Катедра по ендокринология, болница Hvidovre, Университет в Копенхаген, Копенхаген, Дания

Langs Hegnet 52 B, Kongens Lyngby, DK ‐ 2800, Дания. E-mail: [email protected] Потърсете още статии от този автор

Департамент по растеж и възпроизводство, Rigshospitalet, Университет в Копенхаген, Копенхаген, Дания.

Катедра по ендокринология, болница Hvidovre, Университет в Копенхаген, Копенхаген, Дания

Катедра по ендокринология, болница Hvidovre, Университет в Копенхаген, Копенхаген, Дания

Langs Hegnet 52 B, Kongens Lyngby, DK ‐ 2800, Дания. E-mail: [email protected] Потърсете още статии от този автор

Департамент по растеж и възпроизводство, Rigshospitalet, Университет в Копенхаген, Копенхаген, Дания.

Катедра по ендокринология, болница Hvidovre, Университет в Копенхаген, Копенхаген, Дания

Резюме

Обективен: Предполага се, че повишените нива на свободен инсулиноподобен растежен фактор (IGF) -I, генерирани от повишаване на активността на протеаза на IGF-свързващ протеин (IGFBP), могат да бъдат инхибиторен механизъм за намалената секреция на растежен хормон (GH), наблюдаван при затлъстели лица.

Методи и процедури за изследване: В това проучване определихме базални и 24-часови нива на свободен IGF-I и -II, общ IGF-I и -II, IGFBP-1, както и базови IGFBP-2, -3 и -4, киселинни лабилна субединица (ALS), IGFBP-1, -2 и -3 протеазна активност и 24-часово освобождаване на GH при затлъстели жени преди и след индуцирана от диетата загуба на тегло. Шестнадесет жени с наднормено тегло (на възраст 29,5 ± 1,4 години) участваха в програма за отслабване, а 16 жени, които не отговаряха на възрастта.

Резултати: Циркулиращият свободен IGF-I и 24-часовото освобождаване на GH са значително намалени при жени със затлъстяване преди загуба на тегло в сравнение с жени без затлъстяване (1,29 ± 0,12 срещу 0,60 ± 0,09 μg/L; стр

Въведение

Счита се, че IGFBP протеолизата е общ механизъм, повишаващ бионаличността и биологичната активност на IGF в присъствието на IGFBP и киселинно-лабилна субединица (ALS), като по този начин регулира освобождаването на IGF в серума. По този начин, повишената IGFBP протеолиза може да подобри бионаличността на IGF-I за целевите тъкани, което от своя страна може да бъде потенциален полезен адаптивен отговор за компенсиране на GH хипосекрецията при затлъстяване. Следователно, както IGFBP протеолизата, така и ALS са важни за разбирането на физиологията на IGF системата и при патофизиологичните състояния като затлъстяването. Досега няма публикувани проучвания за IGFBP протеолитична активност и ALS във връзка със свободни и общи нива на IGF-I, -II, IGFBP-1, -2, -3 и -4 и секреция на GH при затлъстяване.

Целите на това проучване бяха 1) да се определи циркулиращ 24-часов и без глад IGF-I ултрафилтриран (ултра), както и неразделен, свободен IGF-II, общ IGF-I, -II, IGFBP-1 и IGFBP 2, −3, −4, ALS, IGFBP ‐ 1, −2 и −3 протеазна активност и 24-часова секреция на GH при затлъстели лица преди и след индуцирана от диетата загуба на тегло; 2) да се изследва връзката на 24-часовата GH секреция със свободните и общите IGF, IGFBPs, инсулина и инсулиновата чувствителност и връзката на циркулиращите нива на свободен IGF-I с индексите на затлъстяване и възраст.

Методи и процедури за изследване

Субекти

В проучването са участвали 16 жени със затлъстяване и 16 жени със затлъстяване, съответстващи на възрастта. Всички субекти бяха недиабетни, в пременопауза и здрави. Характеристиките на субектите са дадени в таблица 1. Всички субекти са дали информирано съгласие. Ревизираната Декларация от Хелзинки 2 беше спазена и изследването беше одобрено от Общинския етичен комитет в Копенхаген.

