Az adrenalin vaszkuláris és metabolikus hatása a zsírszövetben 2-es típusú cukorbetegségben

Tárgyak

Absztrakt

Célkitűzés:

A cél egy adrenalin infúzió zsírszövet vaszkuláris és metabolikus hatásainak vizsgálata volt in vivo 2-es típusú diabetes mellitusban és anélkül (T2DM) szenvedő betegeknél.

Tervezés:

Klinikai beavatkozási vizsgálat 1 órás intravénás adrenalin infúzióval.

Tárgyak:

Nyolc férfi túlsúlyos T2DM-alanyot és nyolc férfi súly-egyeztetett, nem T2DM-alanyot vizsgáltak 1 órás intravénás adrenalin infúzió előtt, alatt és után. A zsírszövet véráramlását (ATBF) 133 Xenon mosási technikával határoztuk meg, és a zsírszövet mikrovaszkuláris térfogatát kontrasztanyaggal fokozott ultrahang képalkotással vizsgáltuk. A glicerin, nem észterezett zsírsavak (NEFA), a triacil-glicerin és a glükóz zsírszövet-fluxusait Fick elvével mértük egy radiális artéria és a hasi, szubkután zsírszövetet elvezető véna párosítása után.

Eredmények:

Az ATBF hasonlóan nőtt mindkét csoportban az adrenalin infúzió során. Egy órával az adrenalin után az ATBF még mindig megnövekedett a túlsúlyos T2DM alanyokban. Az adrenalin megnövelte a mikrovaszkuláris térfogatot nem T2DM alanyokban, míg ez a válasz romlott a túlsúlyos T2DM alanyokban. Az adrenalin által kiváltott lipolízis növekedés mindkét csoportban hasonló volt, de a túlsúlyos T2DM betegeknél a zsírszövetből származó NEFA-kibocsátás késett. A zsírszövetben a glükózfelvétel nőtt a nem T2DM alanyoknál az adrenalin infúzió során, de a túlsúlyos T2DM alanyoknál változatlan volt. Ez a túlsúlyos T2DM-alanyok késleltetett felesleges NEFA felszabadulását eredményezi a zsírszövetből az adrenalin infúzió leállítása után.

Következtetés:

A zsírszövetben lévő kapillárisokat adrenalin veszi fel nem T2DM alanyokba; azonban ez a válasz károsodott a túlsúlyos T2DM alanyoknál. Az adrenalin stimuláció során a zsírszövetben felszabaduló NEFA nem elég észterezett in situ túlsúlyos T2DM alanyokban, valószínűleg az adrenalin infúzió utáni megnövekedett ATBF és a zsírszövet glükózfelvételének növelésének képtelensége miatt.

Bevezetés

A zsírszövet véráramlásának (ATBF) alapvető szerepe van a zsírszövet anyagcseréjének szabályozásában. Egészséges alanyokban az ATBF nő, ha a lipidet a szövetből mobilizálják, például hosszantartó testedzés, 1, 2, valamint olyan körülmények között, amikor a lipid a szövetben lerakódik, például étkezés után. 3, 4, 5 Mindkét esetben a szimpato-adrenerg aktivitás az egyik olyan mechanizmus, amely elősegíti a vazodilatációt. 6, 7 A lipidmobilizáció során az értágítás megkönnyíti a zsírsav felszabadulását a szövetből azáltal, hogy növeli az albuminnal való szövetellátást, és ezáltal lehetővé teszi a vízben oldhatatlan zsírsavak vér általi eltávolítását. A lipid-lerakódás során az értágítás segít növelni a triacil-glicerin (TAG) -gazdag lipoproteinek mennyiségét a hidrolízishez és fokozott lipid-lerakódáshoz a szövetben. 8, 9 Az ATBF változások dinamikája azonban csökken az elhízásban, és különösen a 2-es típusú diabetes mellitusban (T2DM) szenvedő alanyokban (10, 11), és bebizonyosodott, hogy az ATBF étkezés utáni változásai szoros összefüggésben vannak az inzulinérzékenységgel. 12, 13

