A glükóz metabolizmusának jellemzői 2-es típusú cukorbetegségben szenvedő északi és dél-ázsiai alanyokban

Közreműködött ebben a munkában: Cecilie Wium, Hanne Løvdal Gulseth

Osszai Endokrinológiai Osztály, Morbid Elhízás és Megelőző Orvostudomány, Oslói Egyetemi Kórház, Oslo, Norvégia, Hormonlaboratórium, Oslo Egyetemi Kórház, Oslo, Norvégia, Orvostudományi Kar, Oslo Egyetem, Oslo, Norvégia

Közreműködött ebben a munkában: Cecilie Wium, Hanne Løvdal Gulseth

Az endokrinológiai osztály, a kóros elhízás és a megelőző orvoslás, Oslo Egyetemi Kórház, Oslo, Norvégia, Orvostudományi Kar, Oslo Egyetem, Oslo, Norvégia

Cecilie Wium,
Hanne Løvdal Gulseth,
Erik Fink Eriksen,
Kåre Inge Birkeland

Ábrák

Absztrakt

Háttér

Az inzulinrezisztencia és a 2-es típusú cukorbetegség inkább a dél-ázsiai etnikumú embereknél fordul elő, mint a nyugat-európai származású embereknél. E különbségek forrásának vizsgálatához összehasonlítottuk az inzulinérzékenységet, az inzulin szekréciót, a glükóz és a lipid anyagcserét 2-es típusú cukorbetegségben szenvedő dél-ázsiai és skandináv személyekben.

Mód

Negyvenhárom északi és 19 dél-ázsiai, 2-es típusú cukorbetegségben szenvedő személyt intra-vénás glükóz tolerancia teszttel, euglikémiás szorítóval, beleértve az endogén glükóz termelés mérését, indirekt kalorimetriával, glükóz és lipid oxidáció mérésével, valamint kettős röntgenabszorpciótometriával vizsgálták a testösszetételt.

Eredmények

A fiatalabb átlag ± SD életkor (49,7 ± 9,4 vs 58,3 ± 8,3 év, p = 0,001) ellenére a dél-ázsiai etnikumú alanyok cukorbetegségének időtartama azonos volt (9,3 ± 5,5 vs 9,6 ± 7,0 év, p = 0,86), szignifikánsan magasabb medián [ interkvartilis tartomány] HbA1c (8,5 [1,6] vs 7,3 [1,6]%, p = 0,024) és alacsonyabb BMI (28,7 ± 4,0 vs 33,2 ± 4,7 kg/m 2, p 1. táblázat. Bevételi és kizárási kritériumok.

Antropometria

0,1 cm pontossággal és 0,1 kg pontossággal mértük a ruházatot és cipőt nem viselő résztvevőket. A derék kerületét rugalmas mérőszalaggal, rugós skálával értékeltük, hogy minden mérésnél egyenlő tapadást biztosítsunk, a középső ponton mérve a legalacsonyabb borda margó és a csípőcsík között. A testfelület kiszámítása a Mostellers-féle egyenlet [6] segítségével történt. A zsírtömeget (FM) kg-ban, a teljes testzsír százalékában (% TBF), a csonka zsír százalékában (a csonk zsír% -ában) és a zsírmentes testtömeget (FFM) kg-ban mértük kettős röntgenabszorpciós módszerrel (DXA) egy Lunar Prodigy-n. a GE Healthcare-től.

IVGTT és euglikémiás szorító

A vizsgálatok összehasonlíthatóságának javítása érdekében az összes beteget arra kérték, hogy hagyja abba az orális antidiabetikus gyógyszereket két napig, az inzulint pedig legalább 12 órán keresztül a vizsgálat előtt. A betegeket arra is kérték, hogy tartózkodjanak a megerőltető testmozgástól és az alkoholfogyasztástól e két nap alatt, és érjenek el éhgyomorra legalább 10 órán át a vizsgálat előtti éjszakától.

Teflon katétert helyeztek egy vénába minden könyöknél. Az összes infúziót egy vénában adtuk, és az összes vérmintát a másik vénából vettük, amelyet 0,9% -os NaCl lassú infúzióval nyitva tartottunk. A vérminták vételének karját 37 ° C-on tartották egy hővezérlő egységgel (Swetron AB, Veddestad, Svédország) összekapcsolt fűtőhüvellyel a vérminták arterializálása céljából.

