Angelo DelParigi, Matthias Tschöp, Mark L. Heiman, Arline D. Salbe, Barbora Vozarova, Susan M. Sell, Joy C. Bunt, P. Antonio Tataranni, Ghrelin с висока циркулация: потенциална причина за хиперфагия и затлъстяване при синдрома на Прадер-Вили, Списание за клинична ендокринология и метаболизъм, том 87, брой 12, 1 декември 2002 г., страници 5461–5464, https://doi.org/10.1210/jc.2002-020871

грелин

Резюме

Синдромът на Prader-Willi (PWS) е генетично заболяване, срещащо се при 1 от 10 000–16 000 живородени деца и се характеризира с прекомерен апетит с прогресивно масивно затлъстяване, както и с нисък ръст и умствена изостаналост. Повечето пациенти имат дефицит на GH и хипогонадотропен хипогонадизъм. Причините за хиперфагията и анормалната секреция на GH са неизвестни. За да определим дали грелинът, нов секретагог на GH с орексигенни свойства, е повишен в PWS, измерихме концентрацията на грелин в плазмата на гладно; състав на тялото (рентгенова абсорбциометрия с двойна енергия); и субективни оценки на глада (визуална аналогова скала) при седем субекта (6 мъже и 1 жена; възраст, 26 ± 7 години; телесни мазнини, 39 ± 11%, средно ± sd) с PWS (диагноза потвърдена от генетичен тест) и 30 здрави субекти (референтна популация, 15 мъже и 15 жени; възраст 32 ± 7 години; телесни мазнини, 36 ± 11%) гладуват през нощта. Всички субекти са с тегло стабилно поне 6 месеца преди допускане до проучването. Средната плазмена концентрация на грелин е била по-висока при PWS, отколкото в референтната популация (307 ± 164 срещу. 109 ± 24 fmol/ml; P

Наскоро показахме, че новият хормон грелин, който се секретира предимно от стомаха, предизвиква затлъстяване, като увеличава приема на храна и намалява използването на мазнини при гризачи, ефект, който е независим от способността на хормона да стимулира секрецията на GH (8, 9 ). Интрацеребровентрикуларното приложение на грелин антисерум намалява приема на храна при гризачи, което показва централна роля на ендогенния грелин в контрола на енергийния баланс (8). Концентрацията на грелин в плазмата се увеличава преди всяко хранене и намалява след прием на хранителни вещества (10, 11), което предполага роля в започването на хранене. Плазмените нива на грелин също са по-ниски при затлъстели в сравнение с слаби индивиди (12), което предполага, че както острите, така и хроничните промени в енергийния баланс засягат циркулиращите концентрации на грелин. Периферното приложение на грелин в дози, близки до физиологичния диапазон, увеличава апетита и приема на храна при хората (13, 14), което показва, че грелинът е периферен сигнал към мозъка за стимулиране на приема на храна.

Ние предположихме, че тъй като грелинът влияе на апетита и секрецията на GH, и двете от които са ненормални при PWS, в това състояние може да присъства нарушена секреция на грелин. Тук докладваме, че плазмените концентрации на грелин на гладно са били по-високи при PWS в сравнение със здравите контроли.

Предмети и методи

Всички субекти бяха участници в проучвания на патогенезата на затлъстяването в Клиничния отдел за диабет и хранене на Националния здравен институт (Финикс, Аризона). Субектите с PWS също са били участници в изследване на невроанатомичните корелати на глада, вкуса и засищането (15). Някои данни от референтната популация (15 мъже и 15 жени; възраст 32 ± 7 години; телесни мазнини 36 ± 11%) са публикувани преди това (12, 16). Група от пет контролни субекта (4 мъже и 1 жена; възраст, 33 ± 7 години; телесни мазнини, 28 ± 7%), които са били подложени на продължително гладуване (17), също са били разгледани за някои анализи. Освен PWS, пациентите са здрави и не приемат никакви лекарства, както се определя от медицинската история, физическия преглед и лабораторните скринингови тестове. Сред пациентите с PWS (Таблица 1) субект 3 приема тестостерон ципионат (200 mg/месец) до 14 дни преди постъпване, а субект 4 приема рекомбинантен GH (2,55 mg/ден) до 19 месеца преди приема. Всички субекти са с тегло стабилно поне 6 месеца преди постъпване.