Nemrégiben kimutattuk, hogy egészséges, normál testsúlyú alanyok hasi, szubkután zsírszövetében kapillárisokat toboroznak, és a mikrovaszkuláris térfogat megnő az orális glükózterhelés hatására. A kapillárisok toborzása a kapillárishoz kötött lipoprotein lipáz nagyobb részét szubsztrátnak teszi ki. Ebből következik, hogy a kapilláris toborzásnak kulcsszerepe lehet az étkezés utáni lipid anyagcsere szabályozásában. Egy másik, nemrégiben készült tanulmányban kimutattuk, hogy a glükóz által kiváltott kapilláris toborzás károsodott a T2DM alanyokban. 15 Nem ismert, hogy a zsírszövetben is folyik-e kapilláris-toborzás a lipidmobilizáció során. Ezért a vizsgálat célja az volt, hogy megvizsgálja az adrenalin infúziójának zsírszövet vaszkuláris és metabolikus hatásait fiziológiás mennyiségben T2DM-ben szenvedő túlsúlyos egyénekben és súly-illesztett, nem T2DM kontroll alanyokban.

Tantárgyak és módszerek

Tárgyak

Két csoportot vontak be a vizsgálatba. Az egyik csoport nyolc túlsúlyos férfi T2DM alanyból állt, akiket mind diétával, mind orális antidiabetikus gyógyszerrel kezeltek. A cukorbetegség ismert időtartama 6,5 év volt (2–20 év közötti tartomány). Nyolc egészséges férfi alanyot párosítottunk a túlsúlyos T2DM alanyokkal életkor, magasság, súly és testösszetétel szerint (1. táblázat). Egyik alany sem gyakorolt rendszeresen. A tanulmány a „Helsinki II. Nyilatkozat” szerint készült, és a dániai Fővárosi Régió Tudományos Etikai Bizottságai hagyták jóvá (projektszám: H-B-2009-044). Minden alany megalapozott beleegyezést adott a vizsgálatban való részvételhez.

Kísérleti protokoll

Körülbelül 2 héttel a kísérleti nap előtt az alanyokat kettős energiájú röntgenabszorpciós módszerrel szkennelték a sovány testtömeg és zsírtömeg meghatározására (Lunar DPX-IQ, szoftveres 4.6c verzió; Madison, WI, USA) (1. táblázat). Negyvennyolc órával a kísérlet előtt az alanyok kerülik a megerőltető fizikai aktivitást. Körülbelül 12 órás éjszakai böjt után, amelynek során az alanyoknak csak vizet inni engedtek, az alanyok 0800 órakor vettek részt a laboratóriumban. A túlsúlyos T2DM alanyoknál az antidiabetikus gyógyszereket 24 órával a kísérlet megkezdése előtt abbahagyták.

Ultrahangos letapogatásra került sor a korábban részletesen ismertetett módon. Röviden: ez a beállítás egy L9–3 MHz-es lineáris tömb ultrahang-jelátalakítót tartalmazott, amely vízszintesen a has jobb oldalán volt elhelyezve ~ 5 cm-rel a csípőcímer felett a tengely középső vonalában. Az ultrahang-jelátalakítót rögzítették, hogy megakadályozzák a jelátalakító elmozdulását, valamint az alatta lévő szövetre nehezedő nyomást, és megbizonyosodtak arról, hogy az alany a mérések során nem változtatta meg a test helyzetét.

Egy iU22 ultrahangos szkennert (Phillips Medical Systems, Bothell, WA, USA) úgy állítottunk be, hogy kontrasztos harmonikus üzemmódban és 0,06 mechanikai index mellett, 3 cm mélységre állítva működjön, és a fókuszt és az erősítést a kísérlet elején optimalizálja. és végig állandóan tartott.

Az ultrahangos gélt bőségesen alkalmaztuk, és egy kezdeti kiindulási mérést 1,5 ml ultrahangos kontrasztanyag (SonoVue, Bracco S.p.A, Milánó, Olaszország) bolusával végeztünk, amelyet intravénásán injektáltunk, majd azonnali 10 ml izotóniás nátrium-klorid-öblítést hajtottunk végre. 14

A B-módú képalkotást 3–9 MHz-es akusztikus frekvenciájú szélessávú spektrumokból hozták létre. Az első harmonikus kontrasztjeleket 8 MHz-en vettük fel. Huszon milliszekundumos képeket készítettünk egymás után 2 percig a bolus injekciók után.

