Допринесе еднакво за тази работа с: Сесили Уюм, Хане Льовдал Гюлсет

характеристики

Отдел по ендокринология, морбидно затлъстяване и превантивна медицина, Университетска болница в Осло, Осло, Норвегия, Хормонална лаборатория, Университетска болница в Осло, Осло, Норвегия, Медицински факултет, Университет в Осло, Осло, Норвегия

Допринесе еднакво за тази работа с: Сесили Уюм, Хане Льовдал Гюлсет

Отдел по ендокринология, морбидно затлъстяване и превантивна медицина, Университетска болница в Осло, Осло, Норвегия, Хормонална лаборатория, Университетска болница в Осло, Осло, Норвегия, Медицински факултет, Университет в Осло, Осло, Норвегия

Отдел по ендокринология, морбидно затлъстяване и превантивна медицина, Университетска болница в Осло, Осло, Норвегия, Медицински факултет, Университет в Осло, Осло, Норвегия

Отделение по ендокринология, морбидно затлъстяване и превантивна медицина, Университетска болница в Осло, Осло, Норвегия, Медицински факултет, Университет в Осло, Осло, Норвегия

  • Cecilie Wium,
  • Хане Ловдал Гюлсет,
  • Ерик Финк Ериксен,
  • Kåre Inge Birkeland

Фигури

Резюме

Заден план

Инсулиновата резистентност и диабет тип 2 са по-разпространени при хората от южноазиатски етнос, отколкото при хората от западноевропейски произход. За да изследваме източника на тези разлики, сравнихме инсулиновата чувствителност, инсулиновата секреция, глюкозния и липидния метаболизъм при южноазиатски и скандинавски пациенти с диабет тип 2.

Методи

Четиридесет и трима скандинавски и 19 южноазиатски субекта с диабет тип 2 бяха изследвани с интравенозен глюкозен толеранс тест, евгликемична скоба, включваща измерване на ендогенното производство на глюкоза, индиректна калориметрия, измерваща оксидацията на глюкоза и липиди и двойна рентгенова абсорбциометрия, измерваща телесния състав.

Резултати

Въпреки по-младата средна ± SD възраст (49,7 ± 9,4 срещу 58,3 ± 8,3 години, p = 0,001), субектите от южноазиатски етнос са имали еднаква продължителност на диабета (9,3 ± 5,5 срещу 9,6 ± 7,0 години, p = 0,86), значително по-висока медиана [ интерквартилен диапазон] HbA1c (8,5 [1,6] срещу 7,3 [1,6]%, p = 0,024) и по-нисък ИТМ (28,7 ± 4,0 срещу 33,2 ± 4,7 kg/m 2, p Таблица 1. Критерии за включване и изключване.

Антропометрия

Височина с точност до 0,1 см и тегло с точност до 0,1 кг бяха измерени с участници, облечени в леки дрехи и без обувки. Обиколката на талията се оценява с гъвкава рулетка с пружинна скала, за да се осигури еднакво сцепление при всяко измерване, като се измерва в средната точка между най-ниския ръб на ребрата или гребена на илиаката. Площта на тялото е изчислена с помощта на уравнението на Мостелер [6]. Мастната маса (FM) в kg, процент обща телесна мазнина (% TBF), процентна мастна тъкан (% truncal мазнини) и телесна маса без мазнини (FFM) в kg са измерени чрез двойна рентгенова абсорбциометрия (DXA) на лунен продиджи от GE Healthcare.

IVGTT и евгликемична скоба

За да се подобри сравнимостта на изследванията, всички пациенти бяха помолени да спрат пероралните антидиабетни лекарства за два дни и инсулин за поне 12 часа преди изследването. Пациентите също бяха помолени да се въздържат от тежки физически упражнения и прием на алкохол през тези два дни и да пристигнат на гладно поне 10 часа, от нощта преди прегледа.

Във вената на всеки лакът се поставя тефлонов катетър. Всички инфузии се дават в една вена и всички кръвни проби се вземат от другата вена, която се държи отворена чрез бавна инфузия на NaCl 0,9%. Рамото, където са взети кръвни проби, се държи при 37 ° C от нагревателна втулка, свързана към термичен контролен блок (Swetron AB, Veddestad, Швеция), за да се артериализират кръвни проби.

