Субекти

Резюме

Обективен:

Целта е да се изследват съдовите и метаболитните ефекти на мастната тъкан от инфузия на адреналин in vivo при пациенти със и без захарен диабет тип 2 (T2DM).

ефекти

Дизайн:

Проучване за клинична интервенция с 1-часова интравенозна инфузия на адреналин.

Теми:

Изследвани са осем мъже с наднормено тегло с T2DM и осем мъже, които не отговарят на T2DM, отговарящи на теглото, преди, по време и след 1-часова интравенозна инфузия на адреналин. Кръвният поток на мастната тъкан (ATBF) се определя чрез техника за измиване на 133 ксенона и микросъдовият обем в мастната тъкан се изследва чрез ултразвуково изображение с контрастно усилване. Потоците на мастна тъкан на глицерол, неестерифицирани мастни киселини (NEFA), триацилглицерол и глюкоза бяха измерени по принципа на Fick след катеризиране на радиална артерия и вена, дренираща коремната, подкожната мастна тъкан.

Резултати:

ATBF се е увеличил по подобен начин и в двете групи по време на вливането на адреналин. Един час след адреналин, ATBF все още е повишен при пациенти с наднормено тегло T2DM. Адреналинът увеличава обема на микросъдовете при пациенти без T2DM, докато този отговор е бил нарушен при пациенти с наднормено тегло T2DM. Индуцираното от адреналин увеличение на липолизата е сходно и в двете групи, но изходът на NEFA от мастната тъкан се забавя при пациенти с наднормено тегло с T2DM. Поглъщането на глюкоза в мастната тъкан се увеличава при лица, които не са T2DM по време на инфузия на адреналин, но е непроменено при пациенти с наднормено тегло T2DM. Това води до забавено излишно освобождаване на NEFA от мастната тъкан при пациенти с наднормено тегло с T2DM след спиране на инфузията на адреналин.

Заключение:

Капилярите в мастната тъкан се набират от адреналин при лица, които не са T2DM; този отговор обаче е нарушен при пациенти с наднормено тегло с T2DM. NEFA, освободен в мастната тъкан по време на стимулация на адреналина, е недостатъчно реестерифициран на място при пациенти с наднормено тегло с T2DM, вероятно поради повишен ATBF след вливане на адреналин и неспособност да се увеличи усвояването на глюкозата в мастната тъкан.

Въведение

Кръвният поток на мастната тъкан (ATBF) има основна роля в регулирането на метаболизма на мастната тъкан. При здрави индивиди ATBF се увеличава, когато липидът се мобилизира от тъканта, например по време на продължително физическо натоварване 1, 2, както и при състояния, при които липидът се отлага в тъканта, например след хранене. 3, 4, 5 И в двете ситуации симпато-адренергичната активност е един от механизмите, който помага да се предизвика вазодилатация. 6, 7 По време на липидната мобилизация вазодилатацията улеснява освобождаването на мастните киселини от тъканта, като увеличава доставката на албумин в тъканта и по този начин позволява на неразтворимите във вода мастни киселини да бъдат отстранени от кръвта. По време на отлагането на липиди, вазодилатацията спомага за увеличаване на доставката на богати на триацилглицерол (TAG) липопротеини за хидролиза и засилено отлагане на липиди в тъканта. 8, 9 Въпреки това, динамиката на промените в ATBF е намалена при затлъстяване и особено при пациенти със захарен диабет тип 2 (T2DM), 10, 11 и е доказано, че промените в ATBF след хранене са тясно свързани с инсулиновата чувствителност. 12, 13

Наскоро показахме, че в коремната, подкожната мастна тъкан на здрави индивиди с нормално тегло се набират капиляри и се увеличава обемът на микросъдовете в отговор на натоварване с глюкоза през устата. 14 Капилярното набиране излага на субстрат повече от свързаната с капилярите липопротеинова липаза. От това следва, че капилярното набиране може да има ключова роля в регулирането на липидния метаболизъм след хранене. В друго скорошно проучване показахме, че индуцираното от глюкоза капилярно набиране е нарушено при пациенти с T2DM. 15 Дали капилярното набиране се извършва и в мастната тъкан по време на липидната мобилизация е неизвестно. Следователно целта на проучването е да се изследват съдовите и метаболитните ефекти на мастната тъкан при инфузия на адреналин във физиологични количества при лица с наднормено тегло с T2DM и при съпоставени с теглото не-T2DM контролни субекти.