A kísérlet egy kiindulási (pre-adrenalin) min 60 perces periódusból állt, ahol az injektált 133 Xenon egyensúlyát sikerült elérni, majd egy 60 perces folyamatos intravénás adrenalin infúzió (0,15 nmol kg −1 sovány testtömeg min -1) és 60 perccel az adrenalin infúzió leállítása után (post adrenalin). A szobahőmérsékletet 24 ° C-on tartottuk.

A kontrasztanyaggal fokozott ultrahang felvételeket a zsírszövetben hasi véna és artéria artériás vérminták előzték meg, és közvetlenül az adrenalin infúzió előtt 0 percnél, majd 30, 60 és 120 percnél ismét elvégezték.

Képelemzés

A képelemzést offline módban végeztük ultrahang-kvantifikációs és elemző szoftverrel (QLAB 8. verzió, Phillips Medical Systems). Az elemzés abból állt, hogy megvizsgáltuk a hasi, szubkután zsírszövet minden egyes felvételének érdekes területét. Egy érdekes régióban a relatív mikrovaszkuláris térfogatot a szövetben meghatároztuk decibelben kifejezett átlagos jelintenzitásként az első platófázisban, közvetlenül a kontrasztos bolusinjekció előtt regisztrált átlagos jelintenzitás levonása után. 14

Vérelemzés

A plazma nem észterezett zsírsavak (NEFA) koncentrációit az artériás és a vénás vérben párhuzamosan mértük heparinizált plazmában enzimatikus módszerekkel, Wako NEFA-C tesztkészlettel (TriChem Aps-interkemi, Koppenhága, Dánia), Beckman Coulterben (Brea, CA, USA) Synchron Cx Systems. A TAG-t és a glicerint artériás és vénás plazmában párhuzamosan mértük TG-B, Triglycerides GPO Blanked Kit TG-B (Ramcon A/S, Birkeroed, Dánia) alkalmazásával, és automatizált analizátorral (Hitachi 612 Automatic Analyzer; Roche, Basel Svájc). Az artériás plazma adrenalint duplikátokban mértük Adrenalin Research Elisa készlettel (Labor Diagnostic Nord, Nordhorn, Németország), és meghatároztuk egy Elisa olvasó Multiskan GO-n (Multiscan, Labsystem, Bécs, VA, USA). Az artériás és vénás vérben lévő glükóz és hematokrit elemzésére szolgáló mintákat anaerob módon vettük gáztömör heparinizált fecskendőkben, és azonnal két-két példányban elemeztük őket egy ABL 725 alkalmazásával (Radiométer, Koppenhága, Dánia).

Számítások

A hasi, szubkután zsírszövet fölötti nettó metabolit fluxust kiszámítottuk úgy, hogy a vénás artériás (output) vagy az arterio-vénás (felvétel) metabolit-koncentráció különbségét megszoroztuk a megfelelő vér- vagy plazmaárammal (teljes vér a glükóz és a glicerin kiszámításához). és a plazma áramlása a NEFA fluxusok számításához). A NEFA/glicerin felszabadulási arányt a nettó NEFA és a nettó glicerin kimenetből számoltuk.

statisztikai elemzések

Ezeket a GraphPad Prism 4-es verziójával hajtottuk végre (GraphPad Software, Inc., CA, USA). Az eredményeket átlag ± egyenértékként adjuk meg. A különbségeket párosítással értékeltük t-teszt és egyirányú varianciaanalízis Tukey-val poszt-hoc teszt. P

Eredmények

Érrendszeri válaszok

Hasi, szubkután ATBF

Az ATBF az adrenalin előtti időszakban hasonló volt az egészséges és a túlsúlyos T2DM alanyokban (2. táblázat). Az adrenalin infúzió során az ATBF mindkét csoportban szignifikánsan megnőtt, és 60 percnél tetőzött (P 2. táblázat A hasi, szubkután zsírszöveti véráramlás (ml min –1 • 100 g –1) és az ultrahangjel intenzitása a kiindulási szintről az első fázis fennsíkjára változik százalékban (%) nyolc túlsúlyos T2DM alanyban és nyolc túlsúlyos, nem T2DM alanyban

Hasi, szubkután zsírszövet mikrovaszkuláris térfogat

A túlsúlyos, nem T2DM-alanyoknál az adrenalin a mikrovaszkuláris térfogat növekedését indukálta, és ez az infúzió során folyamatosan növekedett (P 3. táblázat A glicerin, a NEFA, a TAG, a glükóz és az adrenalin artériás koncentrációja 1 órás adrenalin infúzió előtt, alatt és után nyolc túlsúlyos T2DM alanyban és nyolc túlsúlyos, nem T2DM alanyban

Az artériás TAG koncentrációk a két csoportban azonosak voltak, és a kísérlet során állandóak maradtak.