Извършихме IVGTT, последван от евгликемична, хиперинсулинемична скоба, с оценка на ендогенното производство на глюкоза (EGP), използвайки метода на стабилно изотопно разреждане. Грундирана (170 mg) непрекъсната (1,7 mg/min) инфузия на [6,6-2 H2] глюкоза (Cambridge Isotope Laboratories, Inc., Andover, MA) се поддържа през целия експеримент. След 2-часов период на уравновесяване на индикатора, IVGTT беше извършен с 2 ⋅min, след първоначален болус и 10-минутна първоначална инфузия, определена от пациентите, предварително захващащи плазмената глюкоза. Инфузията се поддържа 2 ½ часа или повече, докато се получи поне 30 минути стабилна евгликемия. Когато плазмената глюкоза достигне еугликемия, променлива инфузия на глюкоза 200 mg/ml, обогатена с 8 mg/g глюкоза на [6,6-2 H2] -глюкоза, непрекъснато се коригира, за да поддържа евгликемия.

Плазмената глюкоза се измерва редовно на глюкометър Presicion Xceed (Abbott Laboratories. Abbott Park, IL), с интервал от пет минути, когато пациентът се приближи до евгликемия. Контролни измервания най-малко на всеки 30 минути бяха извършени на анализатор Y.S.I 2300 STAT (Yellow Springs Instruments Inc, Yellow Springs, OH). В края на скобата бяха направени три измервания на серумен инсулин и флуорид/оксалат-плазма за анализ на [6,6-2 Н2] -глюкоза на интервали от десет минути. Установена е скоростта на инфузия на глюкоза (GIR) в µmol/kg FFM⋅min.

IVGTT изчисления на секрецията на инсулин

Остър инсулинов отговор на глюкоза (AIRg) се изчислява като прирастваща площ под кривата (AUC) за инсулин от време 0–8 минути и 0–30 минути.

Изчисления за производство на ендогенна глюкоза

Бяха извършени изчисления на ендогенното производство на глюкоза (EGP) в края на базовия период на уравновесяване и по време на евгликемия на скобата. И двете са били в стационарно състояние за плазмената глюкоза, само с относително малки промени в концентрацията на глюкоза и обогатяване на следи с течение на времето. По този начин, уравнения в стационарно състояние, където степента на поява е равна на скоростта на изчезване, са приложени за изчисляване както на EGP, така и на общото изхвърляне на глюкозата (TGD) [8], [9]. EGP в основното състояние се изчислява, както следва: EGPbasal = I ((Ei/Ep (базален)) –1), където I е скоростта на вливане на [6,6-2 H2] -глюкоза (µmol/m 2 ⋅ min), Ei е обогатяването на инфузионната инфузия в мол процентен излишък (mpe) и Ep (базален) е средното [6,6-2 H2] -глюкозно обогатяване в плазмата (mpe) в края на базовия период на стабилизация.

В края на евгликемичната скоба, TGD се изчислява, както следва: TGD = ((I ⋅ Ei + GIR ⋅ Em)/Ep (скоба)) - I, където GIR е екзогенната скорост на инфузия на глюкоза (µmol/m 2 ⋅min ), Em е обогатяването на [6,6-2 Н2] -глюкоза (mpe) във вливаната глюкоза, а Ep (скоба) е средното обогатяване на [6,6-2 H2] -глюкоза (mpe) в плазмените проби взето през последните 30 минути на евгликемия на скобата. EGP по време на евгликемия на скобата, EGPclamp = TGD - GIR. Коефициентите на вариация за нивата на глюкоза в плазмата в стабилно състояние на скобата са между 10 и 4,6%.