Végeztünk egy IVGTT-t, amelyet euglikémiás, hiperinsulinémiás bilincs követett, az endogén glükóztermelés (EGP) becslésével a stabil izotóp hígítási módszerrel. Az előkészített [170 mg] folyamatos (1,7 mg/perc) [6,6-2 H2] glükóz (Cambridge Isotope Laboratories, Inc., Andover, MA) infúziót a kísérlet során folyamatosan fenntartottuk. 2 órás nyomjelző-kiegyensúlyozási periódus után az IVGTT-t 2 µmin-rel hajtottuk végre, kezdeti bolus és 10 perces alapinfúzió után, amelyet a betegek a plazma glükóz előtti rögzítésével határoztak meg. Az infúziót legalább 2,5 órán át tartottuk, amíg legalább 30 percig stabil euglikémiát nem kaptunk. Amikor a plazma glükóz elérte az euglikémiát, a 200 mg/ml glükóz változó infúzióját, 8 mg/g [6,6–2H2] -glükózzal dúsítva, folyamatosan módosítottuk az euglikémia fenntartása érdekében.

A plazma glükózszintet rendszeresen mértük egy Presicion Xceed glükométeren (Abbott Laboratories. Abbott Park, IL), öt perces intervallumokkal, amikor a beteg megközelítette az euglikémiát. Legalább 30 percenként kontroll méréseket hajtottak végre Y.S.I 2300 STAT analizátorral (Yellow Springs Instruments Inc., Yellow Springs, OH). A szorító végén három mérést végeztek a szérum inzulinról és a fluorid/oxalát-plazmáról a [6,6-2H2] -glükóz elemzésére tízperces időközönként. Megállapítottuk a glükóz infúzió sebességét (GIR) μmol/kg FFM⋅min-ben.

IVGTT Az inzulin szekréció számításai

Az akut inzulin válasz a glükózra (AIRg) kiszámításra került, mint az inzulin görbe alatti inkrementális területe (AUC) 0–8 perc és 0–30 perc között.

Endogén glükóztermelés számításai

Végeztük az endogén glükóztermelés (EGP) kiszámítását a bazális egyensúlyi periódus végén és a clamp euglykaemia során. Mindkettő a plazma glükóz egyensúlyi állapota volt, a glükóz koncentrációjában és a nyomjelzőkben való dúsulásban csak viszonylag kicsi változások voltak az idő múlásával. Így az EGP és a teljes glükózelhelyezés (TGD) kiszámításához állandó állapotú egyenleteket alkalmaztunk, ahol a megjelenés sebessége megegyezik az eltűnési sebességgel [8], [9]. A bazális állapotban levő EGP-t a következőképpen számoltuk ki: EGPbasal = I ((Ei/Ep (bazális)) –1), ahol I a [6,6-2 H2] -glükóz infúzió sebessége (µmol/m 2 perc), Ei a nyomjelző infúzió dúsulása molszázalékos feleslegben (mpe) és Ep (bazális) az átlagos [6,6-2 H2] -glükóz dúsulás a plazmában (mpe) a bazális stabilizációs periódus végén.

Az euglikémiás bilincs végén a TGD-t a következőképpen számoltuk ki: TGD = ((I ⋅ Ei + GIR ⋅ Em)/Ep (szorító)) - I, ahol a GIR az exogén glükóz infúziós sebesség (µmol/m 2 ⋅min) ), Em az [6,6-2 H2] -glükóz-dúsítás (mpe) az infúzióban lévő glükózban, és az Ep (clamp) az átlagos [6,6-2 H2] -glükóz-dúsítás (mpe) a plazmamintákban a szorító euglikémia utolsó 30 percében. Az EGP a clamp euglykaemia során, EGPclamp = TGD - GIR. A plazma glükózszint variációs együtthatói a vizsgálati alany között, illetve az alanyon belül, a bilincs állandósult állapotban 10,0%, illetve 4,6% voltak.

Közvetett kalorimetria

Közvetett kalorimetriát hajtottak végre a 43 NOR-ból 38-ban és a 19 SA-ból 14-ben Jaeger Oxycon Pro (Erich Jaeger, Viasys Healthcare, Németország) számítógépes átfolyó előtetős gázelemző rendszer alkalmazásával. 10 perces adaptációs periódus után a lejárt és inspirált levegőből folyamatosan mintákat vettünk, és az O2- és a CO2-tartalmat elemeztük 30 perces állandó állapotú periódus alatt, a bazális nyomjelző egyensúlyi periódusának végén és az euglikémiás bilincs végén. Az egész test szubsztrátjának oxidációját a mért VO2 és VCO2 átlagértékek, valamint a vizelet nitrogénjének (karbamid) mérése alapján becsültük meg. Az átlagos bazális és inzulin által stimulált glükóz és lipid oxidációs sebességet Frayn-egyenletek felhasználásával számoltuk ki [10]. A nem oxidatív glükóz-anyagcserét a test teljes glükóz-ártalmatlanításának (az euglikémiás bilincs és a jelölőhígítási módszer segítségével meghatározva) és a glükóz-oxidáció sebességének (közvetett kalorimetriával meghatározott) közötti különbségként számoltuk.