Az egész kísérlet során az artériás glükózkoncentráció szignifikánsan magasabb volt a túlsúlyos T2DM alanyokban, mint a túlsúlyos, nem T2DM alanyokban. Az adrenalin infúzió során a vércukor-koncentráció mindkét csoportban jelentősen megnőtt.

Hasonló artériás adrenalin-koncentrációt találtunk a két csoportban. A koncentrációk az adrenalin előtti koncentrációhoz képest ~ 10-szeresére nőttek az infúzió során.

A zsírszövet koncentrációjának különbségei és a metabolitok fluxusai

A nettó glicerin és a nettó NEFA kibocsátás mindkét csoportban szignifikánsan növekedett az adrenalin infúzió során (4. táblázat). Míg a glicerin-kibocsátás ezzel párhuzamosan nőtt, a túlsúlyos T2DM-alanyokban késleltetett növekedés tapasztalható a NEFA-kibocsátásban a túlsúlyos, nem T2DM-alanyokhoz képest. Az infúzió leállítása után a glicerin és a NEFA kibocsátása az adrenalin alatti értékekre csökkent a túlsúlyos, nem T2DM alanyokban, de a túlsúlyos T2DM alanyokban nem. Ezekben az utóbbi alanyokban a NEFA-kibocsátás szignifikánsan magasabb maradt az adrenalin előtti értéknél, és magasabb volt, mint a túlsúlyos, nem T2DM-alanyok kísérőértéke.

Az adrenalin előtti NEFA/glicerin felszabadulás aránya hasonló volt a két csoportban. Az adrenalin infúzió során ez az arány kezdetben mindkét csoportban csökkent, azonban kifejezettebb a túlsúlyos T2DM alanyoknál. Az adrenalin után mindkét csoportban 3 fölé emelkedett, de a túlsúlyos T2DM alanyokban 25% -kal magasabb volt, mint a túlsúlyos, nem T2DM alanyokban. Ezek a változások azonban nem értek el statisztikai szignifikanciát, valószínűleg az alanyok alacsony száma miatt.

A kísérletek során egyik alanycsoportban sem sikerült kimutatni a jelentős TAG felvételt (az adatokat nem közöljük).

Az adrenalin előtti mindkét csoportban szignifikáns glükózfelvétel volt a szubkután, hasi zsírszövetben. Az adrenalin infúzió során a túlsúlyos, nem T2DM alanyokban a glükózfelvétel jelentősen megnőtt, a túlsúlyos T2DM alanyokban azonban nem.

Vita

A tanulmány fő megállapításai a következők:

Fiziológiai adrenalin-inger alatt a hasi, a szubkután zsírszövet mikrovaszkuláris térfogata megnő a túlsúlyos, nem T2DM-alanyoknál, de ez a válasz a T2DM-ben szenvedő túlsúlyos egyéneknél romlik.

A hasi, szubkután zsírszövet lipolitikus sebessége hasonló a túlsúlyos, nem T2DM és túlsúlyos T2DM alanyoknál, fiziológiai adrenalin infúzió során. T2DM-ben szenvedő túlsúlyos egyéneknél azonban az ATBF és a NEFA felszabadulás emelkedése késik, és a túlsúlyosakkal ellentétben a nem T2DM alanyok az adrenalin stimuláció leállítása után 60 percig fennmaradnak.

Az adrenalin stimuláció növeli a zsírszövet glükózfelvételét túlsúlyos, nem T2DM alanyoknál, de nem túlsúlyos egyéneknél.

Vizsgálatunk erőssége, hogy az alkalmazott kísérleti technikák lehetővé teszik az ér- és anyagcsere-hatások közvetlen részletes mérését in vivo. A vizsgálat gyengesége a kísérleti alanyok alacsony száma.