Без затлъстяване (н = 16) Затлъстяване (н = 16) Предишно затлъстяване (н = 8)
Телесно тегло (кг) 65,0 ± 1,4 115,2 ± 4,2 76,1 ± 5,1
ИТМ (kg/m²) 23,2 ± 0,4 40,6 ± 1,1 27,0 ± 1,4
Обиколка на талията (см) 74,8 ± 1,2 115,8 ± 3,9 91,2 ± 6,7
Съотношение талия/ханш 0,78 ± 0,01 0,95 ± 0,05 0,88 ± 0,03
Сагитален диаметър (cm) 15,9 ± 0,3 25,4 ± 0,9 17,5 ± 1,0
Възраст (години) 27,0 ± 1,1 29,5 ± 1,4 30,5 ± 2,1

Проучване за отслабване

Двадесет и четири часа проучване

За всеки 24-часов период на вземане на проби субектите със затлъстяване и с нормално тегло бяха приети в отделението за метаболизъм в 7:30 сутринта след пост през нощта. Канюла (Viggo AB, Vingmed, Дания) беше поставена във вената на предмишницата. Отнемането на кръв започва 30 минути след венепункция през нетромбогенен катетър (Carmeda; Viggo AB), вкаран през канюлата и свързан към автоматична помпа за постоянно изтегляне. Скоростта на изтегляне беше 3,5 ml/h и епруветките за събиране бяха променени на интервали от 20 минути през следващия 24-часов период, като серия проби, състоящи се от 72 последователни проби за всеки субект. Техниката позволява на участниците да спят през нощта и да се движат свободно в района на отдела през деня. За измерванията на GH бяха анализирани всички 72 серумни проби, включващи 2880 измервания, докато за 24-часови безплатни и общи IGF-I, -II и 24-часови IGFBP-1 измервания, равни аликвотни части на серумни проби от 72 последователни колекции, получени по време на 24-часовият период бяха комбинирани, за да съставят единична, 24-часова извадка, обхващаща 24-часовия период (периоди) за всеки субект. Взети са проби от базална кръв, след като субектите са гладували цяла нощ.

Анализи и изчисления

Концентрацията на GH в серума се определя с помощта на имунофлуорометричен анализ с времево разрешаване (TR-IFMA; PerkinElmer LifeSciences, Türku, Финландия). Общият IGF-I в серума е измерен с TR-IFMA, базиран на моноклонално антитяло ((10)). Общият серумен IGF-II е измерен чрез неконкурентен TR-IFMA анализ след екстракция с киселинен етанол, както беше съобщено по-рано ((10)). Дисоциируемият свободен IGF-I беше определен от наличната в търговската мрежа неконкурентоспособна IRMA (Diagnostic Systems Laboratories Inc. Webster, TX). Границата на откриване на неразделен свободен IGF-I е 0,03 μg/L. Вариациите в рамките на интра- и междинния анализ са съответно 3,3% и 10,7%. Ултра свободните IGF-I и IGF-II бяха определени с помощта на ултрафилтрация чрез центрофугиране при условия, близки до тези in vivo ((10)). Включително ултрафилтрация и имуноанализ, коефициентът на вариация в рамките на анализите е средно 18% и 12% за свободен ултра IGF-I и безплатен ултра IGF-II, съответно. Серумен IGFBP-3 се определя чрез специфичен радиоимуноанализ (Mediagnost, Tubingen, Германия), описан преди това от Blum et al. ((11)). Серумен IGFBP-2 се определя с помощта на комплект за имуноанализ от Diagnostic Systems Laboratories Inc. Серумен IGFBP-1 се определя чрез ензимно-свързан имуносорбентен анализ (Medix Biochemica, Kainiainen, Финландия).

Оценката на модела на хомеостазата (HOMA) е описана по-рано от Matthews et al. ((15)), а оценката на концентрациите на глюкоза и инсулин на гладно при всеки субект позволява оценката на комбинацията от функционирането на β-клетките (HOMA-B) и инсулиновата чувствителност (HOMA-S) с помощта на програмата за калкулатор HOMA-CIGMA ((16)). Количеството на 24-часовото освобождаване на GH е оценено, както е описано по-рано ((17)).