Vérminták

A teljes vércukorszintet glükóz-oxidáz módszerrel (YSI 2300, Yellow Springs, OH) mértük, és kiszámítottuk a plazma glükózt (teljes vércukorszint × 1,119). A HbA1c-t HPLC-vel mértük Tosoh G7 analizátorral (Tosoh Corp., Tokió, Japán), a szérum inzulint és a C-peptidet Perkin Elmer Life Sciences (Wallac Oy, Turku, Finnország), 25, immunfluorometriai vizsgálattal (DELFIA), 25 -hidroxi-D-vitamint mértünk egy radioimmunassay (RIA) készlettel a DiaSorin (Stillwater, MN) cégtől. A [6,6-2 H2] -glükózt LC-MS/MS-sel mértük, turbulens áramláskromatográfiával (Cohesive technologies RXT1, Franklin, MA) tandem tömegspektrometriával kombinálva (Sciex API3000, Applied Biosystems, Foster City, CA), mint korábban leírtak [11], a Clinical Metabolomics Core Facility-ben (Rigshospitalet, Koppenhága, Dánia). A vizelet karbamidját enzimatikus-kinetikus UV-vizsgálattal mértük Roche Modular P analizátorral.

Statisztikai analízis

Az adatokat átlag ± standard deviáció vagy medián [interkvartilis tartomány] formájában adjuk meg, hacsak másképp nem határozunk meg. Elemeztük a nem normálisan elosztott adatnaplóval transzformált, vagy adott esetben nem parametrikus módszereket. A Student változó t vagy Mann Whitney U tesztet alkalmaztuk a csoportok közötti folyamatos változók összehasonlításához, a párosított minták t-tesztjeit pedig a változások csoporton belüli elemzéséhez. A betegcsoportok közötti kategorikus adatok összehasonlításához a függetlenségi Chi négyzet tesztet alkalmazták. Spearman korrelációs együtthatóit (rs) használtuk. A csoportok között egyirányú ANCOVA-t hajtottak végre, előzetes ellenőrzésekkel annak biztosítására, hogy ne sérüljenek a normalitás, a linearitás, a varianciák homogenitásának és a regressziós lejtők homogenitásának feltételezései. Több lineáris regressziós elemzést hajtottak végre, szükség esetén a paraméterek log-transzformációjával annak biztosítása érdekében, hogy ne sértsék a normalitás, a linearitás és a homoszkedaszticitás feltételezéseit. A regressziós elemzések során NOR = 1 és SA = 2. Kétoldalas p-érték 3. táblázat. Antropometriai és biokémiai jellemzők.

Endogén glükóztermelés

Az EGPbasal szignifikánsan magasabb volt az SA-ban, mint a NOR csoport, amint azt a 4. táblázat és az 1A. Ábra mutatja. Ez a különbség szignifikáns maradt az esetleges zavaró tényezők, például a nem, az életkor, a testmagasság, a súly, a BMI, a TBF%, az FFM, a HbA1c, az éhomi C-peptid vagy az éhomi plazma glükóz után történő beállítás után (az adatokat nem mutatjuk be). A clamp hyperinsulinemia során az EGP csökkent, az endogén glükóztermelés (EGPclamp) etnikai különbsége csillapodott, és már nem volt szignifikáns.

A) Az endogén glükóztermelésből és az exogén glükóz infúzióból származó bazális és befogó glükóz leadásának medián [kvartilis tartomány] értékei a zsírmentes tömeg kilogrammonként (FFM). p-értékek a Mann-Whitney U tesztekből. B) A szérum átlagos inzulinszintje (az átlag standard hibája) a 30 perces intravénás glükóz tolerancia teszt során. NOR = északi, SA = dél-ázsiai.