Egy nemrégiben végzett vizsgálat során bebizonyítottuk, hogy a kapillárisok toborzása a zsírszövetben egyidejűleg zajlik az ATBF növekedésével az orális glükózterhelés során egészséges, normál testsúlyú személyeknél. 14 Az ATBF és a hasi, szubkután zsírszövet mikrovaszkuláris térfogatának növekedése a T2DM-ben szenvedő túlsúlyos egyéneknél hasonló kísérleti körülmények között károsodott, összehasonlítva egészséges túlsúlyos, nem T2DM-alanyokkal. 15 Korábban azt tapasztaltuk, hogy a glükóz által kiváltott értágulat a zsírszövetben főleg béta-adrenerg mechanizmusok révén vált ki. 7 Ezekkel a megállapításokkal összhangban most megmutatjuk, hogy az adrenalin mind az ATBF, mind a kapilláris toborzást fokozza a hasi, a szubkután zsírszövetben túlsúlyos, nem T2DM alanyokban. Továbbá, túlsúlyos T2DM alanyokban az ATBF emelkedése késik, és a zsírszövet mikrovaszkuláris térfogatának növekedése romlik.

Egy korábbi, túlsúlyos T2DM-ben szenvedő alanyok vizsgálatában azt tapasztaltuk, hogy ezeknél az alanyoknál az ATBF tompán növekszik hosszan tartó, mérsékelt intenzitású testmozgás során. Ezenkívül a NEFA mobilizáció növelésének képessége jelentősen csökkent, míg a glicerin felszabadulás ugyanolyan mértékben nőtt, mint egészséges, sovány alanyokban. 11, 2 Általában úgy tekintik, hogy a zsírszövetből származó glicerin nettó felszabadulása megegyezik a szövetben lévő lipolitikus sebességgel, bár a glicerin kismértékű újrafelvételét bizonyították. 26, 27 Ezért a NEFA/glicerin felszabadulási arány 28 Azonban korábban kimutattuk, hogy a testmozgás után a NEFA többletben szabadul fel a zsírszövetből a lipolitikus sebességhez képest, amint azt a 3-nál magasabb NEFA/glicerin felszabadulási arány bizonyítja, 2 Ez azt jelzi, hogy az edzés során a lipolízissel felszabaduló NEFA egy része átmenetileg intracellulárisan csapdába eshet, anélkül, hogy újra észterezne, vagy hogy a testmozgás után hiányos triglicerid-hidrolízis zajlik le. Hasonló mintát találtunk a jelen kísérletben mindkét csoportban az adrenalin infúzió során, bár nagyobb mértékben a túlsúlyos T2DM alanyoknál.

Az adrenalin infúzió leállítása után a lipolitikus sebességet a zsírszövetben a pre-adrenalin alatti értékekig elnyomták a nem T2DM alanyokban, de a túlsúlyos T2DM alanyokban nem. Az elnyomott poszt-adrenalin-lipolízis összhangban van korábbi, egészséges egyéneknél tapasztalt eredményeinkkel.20. Spekulálhatunk, ha a túlsúlyos T2DM-alanyokban a hiányzó szuppresszió az inzulin antilipolitikus hatás iránti csökkent érzékenységnek köszönhető. Alternatív megoldásként egészséges egyéneknél a lipolízis csökkenése az adrenalin alatt és után a béta-adrenoreceptorok deszenzibilizációjának köszönhető, 35 de az α2-receptoroknak nem, ami késleltetett adrenalin-ellenes hatást vált ki. 36 Ez a jelenség eltompulhat a túlsúlyos T2DM alanyoknál. Ezen hipotézisek tisztázásához azonban további kísérleteket igényel.

Következtetés

A hasi, szubkután zsírszövetben kapillárisokat toboroznak adrenalin-ingerre reagálva túlsúlyos, nem T2DM-alanyokban; azonban ez a válasz károsodott a túlsúlyos T2DM alanyoknál. Az adrenalin stimuláció során a zsírszövetben felszabaduló NEFA a stimuláció abbahagyása után nem kellően észterezett in situ túlsúlyos T2DM alanyokban, valószínűleg az ATBF hosszan tartó növekedése és a zsírszövet glükózfelvételének növekedésének romlása miatt.