Втрата ваги зменшує надлишок тріацилгліцерину підшлункової залози, особливо при цукровому діабеті 2 типу

Анотація

МЕТА У цьому дослідженні встановлено, чи зменшення рівня триацилгліцерину підшлункової залози під час схуднення при цукровому діабеті 2 типу (T2DM) просто відображає жир у всьому тілі чи є специфічним для діабету та пов’язане з одночасним відновленням секреторної функції інсуліну.

ДИЗАЙН ДИЗАЙН І МЕТОДИ Особи, перелічені для шлункового шунтування, які мали T2DM або нормальну толерантність до глюкози (NGT) з урахуванням віку, ваги та статі, вивчали до та через 8 тижнів після операції. Кількісно визначали триацилгліцерин підшлункової залози та печінки за допомогою МРТ, що знаходиться в фазі, поза фазою. Також вимірювали відповідь першої фази інсуліну на поетапну внутрішньовенну інфузію глюкози, печінкову чутливість до інсуліну та глікемічну та інкретинову відповіді на напівтверду пробну їжу.

РЕЗУЛЬТАТИ Втрата ваги після операції була подібною (NGT: 12,8 ± 0,8% та T2DM: 13,6 ± 0,7%), як і зміна маси жиру (56,7 ± 3,3 до 45,4 ± 2,3 проти 56,6 ± 2,4 до 43,0 ± 2,4 кг). Триацилгліцерин підшлункової залози не змінився в NGT (5,1 ± 0,2 - 5,5 ± 0,4%), але зменшився у групі з T2DM (6,6 ± 0,5 - 5,4 ± 0,4%; Р = 0,007). Реакція інсуліну першої фази на поетапну внутрішньовенну інфузію глюкози не змінилася в NGT (0,24 [0,13–0,46] до 0,23 [0,19–0,37] нмоль ⋅ хв −1 ⋅ м −2), але нормалізувалася в T2DM (0,08 [−0,01 до Від –0,10] до 0,22 [0,07–0,30]) нмоль ⋅ хв −1 ⋅ м −2 на 8 тижні (Р = 0,005). Після шлункового шунтування не спостерігалося диференціального ефекту секреції інкретину, при цьому більш швидке всмоктування глюкози спричиняло еквівалентно посилену секрецію глюкагоноподібного пептиду 1 у двох групах.

ВИСНОВКИ Падіння внутрішньопанкреатичного триацилгліцерину при T2DM, яке відбувається під час схуднення, пов’язане з самим станом, а не зі зменшенням загального жиру в організмі.

Вступ

Цукровий діабет 2 типу (T2DM) досяг масштабів епідемії, вразивши 9,2% населення США і обійшовшись країні в 322 мільярди доларів у 2012 році (1). Загальновизнаний стан викликаний поєднанням інсулінорезистентності та секреторної недостатності інсуліну. Однак лише інсулінорезистентність не призводить до підвищення рівня глюкози в крові (2), і T2DM виникає лише тоді, коли гостра інсулінова відповідь β-клітин підшлункової залози стає неадекватною для контролю рівня глюкози в крові (3,4). Етіологічний процес, який лежить в основі цього, досі невизначений. Інгібування надлишком внутрішньоклітинних жирних кислот або їх метаболітів є потенційним механізмом (5–7). Раніше ми продемонстрували людям із СД2, що втрата ваги протягом 8 тижнів може нормалізувати гостру реакцію на інсулін та концентрацію внутрішньопанкреатичного триацилгліцерину (8). Нормоглікемія, що виникає в результаті, зберігається, за умови, що уникнути відновлення ваги (9). Ці спостереження підтвердили деякі аспекти гіпотези подвійного циклу етіології T2DM (10).