Az EGPclamp minden betegnél kimutatható volt, a teljes glükóz-megsemmisítési arány (TGD) 3,4% -tól 90,6% -áig terjedő tartományban, mediánja 25,8% volt. Az EGPclamp variáció prediktorainak megkeresése érdekében egyszerű korrelációkat hajtottunk végre az EGPclamp és az EGPclampot befolyásoló paraméterek között. A következő paraméterek korreláltak az EGPclamp p2 értékével, amely csak 0,15. Az etnikai alcsoportokban a különálló korrelációs együtthatók eltéréseket mutattak: az FPG és a többi paraméter többsége csak a NOR csoportban korrelált szignifikánsan az EGPclamp-mal. A GIR és az EGPclamp közötti összefüggés nem volt szignifikáns sem a teljes betegcsoportban, sem a két külön etnikai alcsoportban. A TGD és az EGPclamp közötti összefüggés szignifikáns volt az SA alcsoportban, a NOR alcsoportban azonban nem.

Inzulinérzékenység

Nem volt szignifikáns etnikai különbség az inzulinérzékenységben, TGD-ben kifejezve, µmol/kgFFM kgmin-ben (4. táblázat, 1A ábra). Miután a TGD-értéket log EGPclamp (béta = 28,4, p = 0,001) és derékfa kerület (béta = -114,7, p = 0,028) alapján korrigáltuk, többszörös regressziós elemzés során az etnikum közelebb került a jelentőséghez (béta = −9,1, p = 0,111) ). Az életkor (p = 0,84) vagy a nem (p = 0,97) további kiigazítása nem volt szignifikáns.

Inzulin szekréció

Az IVGTT-t végző 60 alany közül hét kivételével valamennyien megmaradtak az első fázisú inzulinszekrécióról (megnövekedett inkrementális AUC0–8), és a betegek kétharmadánál az AUC0–8> 100 pM volt. Az inzulin szekréció (AIRg) nem különbözött szignifikánsan a két etnikum között (4. táblázat, 1B. Ábra). Miután a többszörös regressziós elemzésben beállítottuk a HbA1c értékét az esetleges glükóz-toxicitás figyelembevétele érdekében, az SA csoportban nem szignifikáns tendencia mutatkozott a magasabb inzulinszekréció felé (béta = 0,30, p = 0,052, modell szignifikancia: p = 0,030). A LogAUC0–8 a függő változó és az etnikum, a log HbA1c (béta = −2,27, p = 0,02) független változó volt. Az életkor (p = 0,39) és a nem (p = 0,51) további kiigazítása statisztikailag nem volt szignifikáns. AUC0–30-ként mérve az inzulin szekréció nem különbözött a két etnikai csoport között, sem a HbA1c, sem az életkor, sem a nem szerinti kiigazítás előtt és után sem. Az inzulin AUC longitudinális elemzése az IVGTT teljes 30 percében sem mutatott szignifikáns etnikai különbséget (1B. Ábra).

Glükóz és zsír oxidáció és nem oxidatív glükóz anyagcsere

A 2. ábra a glükóz és a zsír anyagcseréjét mutatja be a perifériás szövetekben a böjt koplalásában és a hiperinsulinémiás szorító állapotban, közvetett kalorimetriával mérve. A 2A. Ábra bemutatja, hogy a magasabb endogén glükóztermelés SA-ban mind az oxidatív, mind a nem oxidatív metabolizmus növekedéséhez vezet a perifériás szövetekben. Ez az ábra azt is megmutatja, hogy mindkét etnikai csoportban a bazális állapotban magasabb a nem oxidatív, mint az oxidatív metabolizmus, és hogy a nem oxidatív glükóz metabolizmus mindkét etnikumban jobban megnő, mint az oxidatív a clamp hiperinsulinémiás állapotban.

A) Glükóz metabolizmus/zsírmentes tömeg kg (FFM). A bazális és a befogó glükóz leadásának medián [interkvartilis tartomány] értékei, mind a nem oxidatív glükóz metabolizmusból (NOGM), mind az oxidatív glükóz metabolizmusból (OGM) B) Zsír-oxidáció/zsírmentes tömeg kg-ban (FFM). Átlagos (az átlag standard hibája) értékek bazális és szorító körülmények között. NOR = északi, SA = dél-ázsiai. Az etnikai csoportok közötti összehasonlítás a Student t-tesztje vagy adott esetben a Mann-Whitney U-teszt. Az alap- és a szorítóértékek összehasonlítása párosított mintás t-teszt, adott esetben log-transzformáció után.

