A progresszív fogyás hatása a laktát anyagcserére: véletlenszerű, kontrollált vizsgálat

Maria Chondronikola

1 Emberi Táplálkozási Központ és Atkins Elhízás Orvostudományi Kiválósági Központ, Washington Egyetem Orvostudományi Kar, St. Louis, MO, USA

Faidon Magkos

1 Emberi Táplálkozási Központ és Atkins Elhízás Orvostudományi Kiválósági Központ, Washington Egyetem Orvostudományi Kar, St. Louis, MO, USA

2 Élettani Tanszék, Yong Loo Lin Orvostudományi Kar, Szingapúri Nemzeti Egyetem és Klinikai Táplálkozási Kutatóközpont, A * STAR, Szingapúr

Jun Yoshino

1 Emberi Táplálkozási Központ és Atkins Elhízás Orvostudományi Kiválósági Központ, Washington Egyetem Orvostudományi Kar, St. Louis, MO, USA

Adewole L. Okunade

1 Emberi Táplálkozási Központ és Atkins Elhízás Orvostudományi Kiválósági Központ, Washington Egyetem Orvostudományi Kar, St. Louis, MO, USA

Bruce W. Patterson

1 Emberi Táplálkozási Központ és Atkins Elhízás Orvostudományi Kiválósági Központ, Washington Egyetem Orvostudományi Kar, St. Louis, MO, USA

Michael J. Muehlbauer

3 Sarah W. Stedman Táplálkozási és Metabolizmus Központ és Duke Molekuláris Fiziológiai Intézet, Duke University Medical Center, Durham, NC, USA

Christopher B. Newgard

3 Sarah W. Stedman Táplálkozási és Metabolizmus Központ és Duke Molekuláris Fiziológiai Intézet, Duke University Medical Center, Durham, NC, USA

Samuel Klein

1 Emberi Táplálkozási Központ és Atkins Elhízás Orvostudományi Kiválósági Központ, Washington Egyetem Orvostudományi Kar, St. Louis, MO, USA

Absztrakt

Célkitűzés

A laktát a glükóz metabolizmus köztiterméke, amely szerepet játszik az inzulinrezisztencia patogenezisében. Ez a tanulmány a glükóz kinetika és a plazma laktátkoncentráció ([LAC]) kapcsolatát értékelte az inzulinérzékenység progresszív súlycsökkenéssel történő manipulálása előtt és után.

Mód

Negyven elhízott embert (BMI = 37,9 ± 4,3 kg/m 2) randomizáltak testsúly fenntartásra (n = 14) vagy fogyásra (n = 19). Az alanyokat 6 hónapos súlymegőrzés előtt és után, valamint 5%, 11% és 16% súlycsökkenés előtt és után vizsgálták. Hyperinsulinemic-euglycemic clamp eljárást és [6,6-2 H2] glükóz nyomjelző infúziót alkalmaztunk a glükóz kinetika értékelésére.

Eredmények

A kiindulási állapotban az éhgyomri [LAC] pozitív korrelációt mutatott az endogén glükóztermelődés mértékével (r = 0,532, p = 0,001), és negatívan az inzulinérzékenységgel, amelyet az inzulinnal stimulált glükóz kidobódásként értékeltek (r = −0,361, p = 0,04). A progresszív (5% -tól 16% -ig) fogyás az éhezés [LAC] progresszív csökkenését okozta, és az éhomi [LAC] 5% -os fogyás utáni csökkenése korrelált az endogén glükóztermelés csökkenésével (r = 0,654, p = 0,002 ) és az inzulinérzékenység növekedése (r = −0,595, p = 0,007).

Következtetés

Ez a tanulmány bemutatja a súlycsökkenés, a máj és az izom glükóz kinetikája, az inzulinérzékenység és az [LAC] közötti összefüggéseket, és azt sugallja, hogy a [LAC] a glükózzal kapcsolatos inzulinrezisztencia további biomarkerként szolgálhat.