Характеристики на седем възрастни индивида с PWS

Предмет . Пол. Възраст (г). Тегло (кг). Височина (см). Телесни мазнини (%) . Грелин (fmol/ml). Генетичен тест .
1 М 27 49 152 19. 616 Анализ на метилиране
2 М 32 62 165 36 367 РИБА
3 М 18. 90 178 39 360 РИБА
4 М 19. 81 170 47 297 РИБА
5 М 38 65 149 48 196 Анализ на метилиране
6 М 27 70 156 33 181 Анализ на метилиране
7 F 20. 87 156 52 133 HRCA
Средно ± sd 25,9 ± 7,4 71,9 ± 14,7 161 ± 10 39 ± 11 307 ± 164
Предмет . Пол. Възраст (г). Тегло (кг). Височина (см). Телесни мазнини (%) . Грелин (fmol/ml). Генетичен тест .
1 М 27 49 152 19. 616 Анализ на метилиране
2 М 32 62 165 36 367 РИБА
3 М 18. 90 178 39 360 РИБА
4 М 19. 81 170 47 297 РИБА
5 М 38 65 149 48 196 Анализ на метилиране
6 М 27 70 156 33 181 Анализ на метилиране
7 F 20. 87 156 52 133 HRCA
Средно ± sd 25,9 ± 7,4 71,9 ± 14,7 161 ± 10 39 ± 11 307 ± 164

М, мъжки; F, женски; FISH, флуоресценция in situ хибридизация; HRCA, хромозомен анализ с висока разделителна способност.

Характеристики на седем възрастни индивида с PWS

Предмет . Пол. Възраст (г). Тегло (кг). Височина (см). Телесни мазнини (%) . Грелин (fmol/ml). Генетичен тест .
1 М 27 49 152 19. 616 Анализ на метилиране
2 М 32 62 165 36 367 РИБА
3 М 18. 90 178 39 360 РИБА
4 М 19. 81 170 47 297 РИБА
5 М 38 65 149 48 196 Анализ на метилиране
6 М 27 70 156 33 181 Анализ на метилиране
7 F 20. 87 156 52 133 HRCA
Средно ± sd 25,9 ± 7,4 71,9 ± 14,7 161 ± 10 39 ± 11 307 ± 164
Предмет . Пол. Възраст (г). Тегло (кг). Височина (см). Телесни мазнини (%) . Грелин (fmol/ml). Генетичен тест .
1 М 27 49 152 19. 616 Анализ на метилиране
2 М 32 62 165 36 367 РИБА
3 М 18. 90 178 39 360 РИБА
4 М 19. 81 170 47 297 РИБА
5 М 38 65 149 48 196 Анализ на метилиране
6 М 27 70 156 33 181 Анализ на метилиране
7 F 20. 87 156 52 133 HRCA
Средно ± sd 25,9 ± 7,4 71,9 ± 14,7 161 ± 10 39 ± 11 307 ± 164

М, мъжки; F, женски; FISH, флуоресценция in situ хибридизация; HRCA, хромозомен анализ с висока разделителна способност.

Диагнозата на PWS е потвърдена с генетичен тест преди постъпване. Диабетът е изключен чрез орален тест за толерантност към глюкоза (18). Жените са изследвани във фоликуларната фаза на менструалния им цикъл. Протоколът беше одобрен от Институционалните съвети за преглед на Националния институт по диабет и храносмилателни и бъбречни заболявания и Индийската здравна служба и всички субекти дадоха писмено съгласие преди участие. Екип от независими консултанти (т.е. психиатри и психолози, които не са пряко свързани с проучването) оценява всеки субект с PWS, за да оцени нивото на компетентност, за да разбере всички експериментални процедури и да предостави информирано съгласие. Също така, преди да дадат съгласието си, хората с PWS са гледали видеокасета, описваща основните процедури на изследването.

Плазмените концентрации на глюкоза се определят по метода на глюкозната оксидаза (Beckman Instruments, Fullerton, CA). Концентрациите на грелин в плазмата се определят, като се използва RIA на пазара (Phoenix Pharmaceuticals, Inc., Mountain View, CA), както е описано по-рано (12). Поради високата концентрация на грелин при пациенти с PWS, грелинът е измерван при няколко разреждания между 1: 1 и 1:20, за да се гарантира валидността и възпроизводимостта на измерванията. Средната линейност на тези проби е между 80% и 143% за разреждания от 1: 5 и 1:10. Окончателните измервания на всички проби в един анализ бяха извършени въз основа на разреждане 1: 7, което се очакваше да генерира концентрации, близки до ED50 (57,6 fmol/ml) на RIA.

Статистическите анализи бяха проведени с помощта на процедурите на SAS Institute (Cary, NY). Резултатите са дадени като средно ± sd, освен ако не е посочено друго. Разликите между индивиди с PWS и референтна популация бяха тествани с помощта на общ линеен регресионен анализ с корекция за процент телесни мазнини. Връзката на плазмената концентрация на грелин с субективните оценки на глада е оценена чрез анализ на корелационния анализ на Spearman. Промените в плазмените концентрации на грелин в отговор на храненето са тествани от ANOVA за повтарящи се мерки.

