Джефри Д. Ковингтън

1 Център за биомедицински изследвания в Пенингтън, Лаборатория по човешка физиология, 6400 Perkins Road, Baton Rouge, LA 70808

2 Център за здравни науки на държавния университет в Луизиана, Медицинско училище, ул. Боливар 433, Ню Орлиънс, LA 70112

Джордж А. Брей

1 Pennington Biomedical Research Center, Laboratory of Human Physiology, 6400 Perkins Road, Baton Rouge, LA 70808

Лийн М. Редман

1 Център за биомедицински изследвания в Пенингтън, Лаборатория по човешка физиология, 6400 Perkins Road, Baton Rouge, LA 70808

Дарси Л. Йохансен

1 Център за биомедицински изследвания в Пенингтън, Лаборатория по човешка физиология, 6400 Perkins Road, Baton Rouge, LA 70808

Ерик Равусин

1 Център за биомедицински изследвания в Пенингтън, Лаборатория по човешка физиология, 6400 Perkins Road, Baton Rouge, LA 70808

Резюме

Обективен

Диабетната нефропатия се характеризира в началото си с гломерулна хиперфилтрация. Липсват проспективни проучвания при хора, измерващи скоростта на филтриране с увеличаване на теглото. Изследвахме бъбречна филтрация след наддаване на тегло, предизвикано от прехранване.

Дизайн

Осем седмици на прехранване (40% над енергийните нужди; 44% мазнини, 15% протеини и 41% въглехидрати), както и шестмесечно проследяване след интервенцията за прехранване.

Субекти

Тридесет и пет участника (възраст: 26,7 ± 5,3 години; ИТМ: 25,5 ± 2,2 kg/m 2; 29m/6f).

Измервания

Скорост на креатининов клирънс (Ccr) от 24-часово събиране на урина, прогнозна скорост на гломерулна филтрация (eGFR) от модифицирането на диетата при бъбречно заболяване (MDRD), инсулинова чувствителност/скорост на изхвърляне на глюкоза (GDR) от евгликемично-хиперинсулинемична скоба, компоненти от основни метаболитни панели и серумни липидни панели

Резултати

Както eGFR, така и Ccr се увеличават с прехранване (p = 0,04) и серумни липиди (всички p Ключови думи: Скорост на гломерулна филтрация, краен стадий на бъбречно заболяване, диабет тип 2, инсулинова резистентност

Въведение

Диабетната нефропатия е най-честата причина за краен стадий на бъбречно заболяване 1 в САЩ, което води до намалено качество на живот 2 и засяга пациенти с неконтролиран диабет тип 1 3 и тип 2 диабет 4. В ранните години на диабет 5 диабетната нефропатия се характеризира с бъбречна хиперфилтрация. С напредването на продължителността на диабета това в крайна сметка води до грубо намаляване на скоростта на гломерулна филтрация (GFR) 6 и повишена албуминурия 7. Няколко проучвания свързват развитието на диабетна нефропатия с дисгликемия 8, липотоксичност 9 и оксидативно увреждане 10, което също се предполага, че се влошава, когато е придружено с хиперфилтрация 11, 12 .

Епидемиологичните проучвания, както и проучванията върху мишки предполагат, че характеристиките на обезогенната среда, като диета с високо съдържание на мазнини 13, 14, излишък на калории 15 и диети с високо съдържание на фруктоза 16 водят до развитие на бъбречна хиперфилтрация. Въпреки това, малко проучвания са изследвали проспективно промените в бъбречните параметри при хора по време на периоди на излишък на калории. Следователно, ние изследвахме измерванията на бъбречната функция заедно с факторите, допринасящи за дисгликемия и липотоксичност в отговор на 8-седмичен хиперкалоричен (40 процента калориен излишък) при 35 доброволци.

Методи

Набрахме 35 участници (29 мъже, 6 жени; 20 кавказки, 14 афроамериканци и още 1 раса; възраст: 26,7 ± 5,3 години; индекс на телесна маса (ИТМ): 25,5 ± 2,2 kg/m 2) в нашето проучване за прехранване. Всички участници предоставиха информирано съгласие. Параметрите на изследването бяха одобрени от Институционалния съвет за преглед и последваха Декларацията от Хелзинки. Нашето проучване е регистрирано на клиничен триал.гов (идентификатор на клиничен триал.гов:> NCT01672632).

Аспектите на основния протокол за проучване са съобщени по-рано 23, 24. Накратко, участниците са претърпели същите клинични процедури на изходно ниво и след 8 седмици на прехранване. Участниците консумираха диета с 44% мазнини, 15% протеини и 41% въглехидрати, където общият дневен прием се равняваше на 140% от нормалния им калориен прием, за да се поддържа телесно тегло. Скоростта на изхвърляне на глюкозата (GDR) беше определена с помощта на евгликемично-хиперинсулинемична скоба с инфузия на ниска доза инсулин от 10mU/min/m 2 и коригирана за маса без мазнини (FFM) +17,7, както е описано по-горе 25. Измерванията на серума и урината се оценяват чрез ензимен анализ на Beckman Coulter DXC 600 (Beckman Coulter, Brea, CA). Съставът на тялото беше оценен чрез двойна рентгенова абсорбциометрия (DXA, QDR 4500A; Hologics, Bedford, MA). Общата телесна вода се анализира с двойно маркирана вода, както е описано по-рано 26 .