BEVEZETÉS

A plazma glükóz tüzelőanyagként történő felhasználása magában foglalja a sejtekbe történő transzportját, ahol a citoszolban piruváttá metabolizálódik, mielőtt a mitokondriumba kerül, hogy teljes mértékben oxidálódjon a trikarbonsav-ciklusban. A mitokondriumba be nem jutó piruvát tejsavvá alakul, amely gyorsan disszociál laktáttá és hidrogénné. Ezért a laktát a hiányos glükóz-anyagcsere terméke. Nyugalmi körülmények között a plazma laktátkoncentráció ([LAC]) nő, ha a glikolízissel történő fluxus meghaladja a mitokondriális oxidáció sebességét. Ennek megfelelően a [LAC] növekedése jelezheti a glükóz metabolizmus károsodását. Az elhízás [LAC] valójában nagyobb az elhízásban (1, 2) és a 2-es típusú cukorbetegségben (3, 4, 5) szenvedőknél, mint egészséges sovány embereknél. A [LAC] növekedése szintén befolyásolhatja a glükóz anyagcserét azáltal, hogy glükoneogén prekurzort biztosít a májnak, és megzavarja az izom inzulin jelátvitelét és az inzulin által közvetített izom glükóz felvételét (6, 7, 8, 9). Ezért a [LAC] növekedése mind biomarker lehet, mind a glükóz metabolizmus károsodásának oka.

A fogyás javítja a több szerves inzulinérzékenységet és az inzulin által közvetített glükóz anyagcserét az elhízásban szenvedőknél (10). A súlycsökkenés terápiás hatása a glükóz metabolizmusára azt sugallja, hogy a fogyásnak csökkentenie kell az éhezést [LAC], ami hozzájárulhat a fogyás anyagcsere-funkcióra gyakorolt jótékony hatásához. A súlycsökkenés hatása a laktát anyagcseréjére azonban nem egyértelmű, mivel a vizsgálatok között ellentmondó eredmények vannak. A testsúlycsökkenésről kiderült, hogy csökken az éhgyomor [LAC] az elhízásban és metabolikus szindrómában szenvedő embereknél (2), de metabolikusan egészséges, elhízásban szenvedőknél vagy elhízásban és 2-es típusú cukorbetegségben szenvedőknél (11, 12). A vizsgálatok közötti következetlenség oka (i) nem világos (k), de összefüggésbe hozhatók a minta méretének és a résztvevők egészségi állapotának különbségeivel.

Ennek a tanulmánynak az volt a célja, hogy értékelje a glükóz kinetika és a [LAC] kapcsolatát, és meghatározza, hogy a súlyvesztés okozta inzulinérzékenység és az endogén glükóztermelés változásai összefüggenek-e a laktát metabolizmus változásával. Ebből a célból értékeltük a [LAC] és a glükóz kinetikáját az alapállapotok, valamint a glükóz és inzulin infúzió alatt progresszív (5%, 11% és 16%) súlycsökkenés előtt és után elhízott embereknél.

MÓD

Tárgyak

Negyven férfit és nőt (BMI = 37,9 ± 4,3 kg/m 2, 44 ± 12 éves) vontak be ebbe a vizsgálatba. A laktát-anyagcsere értékelését addig végezték, amíg az alanyok részt vettek egy tanulmányban, amely magában foglalta az inzulinérzékenység értékelését a progresszív fogyás során, amelyet 2011 januárjától 2015 októberéig végeztek (10). Egyik alanynak sem volt cukorbetegsége vagy egyéb súlyos betegsége, olyan gyógyszereket szedett, amelyekről ismert, hogy zavarják az inzulin hatást vagy a laktát anyagcserét, vagy túlzott alkoholt fogyasztott (férfiaknál> 21 ital/hét, nőknél> 14 ital/hét). Írásbeli tájékozott beleegyezést szereztek minden alanytól, mielőtt részt vettek ebben a tanulmányban, amelyet a washingtoni University University of Medicine intézményi felülvizsgálati tanácsa jóváhagyott St.