Залишається невизначеним, чи зміна внутрішньопанкреатичного триацилгліцерину є специфічним для самого діабету, чи просто відображає зменшення вмісту жиру в усьому тілі та може відбутися під час значної втрати ваги. Порівняння змін T2DM та нормальної толерантності до глюкози (NGT) під час схуднення може визначити ці зміни, характерні для відновлення секреторної здатності інсуліну. Досягнення еквівалентної дієтичної втрати ваги у осіб, які отримують НГТ, у яких немає мотивації потенційно повернути діабет до норми, було б складним завданням. Шлункове шунтування при ожирінні забезпечує надійну втрату ваги і дозволяє детально порівняти патофізіологічні зміни в групах з T2DM та NGT.

Основні зміни інкретинових гормонів відбуваються після операції шлункового шунтування (RYGB) Roux-en-Y, що потенційно може сприяти збільшенню секреції інсуліну, пов'язаного з їжею (11). Враховуючи субнормальну реакцію глюкагоноподібного пептиду 1 (GLP-1) на прийом їжі при T2DM (12), RYGB може чинити специфічний ефект при T2DM, який відрізняється від ефекту у пацієнтів без діабету. Деякі дослідження підтримали цю концепцію (13), хоча подібне відновлення нормоглікемії спостерігалося лише після обмеження калорій (14). Мало досліджень порівнювали вплив шлункового шунтування при T2DM та NGT на фізіологічну функцію інкретину та на незалежну від інкретину внутрішньовенну секрецію інсуліну через глюкозу.

Метою цього дослідження було перевірити гіпотези про те, що відновлення першофазної секреції інсуліну після операції RYGB супроводжуватиметься зменшенням рівня триацилгліцерину підшлункової залози, особливо при T2DM, і що післяопераційна зміна реакцій на інкретин-гормони не буде відрізнятися при T2DM та NGT . Оскільки зміна триацилгліцерину підшлункової залози повинна відображати експорт триацилгліцерину ЛПНЩ з печінки, також оцінювали вміст печінкового триацилгліцерину та печінкову чутливість.

Дизайн та методи дослідження

Учасники

Особи, перелічені для лапароскопічного RYGB, були ідентифіковані з двох регіональних центрів баріатричної хірургії. Особи з T2DM (n = 18) були набрані з діабетом тривалістю 2 (через обмеження сканера), HbA1c 14 одиниць/тиждень, попередньою операцією на кишечнику або лікуванням стероїдами, тіазолідиндіонами або аналогами GLP-1. 18 осіб з T2DM та 9 осіб з NGT були згруповані за віком та вагою (49,1 ± 1,6 проти 46,3 ± 2,1 року, 121,0 ± 3,0 проти 114,5 ± 5,0 кг; 11 жінок, 7 чоловіків проти 7 жінок, 2 чоловіки відповідно). NGT було підтверджено тестом на толерантність до глюкози, який проводився через 75 г. У двох суб'єктів було виявлено порушення толерантності до глюкози, і скринінг продовжували до досягнення запланованого розміру групи 9 НГТ. У групі з T2DM три особи проходили терапію інсуліном, а дев'ять - сульфонілсечовину при наборі.

Протокол дослідження був затверджений Комітетом з питань етики досліджень «Ньюкасл-апон-Тайн 1». Усі учасники надали письмову інформовану згоду.

Одна людина не перенесла операцію після базових досліджень через діагноз не пов’язаної з цим медичної проблеми.

Експериментальний протокол

Учасників з T2DM та учасників NGT вивчали безпосередньо перед операцією та через 8 тижнів після операції. Передопераційно всім учасникам пропонувалось дотримуватися гіпокалорійної (,200 1200 ккал) дієти протягом 7–10 днів. У кожен момент часу за допомогою МРТ вимірювали метаболічну реакцію та реакцію на інкретин на стандартний тест на їжу, першу фазу та максимальну секрецію інсуліну та вміст триацилгліцерину підшлункової залози та печінки. Учасників попросили припинити прийом метформіну та/або сульфонілсечовини принаймні за 72 год до першого дослідження або припинити прийом інсуліну принаймні за 24 год до цього, і всі після цього залишалися поза гіпоглікемічними препаратами. За 48 годин до кожного дослідження уникали інтенсивних фізичних навантажень та споживання алкоголю/кофеїну. Всі метаболічні дослідження проводили після 10-годинного голодування протягом ночі.