Предмети и методи

Субекти

В проучването бяха включени две групи. Една група се състоеше от осем пациенти с наднормено тегло при мъже с T2DM, които всички бяха лекувани с диета и перорални антидиабетни лекарства. Известната продължителност на диабета е 6,5 години (диапазон 2–20 години). Осем здрави мъжки субекти бяха съпоставени с наднормените лица с T2DM според възрастта, ръста, теглото и телесния състав (Таблица 1). Нито един от субектите не упражняваше редовно. Изследването е извършено съгласно „Декларацията от Хелзинки II“ и е одобрено от Научните етични комитети на столичния регион, Дания (проект № H-B-2009-044). Всички субекти са дали информирано съгласие за участие в проучването.

Експериментален протокол

Приблизително 2 седмици преди експерименталния ден субектите са сканирани чрез двуенергийна рентгенова абсорбциометрия, за да се определи чиста телесна маса и мастна маса (Lunar DPX-IQ, софтуерна версия 4.6c; Madison, WI, САЩ) (Таблица 1). Четиридесет и осем часа преди експеримента субектите избягвали тежки физически натоварвания. След пост през нощта от около 12 часа, по време на който субектите имаха право да пият само вода, участниците присъстваха в лабораторията в 0800 часа. При пациенти с наднормено тегло с T2DM антидиабетното лекарство е прекратено 24 часа преди началото на експеримента.

Направена е настройка за ултразвуково сканиране, както е обяснено подробно по-рано. 14 Накратко, тази настройка включваше ултразвуков преобразувател с линейна решетка L9–3MHz, разположен хоризонтално от дясната страна на корема на 5 см над илиачния гребен в средната аксиална линия. Ултразвуковият преобразувател беше фиксиран, за да се предотврати изместването, както и всяко натиск на преобразувателя върху подлежащата тъкан, и беше гарантирано, че субектът не променя положението на тялото по време на измерванията.

Ултразвуков скенер iU22 (Phillips Medical Systems, Bothell, WA, USA) е настроен да работи в контрастен хармоничен режим и с механичен индекс 0,06, като дълбочината е 3 cm, и фокусът и усилването са оптимизирани в началото на експеримента и се поддържа постоянно през цялото време.

Ултразвуков гел беше приложен либерално и беше получено първоначално измерване на изходното ниво, като се използва болус от 1,5 ml ултразвуково контрастно вещество (SonoVue, Bracco S.p.A, Милано, Италия), който се инжектира интравенозно, последвано от незабавно промиване на 10 ml изотоничен натриев хлорид. 14.

Изображенията в B-режим са създадени от широколентови спектри на акустични честоти от 3–9 MHz. Първите хармонични контрастни сигнали бяха получени при 8 MHz. Двадесет милисекундни изображения бяха заснети последователно в продължение на 2 минути след болус инжекции.

Експериментът се състоеше от изходен (пред-адреналинов) период от ~ 60 минути, където беше постигнато равновесие на инжектирания 133 ксенон, последвано от 60-минутна непрекъсната интравенозна инфузия на адреналин (0,15 nmol kg -1 телесно тегло мин -1) и 60 минути след спиране на вливането на адреналин (след адреналин). Стайната температура се поддържа на 24 ° C.

Засилените с контраст ултразвукови записи в мастната тъкан са предшествани от вземане на проби от коремна вена и радиална артерия и се правят непосредствено преди вливането на адреналин след 0 минути и отново на 30, 60 и 120 минути.

Анализ на изображения

Анализът на изображенията се извършва офлайн с помощта на софтуер за количествено определяне и анализ на ултразвук (QLAB версия 8, Phillips Medical Systems). Анализът се състои от изследване на област от интерес за всеки запис в коремната, подкожна мастна тъкан. В интересуващ регион относителният микроваскуларен обем в тъканта се определя като средна интензивност на сигнала в децибели по време на първата фаза на платото след изваждане на средната интензивност на сигнала, регистрирана непосредствено преди инжектирането на контрастния болус. 14.

Анализ на кръвта

Концентрациите на неестерифицирани мастни киселини в плазмата (NEFA) се измерват в артериална и венозна кръв в дубликати в хепаринизирана плазма с ензимни методи, като се използва тест тест Wako NEFA-C (TriChem Aps-interkemi, Копенхаген, Дания), в Beckman Coulter (Brea, Калифорния, САЩ) Synchron Cx Systems. TAG и глицеролът се измерват в артериална и венозна плазма в дубликати, като се използват TG-B, Triglycerides GPO Blanked Kit TG-B (Ramcon A/S, Birkeroed, Дания) и се определят на автоматичен анализатор (Hitachi 612 Automatic Analyzer; Roche, Basel, Швейцария). Артериалният плазмен адреналин се измерва в два екземпляра с комплект за изследване на адреналина Elisa (Labor Diagnostic Nord, Nordhorn, Германия) и се определя на Elisa четец Multiskan GO (Multiscan, Labsystem, Vienna, VA, USA). Проби за анализ на глюкоза и хематокрит в артериална и венозна кръв се вземат анаеробно в газонепроницаеми хепаринизирани спринцовки и се анализират незабавно в два екземпляра, използвайки ABL 725 (Radiometer, Копенхаген, Дания).