Антропометрични процедури

Измерва се обиколката на талията и ханша, докато субектите стоят изправени. Коремният сагитален диаметър (индекс на висцералната мастна маса) се измерва с помощта на плъзгач ((18)); талия и ханш, както и съотношението между талията и ханша бяха определени, както беше описано по-рано ((18)). ИТМ се изчислява като тегло (kg)/височина (m 2). Телесното тегло беше измерено с точност до 0,1 kg с помощта на електронна везна (Seca 070; Seca, Копенхаген, Дания). Съставът на тялото е изчислен с помощта на двуенергийна рентгенова абсорбциометрия на денситометър Norland XR-36 (Nordland Medical Systems, Basingstoke, UK). Следните измервания бяха използвани за оценка на ефекта от общата маса на мастната тъкан и разпределението на мазнините върху свободните нива на IGF-I: 1) общото количество мастна тъкан (общо DXA-мазнина) и 2) количеството мастна тъкан, налично от илиачен гребен до долния ръб на ребрата (DXA-мастна коремна област).

Статистика

Тестът за сумата на ранга на Ман-Уитни е използван при сравняване на данни между различни групи (несдвоени данни). Тестът за ранг, подписан от Уилкоксън, се прилага при сравняване на сдвоени данни от предишно затлъстели пациенти със същите осем субекта в състояние преди диета. Извършен е линеен регресионен анализ на затлъстели и слаби субекти, които не са групирани (н = 32) за изследване на простата връзка между всяка потенциална обяснителна променлива, като се игнорират останалите променливи. Използва се поетапен анализ на множество линейни регресии чрез селекция напред, за да се определи кой от значимите предиктори, самостоятелно или съвместно, най-добре отчита наблюдаваните вариации в 24-часовото освобождаване на GH или свободните (ултра) нива на IGF-I. Освен ако не е посочено друго, всички данни са изразени като средна стойност ± стандартна грешка. Нивото на статистическа значимост беше определено на стр

Резултати

Проучване за отслабване

Различните антропометрични характеристики на 16 жени с наднормено тегло, 16 с наднормено тегло и 8 жени със затлъстяване са показани в Таблица 1. В края на програмата за отслабване, 8-те затлъстели жени, завършили програмата за отслабване, са загубили ∼30 % от първоначалното им телесно тегло (30 ± 5 kg). Останалите 8 жени със затлъстяване отпадат по време на проучването поради липса на мотивация. Не са наблюдавани значителни разлики в изходните стойности между затлъстелите жени, отслабнали и тези, които не са (данните не са показани).

Двадесет и четири часа секреция на GH

Установено е, че освобождаването на GH в продължение на двадесет и четири часа е намалено при жени със затлъстяване в сравнение с жени без затлъстяване (Таблица 2; Фигура 1). Наблюдава се значително увеличение на освобождаването на GH след загуба на тегло и не е налице значителна разлика между жени със затлъстяване преди и без затлъстяване (Таблица 2).