Хірургія

RYGB проводили лапароскопічно. Біліопанкреатична кінцівка на 50–70 см від дванадцятипалої кишки була анастомозована до шлункової торбинки на 30–50 мл. Потім було виміряно аліментарну кінцівку 100–150 см і проведено антимезентеріальну еюноеєюностомію в сторону. Двом пацієнтам із T2DM була проведена рукавна резекція шлунка замість RYGB через наявність значних внутрішньочеревних спайок і були виключені з аналізу інкретину.

Склад тіла та антропометрія

Склад тіла визначали за допомогою Bodystat1500 (Bodystat Ltd, Острів Мен, Великобританія). Окружність талії та стегон вимірювали за допомогою стандартної нечутливої рулетки, а висоту вимірювали за допомогою стадіометра одним спостерігачем (S.S.).

Тест на їжу

Кожне тестування проводили з учасником, напівлежачи під кутом 45 ° у ліжку, щоб уникнути зміни положення, що впливає на спорожнення шлунка. Базові зразки крові відбирали через -10 та 0 хв. Потім випробовуваних попросили споживати напівтверду їжу протягом 3 хв (10 г вівсяної каші Mornflake, 64 г цільного молока та 6 г акацієвого меду: 100 ккал, 57% вуглеводів, 28% жиру, 13% білка), розроблену відповідно до при очікуваному обсязі та послідовності дієти, споживаної через 1 тиждень після RYGB. Зразки для глюкагону, GLP-1 та шлунково-кишкового пептиду (GIP) брали в охолоджені пробірки ЕДТА, що містять трасилол. Всі зразки негайно центрифугували при 4 ° C, плазму поділяли на аликвоти і заморожували при -40 ° C до аналізу. Проби відбирали кожні 10 хв протягом перших 30 хв тесту, потім кожні 30 хв до 2 год.

Вимірювання вмісту внутрішньоорганічного триацилгліцерину

Дані МРТ були отримані за допомогою 3-тестового сканера Philips Achieva (Philips Healthcare, Best, Нідерланди) з шестиканальною серцевою решіткою (Philips Healthcare) або чотирма великими та середніми гнучкими поверхневими котушками (Philips Healthcare), якщо це необхідно через стан тіла . Дані отримували за допомогою 3-точкового методу Діксона (15) із скануваннями градієнтного відлуння, отриманими протягом чотирьох 17-секундних затримок дихання (час повторення/час відлуння/середні значення/кут перекидання = 50 мс/3,45, 4,60, 5,75 мс/1/5 °). Критично важливо, що співпраця учасників була максимальною завдяки ретельному поясненню дослідників-рентгенографів. Використовували матрицю розміром 160 × 109 та оглядом поля 400–480 мм відповідно до розміру добровольців.

Дані про печінку отримували з товщиною зрізу 10 мм, а дані про підшлункову залозу - з товщиною зрізу 5 мм. Внесок триацилгліцерину та води в сигналі МРТ було розділено математичним моделюванням їх відомих хімічних зрушень за допомогою власної програми, написаної на MATLAB, з вмістом триацилгліцерину в зображеннях, вираженим у відсотках від загального сигналу в кожному пікселі. Відсоток внутрішньоорганічного триацилгліцерину оцінювали з цікавих областей на двох зрізах підшлункової залози та п’яти зрізах печінки, визначених та усереднених одним спостерігачем (S.S.). Оскільки аналіз ґрунтується на зображенні, вибір регіонів, що представляють інтерес, не забезпечує включення вісцеральної жирової тканини, а вимірювання проводиться спеціально з паренхіми підшлункової залози, уникаючи будь-якого проникнення жирової тканини. Аналіз триацилгліцерину підшлункової залози був засліплений щодо стану суб'єкта та часу.