Изчисления

Нетните потоци на метаболит през коремната, подкожната мастна тъкан се изчисляват чрез умножаване на венозно-артериалната (продукция) или артерио-венозната (поглъщане) разлика в концентрациите на метаболит по подходящия кръвен или плазмен поток (цяла кръв за изчисленията на глюкоза и глицерол и плазмен поток за изчисленията на потоците на NEFA). Съотношението на освобождаване на NEFA/глицерол се изчислява от нетната продукция на NEFA и нето на глицерол.

статистически анализи

Те бяха извършени с GraphPad Prism версия 4 (GraphPad Software, Inc., CA, USA). Резултатите са представени като средна стойност ± s.e.m. Различията се оценяват по сдвоени т-тест и еднопосочен анализ на дисперсионния тест с Tukey след хок тест. P

Резултати

Съдови реакции

Коремна, подкожна ATBF

ATBF в пред-адреналиновия период е сходен при здравите индивиди и пациентите с наднормено тегло T2DM (Таблица 2). По време на вливането на адреналин, ATBF се увеличи значително и в двете групи и достигна своя връх на 60 минути (P Таблица 2 Коремен поток на подкожната мастна тъкан (ml min -1 • 100 g -1) и интензивността на ултразвуковия сигнал се променят от изходно ниво до плато от първа фаза в проценти (%) при осем пациенти с наднормено тегло с T2DM и осем пациенти с наднормено тегло, които не са с T2DM

Микроваскуларен обем на коремната, подкожната мастна тъкан

При пациенти с наднормено тегло, които не са T2DM, адреналинът индуцира увеличаване на обема на микросъдовете и това остава повишено по време на инфузията (P Таблица 3 Артериални концентрации на глицерол, NEFA, TAG, глюкоза и адреналин преди, по време и след 1-часова инфузия на адреналин при осем пациенти с наднормено тегло T2DM и осем пациенти с наднормено тегло, които не са T2DM

Артериалните концентрации на TAG са равни в двете групи и остават постоянни през целия експеримент.

По време на целия експеримент, концентрацията на артериална глюкоза е значително по-висока при пациенти с наднормено тегло с T2DM в сравнение с лица с наднормено тегло, които не са с T2DM. По време на вливането на адреналин, концентрацията на глюкоза в кръвта се е увеличила значително и в двете групи.

Подобни концентрации на артериален адреналин са открити в двете групи. По време на инфузията концентрациите са се увеличили ∼ 10 пъти в сравнение с концентрациите преди адреналин.

Разлики в концентрацията на мастната тъкан и потоци от метаболити

Нетният глицерол и нетният изход на NEFA се увеличават значително и в двете групи по време на вливането на адреналин (Таблица 4). Въпреки това, докато продукцията на глицерол нараства паралелно, има забавено нарастване на продукцията на NEFA при пациенти с наднормено тегло T2DM в сравнение с лица с наднормено тегло, които не са T2DM. След прекратяване на инфузията продукцията на глицерол и NEFA намалява до стойности под адреналина при пациенти с наднормено тегло, които не са с T2DM, но не и с пациенти с наднормено тегло T2DM. При тези последни субектите изходът на NEFA остава значително по-висок от стойността преди адреналина и също е по-висок от съпътстващата стойност при пациенти с наднормено тегло, които не са с T2DM.

Предварителните съотношения на освобождаване на NEFA/глицерол са сходни в двете групи. По време на вливането на адреналин, това съотношение първоначално намалява и в двете групи, но по-изразено при пациенти с наднормено тегло T2DM. След адреналин той се е увеличил до повече от 3 и в двете групи, но е бил с 25% по-висок при субектите с наднормено тегло T2DM, отколкото при пациентите с наднормено тегло, които не са T2DM. Тези промени обаче не достигат статистическа значимост, вероятно поради ниския брой субекти.

Не беше възможно да се демонстрира значително поглъщане на TAG по време на експериментите в нито една от обектните групи (данните не са показани).

Пред адреналин има значително поглъщане на глюкоза в подкожната, коремна мастна тъкан и в двете групи. По време на вливането на адреналин, усвояването на глюкоза се е увеличило значително при лица с наднормено тегло, които не са T2DM, но не и при пациенти с T2DM с наднормено тегло.

Дискусия

Основните открития на това проучване са:

По време на физиологичен стимулант на адреналин, коремната, подкожната мастна тъкан се увеличава микросъдовият обем при лица с наднормено тегло, които не са T2DM, но този отговор е нарушен при лица с наднормено тегло с T2DM.