Резултати

Характеристиките на седемте субекта с PWS са представени в таблица 1. Концентрациите на грелин на гладно са отрицателно корелирани с адипозия както при индивиди с PWS (r = -0,81; P = 0,027), така и в референтната популация (r = -0,49; P = 0,006; Фиг. 1, отгоре). Средната концентрация на грелин на гладно в плазмата е по-висока при лица с PWS в сравнение с референтната популация (307 ± 164 срещу 109 ± 24 fmol/ml; P Фиг. 1, отдолу). Намерихме предполагаеми доказателства за положителна корелация между концентрацията на грелин на гладно и субективните оценки на глада (фиг. 2). При лица с PWS средната плазмена концентрация на грелин не се различава преди и след поглъщането на 2 ml и засищащо количество от същото течно хранене (концентрации на грелин: 307 ± 164 срещу 306 ± 205 срещу 260 ± 134 fmol/ml, съответно; P = 0,56, ANOVA за повтарящи се мерки). Глюкозата и инсулинът показват очакваното повишаване след хранене (глюкоза, 4,8 ± 0,3 срещу 4,9 ± 0,4 срещу 6,6 ± 0,7 mmol/литър; инсулин, 2,3 ± 2,1 срещу 2,4 ± 2,2 срещу 30,6 ± 29,7 mU/ml; и двете P 20 ), вероятно е гените на PWS да регулират експресията на други гени в други локуси, които представляват истинските генетични пътища, които са в основата на фенотипните характеристики на PWS. Сигнализирането на Грелин може да представлява един от тези пътища.

Не се съобщава, че плазмените нива на грелин са повишени при лица с дефицит на GH и заместващата терапия с GH за 1 година не променя нивата на циркулиращ грелин (21), което показва, че механизмът за обратна връзка с GH-грелин е малко вероятно да обясни нашите констатации. Сред известните физиологични регулатори на секрецията на грелин, манипулациите на макронутриенти с диетата (22) и острото ограничаване на енергията (23) също са малко вероятни обяснения на нашите констатации, тъй като субектите с PWS в това проучване са били на диета за поддържане на теглото за поне 3 d преди изпитване, но все пак имаше дори по-високи нива на грелин от индивидите, които бяха на гладно 36 часа. Интересното е, че съобщеното по-рано намаляване на циркулиращия грелин след хранене (10, 11) не е наблюдавано при субектите с PWS в това проучване. Доказано е, че ваготомията значително увеличава плазмените нива на грелин (22). Съобщава се, че секрецията на панкреатичен полипептид, разпознат маркер на парасимпатиковата нервна система към органите на спланхата в отговор на хранене, има недостиг на PWS (24), което предполага, че по-нататъшното изследване на ролята на автономната нервна система при регулирането оправдана е грелинемия.

Плазмените концентрации на грелин в същия диапазон като тези на субектите с PWS в това проучване са наблюдавани преди това в кахектични състояния, свързани с анорексия (25, 26) и хронична сърдечна недостатъчност (27). Въпреки че някои от пациентите с PWS в настоящото проучване успешно поддържат телесно тегло под клиничната дефиниция за затлъстяване, данните за телесния състав не показват кахексия при тази група хора. И накрая, отрицателната корелация между грелин и затлъстяване, съобщена по-рано от нас и други, също се наблюдава сред лица с PWS. Това предполага, че въпреки че PWS произвежда промяна вдясно във връзката между грелин и затлъстяване, това генетично състояние не отменя физиологичния механизъм, който кара грелин да бъде по-нисък при затлъстели, отколкото при слаби индивиди.

Ние съобщаваме за положителна връзка между плазмения грелин и субективните оценки на глада, което е в съответствие с орексигенните свойства на хормона. Въпреки това трябва да се внимава при тълкуването на тези резултати, тъй като доколкото ни е известно, визуалните аналогови скали за оценка на глада не са валидирани при лица с PWS.

В обобщение, ние предоставяме първите доказателства [докато подготвяхме този ръкопис, разбрахме, че подобни констатации са получени от д-р DE Cummings и колеги в отделна група от 18 субекта на PWS (28)], че грелинът, нов орексигенен хормон, е повишен при пациенти с PWS. Нашите данни са в съответствие с хипотезата, че грелинът е физиологичен регулатор на апетита при хората и предполагат, че високите нива на грелин могат да бъдат отговорни, поне отчасти, за хиперфагията, наблюдавана при PWS. Доказателството за тази хипотеза ще изисква интервенционни проучвания с използване на агенти, които блокират секрецията и/или действието на грелин и техния ефект върху приема на храна.

Благодарим на д-р. D. E. Cummings, J. Caro, P. Burn, D. Johnson и C. Bogardus за критичен преглед и полезни съвети; C. Massengill и медицинският персонал за професионални грижи за доброволците; Д-р. A. Farley, S. Markman и K. Irvine за експертна помощ при съгласието на доброволците; и Асоциацията за синдром на Prader-Willi (PWSA-USA) и нейната глава в Аризона за помощ при набирането на доброволци и обучението на персонала на клиничния изследователски център. Ние сме особено задължени на нашите приятели с PWS и техните родители и болногледачи за това, че сме толкова прекрасни партньори в това търсене.