Непряка калориметрия

Индиректната калориметрия е извършена при 38 от 43-те NOR и 14 от 19-те пациенти с SA, като се използва компютърна система за газови анализатори на Jaeger Oxycon Pro (Erich Jaeger, Viasys Healthcare, Германия). След 10-минутен период на адаптация, издишаният и вдъхновен въздух непрекъснато се взема проби и се анализира за съдържание на O2 и CO2 по време на 30-минутен период на стабилно състояние в края на периода на балансиране на базалния индикатор и в края на евгликемичната скоба. Окисляването на субстрата на цялото тяло се оценява от средните стойности на VO2 и VCO2, измерени и от измерване на азот в урината (урея). Средните скорости на окисление на глюкоза и липиди, стимулирани от базал и инсулин, бяха изчислени, използвайки уравненията на Frayn [10]. Неоксидативният метаболизъм на глюкозата се изчислява като разликата между изхвърлянето на общата телесна глюкоза (както се определя от евгликемичната скоба с метод за разреждане на проследяващо средство) и скоростта на окисление на глюкозата (както се определя чрез индиректна калориметрия).

Кръвни проби

Пълната кръвна глюкоза беше измерена по метода на глюкозната оксидаза (YSI 2300, Yellow Springs, OH) и беше изчислена глюкозата в плазмата (пълна кръвна глюкоза × 1.119). HbA1c беше измерен чрез HPLC на анализатор Tosoh G7 (Tosoh Corp., Токио, Япония), серумният инсулин и С-пептид бяха измерени с помощта на имунофлуорометричен анализ (DELFIA) от Perkin Elmer Life Sciences (Wallac Oy, Турку, Финландия), 25 -хидроксивитамин D се измерва чрез комплект за радиоимуноанализ (RIA) от DiaSorin (Stillwater, MN). [6,6-2 Н2] -глюкоза беше измерена чрез LC-MS/MS, чрез турбулентна поточна хроматография (кохезионни технологии RXT1, Франклин, Масачузетс), комбинирана с тандемна мас спектрометрия (Sciex API3000, Applied Biosystems, Foster City, CA) като описан по-рано [11], в Клиничния център по метаболомика, (Rigshospitalet, Копенхаген, Дания). Уреята в урината беше измерена чрез ензимно-кинетичен UV анализ на Roche Modular P анализатор.

Статистически анализ

Данните са представени като средно ± стандартно отклонение или медиана [междуквартилен диапазон], освен ако не е посочено друго. Анализирахме не-нормално разпределени данни, трансформирани в дневника или използвайки непараметрични методи, както е подходящо. За сравнение на непрекъснатите променливи между групите бяха използвани t-тестове на Student или U-тестове на Mann Whitney, а за анализ на промяната бяха използвани сдвоени t-тестове. За сравнение на категоричните данни между групите пациенти е използван тестът за независимост на Chi квадрат. Използвани са коефициенти на корелация на Spearman (rs). Беше извършена еднопосочна ANCOVA между групите, с предварителни проверки, за да се гарантира, че не се нарушават предположенията за нормалност, линейност, хомогенност на дисперсиите и хомогенност на наклоните на регресията. Бяха проведени множество линейни регресионни анализи, с лог-трансформация на параметри, когато е необходимо, за да се гарантира, че няма нарушение на предположенията за нормалност, линейност и хомосцедастичност. При регресионни анализи NOR = 1 и SA = 2. Двустранна р-стойност Таблица 3. Антропометрични и биохимични характеристики.

Ендогенно производство на глюкоза

EGPbasal е значително по-висок в SA от групата NOR, както е показано в таблица 4 и фигура 1А. Тази разлика остава значителна след корекция за възможни смущаващи фактори, включително пол, възраст, височина, тегло, ИТМ,% TBF, FFM, HbA1c, C-пептид на гладно или плазмена глюкоза на гладно (данните не са показани). По време на хиперинсулинемия на скобата EGP е намален, етническата разлика в производството на ендогенна глюкоза (EGPclamp) е намалена и вече не е значима.

А) Медиани [междуквартилен диапазон] на базалната и притискащата глюкоза на кг без мазнини (FFM), както от ендогенно производство на глюкоза, така и от екзогенна инфузия на глюкоза. p-стойности от U-тестове на Mann-Whitney. Б) Средни (стандартна грешка на средната стойност) серумни нива на инсулин по време на 30-минутния тест за толерантност към интравенозна глюкоза. NOR = скандинав, SA = южноазиатци.