Tanulmányi protokoll

Az alanyokat véletlenszerűen besorolták a testsúly fenntartására (n = 14 [5 kivonult, miután értesült a randomizálásukról, és 1 kiesett], 11 nő és 3 férfi) vagy diéta okozta súlycsökkenés (n = 19 [1 kiesett], 16 nő és 3 férfi) számítógépes véletlenszerű felsorolás segítségével, amelyet a vizsgálat statisztikusa készített (1. ábra). Az egyes csoportok jellemzőiről korábban beszámoltunk (10). A testsúlycsökkentő csoport alanyai heti egyéni magatartásnevelési és étrendi tanácsadáson vettek részt, és alacsony kalóriatartalmú étrendet írtak elő nekik (az energia 50-55% -a szénhidrát, 30% az energia zsír és 15-20% energia fehérje) saját készítésű ételekből az 5% -os fogyás elérése érdekében. Miután 5% -os súlycsökkenést értek el, szilárd és folyékony étkezést pótoltak, ha szükséges a 10% -os és a 15% -os súlycsökkenési cél eléréséhez. A súlycsökkenés csoport összes alanyát 5% -os veszteség előtt és után vizsgálták; 9 alany továbbra is fogyott, és utána ismét tanulmányozták őket

16% -os fogyás. Miután az alanyok elérték az egyes súlycsökkenési célokat, testsúly-fenntartó étrendet írtak elő a stabil testtömeg fenntartása érdekében (2 H2] glükóz nyomjelző infúziót alkalmaztak a glükóz kinetika felmérésére az alap- és inzulinstimulált körülmények között (10). (50 mU/m 2 testfelület/perc) a tipikus étkezés utáni plazma inzulin koncentrációk elérésére tervezték (14). Vérmintákat egy bentlakó radiális artériás katéterből vettünk.

Mintaelemzések és a glükóz kinetika kiszámítása

A [LAC] értéket Beckman DxC600 autoanalizátoron mértük, szintén Beckman (Brea, CA) reagensek felhasználásával (15). A plazma glükóz nyomjelző-nyom arányt (TTR) gázkromatográfia-tömegspektroszkópia segítségével határoztuk meg (16). A glükóz megjelenési aránya (Ra) a plazmában az alapállapotok alapján a máj glükóztermelési sebességének indexét adja, és úgy számították ki, hogy a glükóz nyomjelző infúziós sebességét elosztottuk a bazális periódus utolsó 30 percének átlagos plazma glükóz TTR értékével. A befogási eljárás során a plazmából való eltűnés (Rd) glükózsebessége az inzulinnal stimulált izom glükózfelvételének indexét adja, és ezt az Ra endogén glükóz és az infúziós (exogén) glükóz összegének összegeként számolták. Az inzulinérzékenységet a glükóz Rd relatív növekedéseként határoztuk meg az inzulin infúzió során.

Statisztikai analízis

Kétirányú megismételt ANOVA-t csoportokkal (súlycsökkenés versus fenntartás) és időt (pre-versus utáni beavatkozás) mért tényezőként alkalmaztunk az 5% -os fogyás [LAC] -ra gyakorolt hatásainak értékelésére; és jelentős interakciókat követett Tukey post hoc eljárása. Egyirányú, ismételt mértékű ANOVA-t használtunk a progresszív fogyás [LAC] -ra gyakorolt hatásának felmérésére. Az idő hatásait egyszerű kontrasztok követték az alapvonaltól és a trendelemzéstől való eltérések felmérése érdekében, hogy értékeljék a teljes időbeli változás lineáris, kvadratikus és köbös összetevőit. Pearson-féle korrelációt használtunk a [LAC] és a glükóz-kinetika kapcsolatának értékelésére. Az eredményeket átlag ± SD-ként mutatjuk be. A 0,05 vagy annál kisebb P-értéket statisztikailag szignifikánsnak tekintettük. A minta nagysága az eredeti vizsgálat elsődleges eredménye (az inzulinérzékenység változása a fogyás során) alapján történt, amiről korábban beszámoltunk (10). A statisztikai elemzéseket az SPSS (24. verzió, IBM, Armonk, NY) segítségével végeztük.