Шест месеца след 8 седмици на прехранване, 26 участници (21 мъже, 5 жени; 14 кавказци, 11 афроамериканци и 1 друга раса) взеха участие в шестмесечно проследяване с DXA, извършен за оценка на телесния състав, кръв на гладно събиране и кръвно налягане. Оценената скорост на гломерулна филтрация (eGFR) беше оценена с помощта на формула 27 за модифициране на диетата при бъбречна болест (MDRD), а скоростта на креатининовия клирънс (Ccr) беше оценена чрез разделяне на продукта от скоростта на потока на урината и креатинина в урината на серумния креатинин.

Статистически анализ

Данните бяха анализирани с помощта на GraphPad Prism Software, версия 6.0 (GraphPad Software, La Jolla, CA). Използвани са сдвоени t-тестове между времевите точки, а коефициентът на корелация на Pearson r е използван за оценка на корелацията между промените в GDR и Ccr. Стойността на р от ≤ 0,05 се счита за статистически значима. Графичните данни са представени като средна стойност ± SEM.

Резултати

Прехранването води до увеличаване на теглото (6,9 ± 2,0 kg), процента мазнини, маса на мазнини (FM) и маса без мазнини (FFM, всички p Таблица 1), като съотношението на общия холестерол към HDL се увеличава (p = 0,007 ) и съотношението на намаляващия HDL към LDL (p = 0,03). След прехранване относителната промяна в Ccr корелира положително с промяната в инсулиновата чувствителност (GDR, Pearson r = 0,39, p = 0,02, фигура 1). Глюкозата в серума не се променя при прекомерно хранене (р = 0,98) и не се откриват нива на глюкоза в урината.

прехранване

A) Степента на изхвърляне на глюкозата (GDR) намалява значително с 8 седмици прекомерно хранене (p = 0,003). Б) Скоростта на изчистване на креатин (Ccr) се увеличава значително с 8 седмици на прехранване (p = 0,04). В) Промяната в GDR е положително свързана с процентната промяна спрямо изходното ниво в Ccr (r = 0,39, p = 0,02). Графиките представляват средна стойност ± SEM и корелацията се оценява от коефициента на корелация на Pearson r.

маса 1

Атропометрични, серумни и пикочни мерки от преди до след прехранване и на шест месеца след прехранване.

BaselinePost-Overfeedingp valueMonth 6 Follow-Upp valueep valueСредно ± SD Средно ± SD Средно ± SDBL-M6PO-M6
Тегло (кг)80,0 ± 10,286,9 ± 10,6 2)100,8 ± 18,6104,3 ± 21,30,0494,5 ± 14,00,390,01
Ccr (mg/ml)0,08 ± 0,030,09 ± 0,030,04------
Обща телесна вода, средно (kg)44,3 ± 7,945,9 ± 7,5
Серумен албумин (g/dL)4,4 ± 0,24,3 ± 0,30,0064,3 ± 0,30,010,56
Серумен креатинин (mg/dL)0,95 ± 0,180,92 ± 0,180,071,00 ± 0,180,400,02
Серумна пикочна киселина (mg/dL)5,31 ± 1,065,60 ± 1,360,095,15 ± 1,040,970.10
Серумен калий (mmol/L)4,22 ± 0,274,26 ± 0,270,494,08 ± 0,220,060,005
Серумна глюкоза (mg/dL)91,6 ± 7,491,7 ± 9,20,9892,7 ± 7,60,360,14
Средно артериално налягане (mmHg)84,5 ± 5,286,5 ± 4,40,0386,0 ± 7,20,190,59
Общ холестерол (mg/dL)174,8 ± 21,9195,6 ± 30,0 2, 17 само 4 индивида са изпълнили този критерий с прехранване. Фактът, че повечето от тези индивиди не са достигнали клиничната дефиниция за бъбречна хиперфилтрация, може да се обясни с факта, че нашите доброволци са били млади, здрави и нормогликемични в началото. Спекулираме, че излишният калориен прием може да участва в появата на бъбречна хиперфилтрация като компенсаторен механизъм за поддържане на глюкозната хомеостаза.

Този компенсаторен механизъм на хиперфилтрация обаче може да не успее да се справи с хроничния калориен излишък, като в крайна сметка уврежда бъбреците. По време на шестмесечното ни проследяване видяхме поддържани по-високи нива на серумни триглицериди, намален HDL холестерол под изходното ниво и увеличаване на съотношението на общия холестерол към HDL в сравнение с изходното ниво. По същия начин, серумните нива на креатинин са по-високи, а серумните нива на калий са по-ниски от непосредствено след условията след прехранване. Това наблюдение може да отразява повишена симпатикова активност или повишена активност на ренин-ангиотензин-алдостероновата система, което би повлияло на бъбречната функция. Тъй като излишъкът от циркулиращи липиди и повишено кръвно налягане, настъпили през 8-те седмици на прехранване, могат да допринесат за бъбречно увреждане 21, 22, хиперфилтрацията при продължителен калориен излишък може да доведе до бъбречно увреждане и в крайна сметка да намали бъбречната функция. Тези спекулации обаче изискват допълнителни проучвания.

В заключение показахме, че очакваната скорост на гломерулна филтрация се увеличава с 8 седмици на прехранване. Корелацията между увеличаването на креатининовия клирънс и промените в инсулиновата чувствителност може да предполага, че хиперфилтрацията представлява компенсаторен механизъм за поддържане на глюкозната хомеостаза с калориен излишък. Въпреки това, повишаване на серумните липиди и повишаване на кръвното налягане, които са наблюдавани при прекомерно хранене, могат да допринесат за намаляване на бъбречната функция, както се наблюдава при дълготраен неконтролиран диабет.