EGPclamp се открива при всички пациенти, варирайки от 3,4% до 90,6% от общата скорост на изхвърляне на глюкоза (TGD), със средна стойност от 25,8%. В опит да намерим предиктори за вариация на EGPclamp, ние извършихме прости корелации между EGPclamp и параметри, които биха могли да повлияят на EGPclamp. Следните параметри корелират с EGPclamp с р-стойност 2 само 0,15. Отделните коефициенти на корелация в етническите подгрупи показват разлики: FPG и повечето от другите параметри корелират значително с EGPclamp само в групата NOR. Корелацията между GIR и EGPclamp не е била значима нито в общата група пациенти, нито в двете отделни етнически подгрупи. Корелацията между TGD и EGPclamp беше значителна в подгрупата SA, но не и в подгрупата NOR.

Инсулинова чувствителност

Няма значителна етническа разлика в инсулиновата чувствителност, изразена като TGD в µmol/kgFFM⋅min (Таблица 4, Фигура 1А). След коригиране на TGD за log EGPclamp (бета = 28,4, p = 0,001) и обиколка на талията на лога (бета = −114,7, p = 0,028), при многократен регресионен анализ етническата принадлежност се приближи до значимостта (бета = −9,1, p = 0,111 ). По-нататъшното адаптиране на възрастта (p = 0,84) или пола (p = 0,97) не беше значително.

Инсулинова секреция

Всички, с изключение на седем от 60 субекта, при които е извършен IVGTT, са имали запазена секреция на инсулин от първа фаза (повишена инкрементална AUC0–8) и две трети от пациентите са имали AUC0–8> 100 рМ. Инсулиновата секреция (AIRg) не се различава значително между двата етноса (Таблица 4, Фигура 1В). След коригиране на HbA1c при многократен регресионен анализ, за ​​да се отчете възможната глюкозна токсичност, имаше незначителна тенденция към по-висока секреция на инсулин в групата на SA (бета = 0,30, p = 0,052, значимост на модела: p = 0,030). LogAUC0–8 е зависимата променлива, а етническата принадлежност и log HbA1c (бета = -2,27, p = 0,02) са независими променливи. По-нататъшното адаптиране на възрастта (p = 0,39) и пола (p = 0,51) не е статистически значимо. Когато се измерва като AUC0–30, секрецията на инсулин не се различава между двете етнически групи, нито преди, нито след корекция за HbA1c, възраст и/или пол. Надлъжният анализ на AUC за инсулин през общите 30 минути IVGTT също не показа значителна етническа разлика (Фигура 1В).

Глюкозно и мастно окисляване и неоксидативен метаболизъм на глюкозата

Фигура 2 показва метаболизма на глюкозата и мазнините в периферните тъкани в базалното гладно и състоянието на хиперинсулинемична скоба, измерено чрез индиректна калориметрия. Фигура 2А показва, че по-високото производство на ендогенна глюкоза в SA води до увеличаване както на окислителния, така и на неоксидативния метаболизъм в периферните тъкани. Тази цифра също така демонстрира по-високия неоксидативен от окислителния метаболизъм в основното състояние и в двете етнически групи и че неоксидативният метаболизъм на глюкозата се увеличава повече от окислителния в хиперинсулинемичното състояние на скобата и при двата етноса.

А) Метаболизъм на глюкоза на kg маса без мазнини (FFM). Медиани [междуквартилен диапазон] на доставката на базална и притискаща глюкоза, както от неоксидативен метаболизъм на глюкозата (NOGM), така и от окислителен метаболизъм на глюкоза (OGM) B) Окисляване на мазнини на kg маса без мазнини (FFM). Средни (стандартна грешка на средните) стойности в базални и притискащи условия. NOR = скандинав, SA = южноазиатци. Сравненията между етническите групи са t-тестове на Student или U-тестове на Mann-Whitney според случая. Сравненията между базалните стойности и стойностите на скобата са сдвоени проби t-тестове, след лог трансформация, където е подходящо.