Вироблення печінкової глюкози та чутливість до інсуліну

[6′6′-2H] глюкоза (збагачена на 98%; Кембриджські ізотопні лабораторії, Андовер, штат Массачусетс) була використана для визначення виробництва печінкової глюкози (16). Базальні показники розраховували протягом останніх 30 хв 150-хвилинного базального періоду. Індекс резистентності до печінкової інсуліну отримували з продукту інсуліну в плазмі натще і продукування печінкової глюкози натще (17). Ізоглікемічно-гіперінсулінемічний затискач (швидкість інфузії інсуліну 40 мО ⋅ м −2 ⋅ хв -1) розпочато через 0 хв. Кожному учаснику притискали рівень глюкози, який спостерігався наприкінці базального періоду. Ізоглікемію використовували для того, щоб забезпечити справжній метаболічний стан кожного учасника у кожен момент часу дослідження. Чутливість до інсуліну всього тіла визначали протягом останніх 30 хв 120-хвилинного гіперінсулінемічного затиску глюкози, оскільки утилізація глюкози у всьому тілі на кілограм нежирної маси (кгсм/хв) коригувалася на простір глюкози та втрату сечі (18). Щоб виправити різницю в рівні глюкози натще в ході дослідження, чутливість до інсуліну у всьому тілі виражалася як метаболічний кліренс глюкози шляхом ділення швидкості утилізації глюкози у всьому тілі на рівноважний рівень глюкози.

Поетапний тест на секрецію інсуліну за допомогою аргініну

Через шістдесят хвилин після затискачного тесту, коли рівень глюкози стабілізувався на рівні голодування, два послідовних 30-хвилинні кроки гіперглікемії (2,8 та 5,6 ммоль/л вище базової лінії) з початковими дозами досягали 20% інфузія глюкози (19). Зразки крові для визначення концентрації глюкози, інсуліну та С-пептиду в плазмі крові отримували кожні 2 хв протягом перших 10 хв, а потім кожні 5 хв на кожному етапі. Болюс аргініну вводили під час другої стадії гіперглікемії з подальшим відбором проб кожні 2 хв протягом 10 хв. Швидкість секреції інсуліну розраховували за допомогою комп'ютеризованої програми, що застосовує метод регуляризації деконволюції та використовуючи популяційну модель кінетики С-пептидів, як описано раніше (8).

Аналітичні процедури

Генотипування PNPLA3 проводили на ДНК, витягнутій з білих кров’яних клітин. Цілу кров (10 мл) збирали в ЕДТА і після ретельного перемішування зберігали при -40 ° C. ДНК було виділено та проведено генотипування (засліплене до клінічних параметрів) за допомогою аналізу генотипування TaqMan SNP (Applied Biosystems, Карлсбад, Каліфорнія), як описано раніше (20).

Статистичний аналіз

Дані представлені як середнє значення ± SEM для параметричних даних та медіана (діапазон) для непараметричних даних. Швидкість секреції інсуліну подана як медіана 25-го та 75-го процентиля. Статистичний аналіз використовував парні та непарні t-критерії Стьюдента, U-тест Манна Уітні, тест суми рангу Уілкоксона та тест кореляції рангу Спирмена, відповідно до статистичної програми Minitab 16 (www.minitab.com).

Результати

Втрата ваги

Передопераційна вага не відрізнялася між групою з T2DM та групою NGT (121,1 ± 3,0 проти 114,5 ± 5,0 кг; Р = 0,244). На 8 післяопераційних тижнях втрата ваги була однаковою у двох групах (13,6 ± 0,7% та 12,8 ± 0,8% відповідно; P = 0,286), як і зміна загального вмісту жиру в організмі (табл. 1).

Антропометричні та метаболічні дані до та через 8 тижнів після операції у групі з T2DM та групі NGT