Липолитичната скорост в коремната, подкожна мастна тъкан е сходна при лица с наднормено тегло, които не са с T2DM, и при пациенти с наднормено тегло T2DM, по време на физиологична инфузия на адреналин. Въпреки това, при пациенти с наднормено тегло с T2DM покачването на ATBF, както и освобождаването на NEFA се забавя и, за разлика от констатациите при наднормено тегло, лица без T2DM се поддържат в продължение на 60 минути след спиране на стимулацията на адреналина.

Стимулирането на адреналин води до увеличаване на усвояването на глюкоза в мастната тъкан при пациенти с наднормено тегло, които не са с T2DM, но не и с лица с наднормено тегло с T2DM.

Силата на нашето изследване е, че приложените експериментални техники позволяват директни подробни измервания на съдовите и метаболитните ефекти in vivo. Слабост на изследването е малкият брой експериментални субекти.

В скорошно проучване демонстрирахме, че капилярното набиране се извършва в мастната тъкан едновременно с увеличаване на ATBF по време на орално натоварване с глюкоза при здрави индивиди с нормално тегло. 14 Увеличението на ATBF и микросъдовия обем в коремната, подкожна мастна тъкан е нарушено при лица с наднормено тегло с T2DM при подобни експериментални условия в сравнение със здрави пациенти с наднормено тегло, които не са с T2DM. 15 По-рано установихме, че индуцираната от глюкозата вазодилатация в мастната тъкан се предизвиква главно чрез бета-адренергични механизми. 7 В съответствие с тези констатации сега показваме, че адреналинът увеличава както ATBF, така и капилярното набиране в коремната, подкожната мастна тъкан при пациенти с наднормено тегло, които не са T2DM. Освен това при пациенти с наднормено тегло с T2DM покачването на ATBF се забавя и увеличаването на обема на микросъдовата тъкан на мастната тъкан е нарушено.

В предишно проучване на субекти с наднормено тегло T2DM установихме, че тези субекти имат притъпено увеличение на ATBF по време на продължителни упражнения с умерена интензивност. В допълнение, способността за увеличаване на мобилизацията на NEFA е значително намалена, докато освобождаването на глицерол се увеличава в същата степен, както при здрави, слаби субекти. 11, 2 Обикновено се приема, че нетното освобождаване на глицерол от мастната тъкан е равно на липолитичната скорост в тъканта, въпреки че е доказано малко повторно поемане на глицерол. 26, 27 Следователно, съотношение на освобождаване на NEFA/глицерол 28 Въпреки това, преди това сме показали, че след тренировка NEFA се освобождава в излишък от мастна тъкан в сравнение с липолитичната скорост, както се вижда от съотношението на освобождаване на NEFA/глицерол по-високо от 3, 11, 2 Това показва, че или част от NEFA, освободена от липолиза по време на тренировка, може да бъде временно уловена вътреклетъчно, без да бъде повторно естерифицирана, или че непълна хидролиза на триглицеридите се извършва след тренировка. Подобен модел е открит в настоящия експеримент по време на инфузия на адреналин и в двете групи, въпреки че в по-голяма степен при пациенти с наднормено тегло T2DM.

След прекратяване на вливането на адреналин, липолитичната скорост е била потисната в мастната тъкан до стойности под пред-адреналина при субектите, които не са T2DM, но не и при пациентите с наднормено тегло T2DM. Потиснатата пост-адреналинова липолиза е в съответствие с предишните ни открития при здрави индивиди.20 Може да се спекулира, ако липсващото потискане при пациенти с наднормено тегло T2DM се дължи на намалена чувствителност към инсулиновия антилиполитичен ефект при тези пациенти. Алтернативно, при здрави индивиди намаляването на липолизата по време и след адреналина се дължи на десенсибилизация на бета-адренорецепторите, 35 но не и на α2-рецепторите, пораждащи забавен антилиполитичен ефект на адреналина. 36 Това явление може да бъде притъпено при пациенти с наднормено тегло T2DM. Това обаче ще изисква допълнителни експерименти за изясняване на тези хипотези.

Заключение

В коремната, подкожната мастна тъкан се набират капиляри в отговор на стимул за адреналин при лица с наднормено тегло, които не са с T2DM; този отговор обаче е нарушен при пациенти с наднормено тегло с T2DM. NEFA, освободен в мастната тъкан по време на стимулация на адреналина, след спиране на стимулацията е недостатъчно реестерифициран на място при пациенти с наднормено тегло с T2DM, вероятно поради продължително увеличаване на ATBF и нарушено увеличение на усвояването на глюкозата в мастната тъкан.