A zsírmentes testtömeg-kilogrammonként mért alap-oxidáció hasonló volt a két etnikai csoportban (6. táblázat, 2B. Ábra). A clamp hyperinsulinemia során a zsír oxidációja csökkent, mivel a glükóz metabolizmus fokozódott. Ezek a változások hasonlóak voltak a két csoportban.

Alap- és szorítóenergia-kiadások

A közvetett kalorimetriával becsült átlagos, kiigazítatlan nyugalmi energiafelhasználás (REE) kJ/napban magasabb volt a NOR-ban, mint az SA-betegeknél (6. táblázat). Miután azonban az FFM, FM, életkor és nem alapján egyirányú ANCOVA elemzéssel elvégeztük a korrekciót, az etnikai különbség gyengült, és már nem volt szignifikáns (p = 0,51), a korrigált átlag (SEM) értékekkel 7155 (121) kJ/nap NOR-ban és 6954 (239) kJ/nap SA-betegeknél.

A REE korrelált a bazális zsír oxidációjával (rs = 0,48, p = 0,002 NOR-ban és 0,64, p = 0,014 SA-betegeknél), de nem a bazális glükóz-oxidációval (rs = −0,06, p = 0,73 és −0,10, p = 0,75, illetve nem oxidatív glükóz metabolizmus (rs = −0,16, p = 0,36, és rs = 0,40, p = 0,16), bár az SA-k erősebb összefüggést mutattak a REE és a nem oxidatív glükóz metabolizmus között, mint a NOR csoport.

A REE és az EGPbasal közötti pozitív korreláció általában erősebb volt SA-ban (rs = 0,53, p = 0,051), összehasonlítva a NOR alanyokkal (rs = −0,18, p = 0,28). Az EEclamp és az EGPclamp közötti korreláció SA-ban is erősebb volt (rs = 0,50, p = 0,082), mint NOR alanyokban (rs = −0,06, p = 0,74). Az energiafogyasztás szignifikánsan nőtt a klamp (EEclamp) során a NOR betegeknél (p = 0,003), az SA betegeknél azonban nem (p = 0,28). A légzési hányados (RQ) mindkét NOR (p 2 H2] glükózban nyomjelzőként szignifikánsan megemelkedett a bazális értékről a clamp értékre, a teljes glükóz-elhelyezés becslésében a Cori-kerékpározás szerepel, és a T2D-ben 25% -kal nőtt a általános [27]. Lehetséges, hogy a nem oxidatív glükóz metabolizmus növekedése az SA-ban nagyrészt megfelel a megnövekedett Cori-ciklusnak, a szubsztrát rendelkezésre állása miatt a szövetek hiperglikémiáján keresztül, tejsav-termeléssel az izmokban vagy más szövetekben anaerob glikolízissel, majd visszaszállítja a májba és újra felhasználja szubsztrátként a glükoneogenezisben, ördögi kört létrehozva.

A tanulmány adatai a D-vitamin intervenciós vizsgálat kiinduló eredményei. Érdekes volt tehát összefüggéseket keresni a kiindulási 25-hidroxi-D-vitamin szint, valamint az inzulinérzékenység és az inzulin szekréció mértéke között. Jelentősen alacsonyabb medián 25-hidroxi-D-vitamin-szintet találtunk az SA csoportban. Megmagyarázhatja-e a D-vitamin státusza közötti különbségeket a glükóz anyagcseréjében? Az elmúlt években számos epidemiológiai tanulmány kimutatta, hogy összefüggés van a D-vitamin és a cukorbetegség között [28], [29], a metabolikus szindróma [28], az inzulinrezisztencia [30], [31], és néhány tanulmány inzulinszekrécióval is [32]. . A jelentős összefüggésekről vagy a D-vitamin-beavatkozás hatásáról beszámoló legtöbb publikált tanulmányban azonban az elsődleges végpontok az éhomi vérértékeken alapuló helyettesítő markerek voltak, például a HOMA-indexek [28], [33], [34] . Az a néhány, kifinomultabb módszereket alkalmazó tanulmány, mint az OGTT, az IVGTT vagy a kapcsok, általában nem tudtak hasonló szignifikáns összefüggéseket kimutatni [35] - [39]. Nem találtunk összefüggést a 25-hidroxi-D-vitamin és a TGD vagy az AIRg szintje között. Ezért továbbra is fennáll a kérdés, hogy van-e valódi és okozati összefüggés a D-vitamin és a cukorbetegség között, és randomizált, kontrollált vizsgálatok eredményeire kell várnunk.