 如上所述，同样由 Pearson 小组进行的全基因组关联研究强调 ATM 基因座是与二甲双胍反应的潜在遗传联系[4, 5]。 借助小鼠模型和遗传研究的信息，本研究现在旨在评估该 A-T 患者组的胰岛素抵抗，并了解他们对常用于治疗胰岛素抵抗/糖尿病的药物的反应。

将研究 ATM 和二甲双胍反应之间的潜在遗传联系。 到目前为止，基因研究尚不清楚 ATM 缺陷如何影响个体对二甲双胍的反应——他们的反应是高于还是低于一般人群？ 同样，这种反应的幅度也没有量化。 有传闻称 A-T 患者使用二甲双胍可显着改善血糖控制。 小鼠模型研究表明杂合子 ATM 缺陷小鼠对二甲双胍的反应增加。

该研究还将调查 A-T 患者对 TZD 的反应。 A-T 小鼠模型的研究表明对 TZD 吡格列酮有反应。 值得注意的是，吡格列酮现在已获准在非糖尿病患者中用于治疗非酒精性脂肪性肝病 (NAFLD) [6, 7]，因此我们知道它在非糖尿病人群中使用是安全的。

本研究将通过研究患有 A-T 的人并将他们的反应与匹配的对照组的反应进行比较，从而评估 ATM 缺乏对人类二甲双胍和吡格列酮反应的影响。

这项研究将在交叉设计中招募非糖尿病个体——15 个病例（患有 A-T 的人）与 15 个年龄和性别匹配的对照。 参加者年龄在 18 至 30 岁之间。 这个年龄组对于招募患有“经典”而不是“轻度变异”A-T 的患者来说是最现实的，因为患有经典 A-T 的人很少能活到 30 多岁。 排除患有其他较温和形式的 A-T 的个体将提供两个队列之间更可检测的差异。 参与者将是欧洲白人后裔，因为这将缩小个体之间的基因差异。 种族出身也对个体的胰岛素抵抗有影响，因此所有参与者都应属于同一种族。

该研究由两个治疗期组成，每个治疗期持续八周，并由一周的清除期分开。 初始治疗应使用二甲双胍，每日两次滴定至 1000 毫克。 第二种治疗方法是将吡格列酮滴定至 30 毫克，每天一次。

该研究将持续大约 17 周，包括对邓迪 Ninewells 医院临床研究中心的三次访问。 第一次访问时间最长，持续 1.5 天，另外两次访问持续一整天，前一天有 30 分钟的短暂准备访问。

将使用多种方法来研究 ATM、糖尿病和药物反应之间的关系：

• 采用间接量热法的双重示踪剂混合膳食测试（参见示踪剂研究 SOP）
• MRI（见 MRI SOP）
• 血液和尿液采样（参见样本采集 SOP）
• 脂肪活检（参见脂肪活检 SOP）

总之，每个人将进行三项示踪研究：基线初步研究；二甲双胍八周后第二个；以及 TZD 吡格列酮八周后的最终示踪剂研究。 示踪剂研究包括研究前一天晚上的标准化膳食，并从午夜开始禁食以备不时之需。 研究前 24 小时内不应饮酒。 在示踪剂研究当天，将插入两根插管，每只前臂一根。 在八小时的研究期间，一根插管将用于注入稳定的葡萄糖示踪剂 [6,6-2H2]。 输注两小时后，将给参与者喂食含有 [U-13C] 葡萄糖（稳定）的混合餐。 参与者将被观察另外六个小时，同时继续输注 [6,6-2H2] 葡萄糖。 在整个示踪剂研究过程中，将在多个时间点从第二个插管取血，以测量葡萄糖（包括示踪剂）、胰岛素、C 肽、胰高血糖素、胰高血糖素样肽 1 (GLP-1) 和非酯化脂肪酸 (NEFA)。 在示踪剂研究期间将总共采集 150 毫升血液。 在示踪研究期间，尿液分两个阶段（饭前和饭后）收集，用于测量葡萄糖排泄。 将在几个时间点使用间接量热法进行二十分钟，以测量研究期间的底物利用率。 这涉及参与者佩戴轻便的“兜帽”，并具有透明的遮阳板。 所有这些测量将使我们能够模拟参与者的葡萄糖通量并计算胰岛素敏感性指数。 重复两种抗高血糖药物的示踪研究将提供这些指标在治疗期间和治疗期间的比较。

在基线访问时，将在示踪剂研究之前的半天访问期间进行 MRI、血液采样和脂肪活组织检查。 这将使我们能够使用 MRI 评估脂肪分布并获得脂肪组织以进行基于实验室的研究，以评估脂肪细胞功能和对二甲双胍和吡格列酮的反应。 采集血液样本用于“安全血液”（即确保正常肾功能和 HbA1c <48mmol/mol），但也用于未来的 DNA 分析，以确认 A-T 组的诊断，并检查对照组的携带者状态。

第二次和第三次访问涉及在临床研究中心 (CRC) 进行示踪剂研究的一整天。 在示踪剂的前一天，为获得“安全血液”（在这种情况下，检查肾功能）和提供标准化膳食，为第二天的示踪剂研究做准备是必要的。

如果这项研究可以在临床上证实 ATM 缺乏症患者对二甲双胍或吡格列酮反应良好的假设，并且个体在服用任何一种研究药物时胰岛素抵抗都有显着改善，那么这项研究可以指导临床决策制定来治疗患有 ATM 的患者A-T 和脂肪肝/胰岛素抵抗。

结合临床研究，将对来自 A-T 患者的诱导多能干细胞 (IPSC) 衍生肝细胞进行细胞实验研究，以评估细胞水平的药物反应。 这将是与剑桥桑格研究所的合作，他们已经从 A-T 患者的血液中开发出 IPSC 衍生的肝细胞。 这些细胞将用于在细胞水平上创建药物反应模型。 这些细胞系并非直接来自我们招募的患者，而是作为 A-T 的细胞模型。 但是，我们将为 A-T 组提供向 INSIGNIA 研究献血的机会，该研究由 Sanger Institute 开展，该研究的重点是调查遗传和其他进行性遗传疾病的突变模式（特征）（请参阅 INSIGNIA PIS 和同意书）。 这是可选的，参加 RAMP 并不意味着拥有 A-T 的人会为 INSIGNIA 做出贡献。