EREDMÉNYEK

A [LAC], a glükóztermelési sebesség és az inzulinérzékenység közötti kapcsolatok

A kiinduláskor a [LAC] háromszoros tartománya volt 0,6 mmol/l és 1,9 mmol/l között. Az éhezés [LAC] azonban pozitívan korrelált a Ra glükózzal (2A. Ábra) és negatívan a vázizom inzulinérzékenységével, amelyet az inzulin infúzió során a relatív glükóz Rd növekedésként értékeltünk (2B. Ábra). Az inzulin infúzió változó hatást gyakorolt a [LAC] -ra, amely a 76% -os csökkenéstől a 100% -os növekedésig terjedt; az inzulin által kiváltott [LAC] változás pozitívan korrelált az inzulin által stimulált glükóz Rd növekedéssel (2C. ábra). Az éhgyomri [LAC] és a glükóz Rd kapcsolata a szorítás alatt, illetve az abszolút glükóz Rd növekedés az inzulin infúzió alatt nem volt statisztikailag szignifikáns (r = -217, p = 0,225 és r = -226, p = 0,134).

(A) Kapcsolat az éhomi [LAC] és a plazmában való megjelenés (Ra) glükózsebessége között. (B) Kapcsolat az éhgyomor [LAC] és az eltűnés glükóz arányának relatív növekedése között egy hiperinsulinémiás-euglikémiás clamp eljárás során. (C) Kapcsolat a [LAC] relatív változása és a glükóz Rd relatív növekedése között egy hiperinsulinémiás-euglikémiás clamp eljárás során.

A fogyás hatása a laktát- és glükóz-anyagcserére

A testsúly fenntartására randomizált alanyokkal összehasonlítva az 5% -os súlyvesztés az éhomi [LAC] csökkenését (3A. Ábra) és az inzulin infúzió során kiváltott [LAC] relatív változásának növekedését okozta (3B. Ábra). Az éhomi [LAC] relatív csökkenése 5% -os súlycsökkenés után korrelált mind a bazális glükóz Ra relatív csökkenésével (3C. Ábra), mind az inzulinérzékenység relatív növekedésével (a glükóz Rd relatív növekedése a hiperinzulinémiás-euglikémiás clamp eljárás során) ) (3D ábra). A progresszív 5% és 16% közötti súlycsökkenés az éhezés [LAC] progresszív csökkenését (4A. Ábra) és az inzulin infúzió által kiváltott [LAC] relatív változásának progresszív növekedését okozta (4B. Ábra), az izom progresszív növekedésével együtt. korábban beszámolt inzulinérzékenység (10).

(A) Böjt [LAC] a testsúly fenntartása előtt és után, valamint 5% -os fogyás. * Az érték szignifikánsan különbözik a megfelelő súlymegtartó értéktől, az interakció p = 0,009 kétirányú ismételt ANOVA mérésekkel értékelve. (B) Hiperinzulinémiás-euglikémiás clamp eljárás által kiváltott [LAC] változás a testsúly fenntartása és 5% -os fogyás előtt és után. ** A megfelelő súlyfenntartási értéktől eltérő érték, interakció p = 0,06, egyirányú ismételt ANOVA mérésekkel értékelve. (C) Kapcsolat az éhomi [LAC] pl relatív változása és a megjelenés glükóz arányának relatív változása (Ra) között. (D) Az éheztetés [LAC] relatív változásának és az inzulinérzékenység relatív változásának kapcsolata [a hiperinzulinémiás-euglikémiás clamp eljárás során az eltűnés glükóz arányának százalékos növekedéseként értékelve].