Без затлъстяване (н = 16) Затлъстяване (н = 16) Предишно затлъстяване (н = 8)
GH (mU/24 часа) 862 ± 90 404 ± 77 * 881 ± 179 †
Безплатен (разделим) IGF-I (μg/L) 6,98 ± 1,17 2,83 ± 0,44 * 5,05 ± 1,32
Безплатен (ултра) IGF-I (μg/L) 1,29 ± 0,12 0,60 ± 0,09 * 1,02 ± 0,14
24-часов среден безплатен (ултра) IGF-I (μg/L) 1,45 ± 0,11 1,04 ± 0,11 ‡ 1,21 ± 0,18
Общо IGF-I (μg/L) 228 ± 17 114 ± 18 * 200 ± 31 †
24-часова средна обща IGF-I (μg/L) 278 ± 25 211 ± 24 ‡ 290 ± 30
Безплатен IGF-II (μg/L) 0,90 ± 0,06 1,19 ± 0,11 ‡ 0,92 ± 0,13
24-часов среден безплатен (ултра) IGF-II (μg/L) 0,98 ± 0,08 1,25 ± 0,08 ‡ 0,85 ± 0,08
Общо IGF-II (μg/L) 674 ± 28 799 ± 51 771 ± 43
24-часова средна обща IGF-II (μg/L) 977 ± 38 1051 ± 58 948 ± 68
IGFBP-1 (μg/L) 6,3 ± 2,1 2,4 ± 0,6§ 4,5 ± 1,3
24-часова средна IGFBP-1 (μg/L) 5,0 ± 1,1 4,2 ± 1,2 5,8 ± 1,6
IGFBP ‐ 2 (μg/L) 179 ± 24 87 ± 19§ 364 ± 74 †
IGFBP ‐ 3 (μg/L) 4126 ± 258 3621 ± 215 3879 ± 288
IGFBP ‐ 4 WLB (AU/mm 2) 6,0 ± 1,1 7,1 ± 1,2 5,5 ± 0,7
ALS (μg/L) 22,7 ± 1,2 23,0 ± 1,3 21,7 ± 2,3
IGFBP-1 протеолиза (%) 13,4 ± 1,4 13,9 ± 1,2 14,1 ± 1,6
IGFBP-2 протеолиза (%) 11,0 ± 0,5 12,3 ± 1,0 10,4 ± 1,1
IGFBP-3 протеолиза (%) 17,9 ± 1,4 18,2 ± 1,3 16,7 ± 1,6
Инсулин (pmol/L) 46,8 ± 3,6 81,9 ± 7,8 * 43,25 ± 9,1 †
Инсулинова чувствителност (HOMA-S) (%) 131 ± 11 70 ± 5 * 164 ± 32 †
β-клетъчна функция (HOMA-B) (%) 106 ± 8 143,0 ± 12§ 105 ± 14 †
  • GH, хормон на растежа; IGF, инсулиноподобен растежен фактор; IGFBP, IGF-свързващ протеин; ALS, киселинно-лабилна субединица; HOMA-S, хомеостазен модел за оценка на инсулиновата чувствителност; HOMA-B, модел на хомеостаза за оценка на функцията на β-клетките.
  • * стр † стр ‡ стр § стр

върху

Двадесет и четири-часово освобождаване на GH. Колоните представляват (отляво надясно) нива при затлъстяване (н = 16), затлъстяване (н = 16) и преди това затлъстели жени (н = 8). * стр

Безплатно и общо 24-часово и базово ниво на IGF-I и -II

24-часовият безплатен (ултра) IGF-I, базални нива на свободен (ултра) IGF-I, свободен (неразделен) IGF-I, както и общият IGF-I са по-ниски при затлъстелите жени в сравнение с не-затлъстелите (Таблица 2; Фигура 2). 24-часовите и базални нива на свободен IGF-II бяха увеличени при жени със затлъстяване в сравнение с жени без затлъстяване (Таблица 2). 24-часовите и базални нива на общия IGF-II са сходни при затлъстелите и не-затлъстелите жени и не са засегнати от индуцирана от диетата загуба на тегло (Таблица 2). Няма значителни разлики в 24-часовите и базални нива на свободен и общ IGF-I или -II между жени с наднормено тегло и жени без затлъстяване (Таблица 2).

Безплатни (ултра) нива на IGF-I. Колоните представляват (отляво надясно) нива при затлъстяване (н = 16), затлъстяване (н = 16) и преди това затлъстели жени (н = 8). * стр

Двадесет и четири часови и базални нива на IGFBP ‐ 1

Базалните нива на IGFBP-1 са намалени при жени със затлъстяване в сравнение с жени без затлъстяване (Таблица 2), докато 24-часовите нива на IGFBP-1 са сходни при жените със затлъстяване и не-затлъстяване (Таблица 2). Няма значителна разлика в нивата на IGFBP-1 между жени със затлъстяване след загуба на тегло и жени без затлъстяване (Таблица 2).

IGFBP-2, -3 и -4, нива на ALS и IGFBP-1, -2 и -3 протеолитична активност

Базалните нива на IGFBP-2 са намалени при жени със затлъстяване в сравнение с жени без затлъстяване (Таблица 2). Значително увеличение се наблюдава в нивата на IGFBP-2 след загуба на тегло и не е налице значителна разлика между затлъстелите лица след загуба на тегло и нормалните контролни субекти (Таблица 2). Базалната IGFBP-3, -4, ALS и IGFBP-1, -2 и -3 протеазна активност са сходни при затлъстели и не-затлъстели жени и не се влияе от индуцирана от диетата загуба на тегло (Таблица 2).