Базовото окисление на мазнини, измерено на kg телесна маса без мазнини, е сходно в двете етнически групи (Таблица 6, Фигура 2Б). Окисляването на мазнините намалява по време на хиперинсулинемия на скобата, тъй като метаболизмът на глюкозата се увеличава. Тези промени бяха подобни в двете групи.

Базални и струпващи енергийни разходи

Средният, некоректиран разход на енергия в покой (REE) в kJ/ден, оценен чрез индиректна калориметрия, е по-висок в NOR, отколкото при пациентите с SA (Таблица 6). След корекция за FFM, FM, възраст и пол в еднопосочен ANCOVA анализ, етническата разлика е отслабена и вече не е значима (p = 0,51), с коригирани средни (SEM) стойности от 7155 (121) kJ/ден при NOR и 6954 (239) kJ/ден при пациенти с SA.

REE корелира силно с основното окисление на мазнините (rs = 0,48, p = 0,002 при NOR и 0,64, p = 0,014 при пациенти с SA), но не и с основното окисление на глюкозата (rs = −0,06, p = 0,73 и −0,10, p = 0.75, съответно) или неоксидативен метаболизъм на глюкоза (rs = −0.16, p = 0.36 и rs = 0.40, p = 0.16), въпреки че SAs показват по-силна корелация между REE и неоксидативния метаболизъм на глюкозата, отколкото групата NOR.

Положителната корелация между REE и EGPbasal има тенденция да бъде по-силна при SA (rs = 0,53, p = 0,051), в сравнение с NOR субектите (rs = −0,18, p = 0,28). Корелацията между EEclamp и EGPclamp също е по-силна при SA (rs = 0,50, p = 0,082), отколкото при NOR субекти (rs = −0,06, p = 0,74). Разходите за енергия са се увеличили значително по време на затягане (EEclamp) при пациентите с NOR (p = 0,003), но не и при пациентите с SA (p = 0,28). Коефициентът на дишане (RQ) се е увеличил значително от базалната до стойността на скобата както при NOR (p 2 H2] глюкоза като индикатор, циклирането на Кори е включено в оценката на общото изхвърляне на глюкоза и е доказано, че се е увеличило с 25% в T2D в общо [27]. Възможно е нарастването на неоксидативния метаболизъм на глюкозата в SA до голяма степен да съответства на повишено циклиране на Кори поради наличието на субстрат чрез хипергликемия в тъканите, с производство на млечна киселина в мускулите или други тъкани чрез анаеробна гликолиза, след това се транспортира обратно до черния дроб и се използва повторно като субстрат в глюконеогенезата, създавайки порочен кръг.

Данните в това проучване са изходни резултати от интервенционно проучване за витамин D. Следователно беше от интерес да се търсят връзки между изходните нива на 25-хидроксивитамин D и мерките за инсулинова чувствителност и секреция на инсулин. Открихме значително по-ниски средни нива на 25-хидроксивитамин D в групата на SA. Могат ли разликите в състоянието на витамин D да обяснят някои от етническите различия в метаболизма на глюкозата? Няколко епидемиологични проучвания показаха през последните години връзка между витамин D и диабет [28], [29], метаболитния синдром [28], инсулинова резистентност [30], [31], а някои проучвания и със секрецията на инсулин [32] . Въпреки това, в повечето от публикуваните проучвания, които отчитат значителни асоциации или ефект от намеса на витамин D, основните крайни точки са сурогатни маркери, базирани на стойностите на кръвта на гладно, като индексите HOMA [28], [33], [34] . Няколко проучвания, използващи по-сложни методи, като OGTT, IVGTT или скоби, обикновено не могат да покажат подобни значими връзки [35] - [39]. Не открихме никаква връзка между нивата на 25-хидроксивитамин D и TGD или AIRg. Следователно все още остава въпросът дали има истинска и причинно-следствена връзка между витамин D и диабет и трябва да изчакаме резултати от рандомизирани, контролирани проучвания.