Инсулинова чувствителност и функциониране на β-клетките

Базалните нива на инсулин са били повишени при жени със затлъстяване в сравнение с жени без затлъстяване (Таблица 2). Наблюдава се значително намаляване на нивата на инсулин след загуба на тегло и не е налице значителна разлика между затлъстелите лица след загуба на тегло и нормалните контролни субекти (Таблица 2). HOMA-S беше намален и HOMA-B беше увеличен при затлъстелите жени в сравнение с тези при не-затлъстелите жени. След индуцирана от диетата загуба на тегло, HOMA-S и HOMA-B бяха нормализирани и не бяха наблюдавани разлики между предишните затлъстели и не-затлъстели жени (Таблица 2).

Двадесет и четири-часово освобождаване на GH и връзката му с променливите на IGF, инсулин, HOMA-S и HOMA-B

Извършен е линеен регресионен анализ, за ​​да се изследва простата връзка между 24-часовото освобождаване на GH и променливите на IGF, инсулин, HOMA-S и HOMA-B. Резултатите са обобщени в Таблица 3. Множествените стъпаловидни регресионни анализи разкриват, че 42% (коригирано r 2 = 0,42; стр Таблица 3. Корелации между 24-часовото освобождаване на GH и променливите на IGF, инсулин, HOMA-S и HOMA-B

24-часово освобождаване на GH
Без базален IGF-I r = 0,49; стр

Циркулиращият свободен IGF-I и връзката му с индексите на затлъстяване и възраст

Извършен е линеен регресионен анализ, за ​​да се изследва простата връзка между нивата на свободен IGF-I и индексите на затлъстяване. Резултатите са обобщени в таблица 4. Множествените стъпаловидни регресионни анализи разкриват, че 41% (коригирано r 2 = 0,41; стр Таблица 4. Съотношения между циркулиращия свободен IGF-I и индексите за затлъстяване и възраст

Дискусия

Основните нови открития на нашето проучване са, че циркулиращите 24-часови и базални свободни IGF-I (както неразделни, така и ултра) нива са значително намалени при жени със затлъстяване успоредно с ниско 24-часово освобождаване на GH и двете са нормализирани след предизвикано от диетата тегло загуба, докато бе установено, че нивата на IGFBP-1, -2 и -3 протеолиза и ALS при затлъстели са подобни на не-затлъстелите жени.

Установено е, че двадесет и четири-часовият среден и без базален IGF-II е повишен при затлъстелите лица в сравнение с постните контроли, последният в съответствие с предишни проучвания ((27), (28)). Безплатните нива на IGF-II могат да имат роля в протеолизата на IGFBP-4; и тъй като основната функция на IGFBP-4 е като традиционен свързващ протеин ((38)), това може да освободи и увеличи свободния IGF-I. В настоящото проучване обаче интактният IGFBP-4, определен от WLB, е сходен при затлъстели и не-затлъстели жени и не се наблюдават промени след индуцирана от диетата загуба на тегло.

В обобщение, нашите данни показват, че намалените циркулиращи 24-часови и базални нива на свободен IGF-I, общ IGF-I и повишени нива на свободен IGF-II, наблюдавани при жените със силно затлъстяване, са преходни и се възстановяват до нормални нива след драматична загуба на тегло успоредно с преходния хипозоматотропизъм. Откриването на ниско циркулиращ свободен (биологично активен) IGF-I при висцерално затлъстяване представлява двоен интерес, тъй като висцералната мастна маса играе решаваща роля в развитието на заболявания, свързани със затлъстяването, а последните доклади сочат, че ниските нива на IGF-I са тясно свързани към патогенезата на захарен диабет тип 2 и сърдечно-съдови заболявания ((39), (40), (41)). Ние заключаваме, че циркулиращият свободен IGF-I намалява при висцерално затлъстели жени и предполагаме, че нивата на свободен IGF-I сами по себе си не медиират нарушеното 24-часово освобождаване на GH, както се предполагаше по-рано. Установено е, че нивата на ALS и IGFBP протеолитичната активност са нормални и следователно не могат да отчетат аномалиите на IGF и IGFBP, наблюдавани при затлъстели жени.

Благодарности

Авторите благодарят на д-р Ян Фристик за измерването на безплатни (ултра) IGF-I, -II, общ IGF-I, -II и IGFBP-1; и Kirsten Jørgensen, Kirsten Nyborg и Susanne Reimar за квалифицирана техническа помощ. Нямаше финансиране/външна подкрепа за това проучване.