Харвардско медицинско училище, Харвардски университет, Бостън, Масачузетс, САЩ

Център за диабет Joslin, One Joslin Place, Бостън, Масачузетс, САЩ

Лабораторни генетични метаболитни заболявания, отдели по клинична химия и педиатрия, Академичен медицински център, Амстердам, Холандия

Медицински факултет на Университета в Маями, Маями, Флорида, САЩ

Център за диабет Joslin, One Joslin Place, Бостън, Масачузетс, САЩ

Харвардско медицинско училище, Харвардски университет, Бостън, Масачузетс, САЩ

Болница Brigham and Women, Бостън, Масачузетс, САЩ

Департамент по биомедицински науки, Институт Panum, Университет в Копенхаген, Копенхаген, Дания

Харвардско медицинско училище, Харвардски университет, Бостън, Масачузетс, САЩ

Отдел по ендокринология, Beth Israel Deaconess Medical Center, Бостън, Масачузетс, САЩ

Харвардско медицинско училище, Харвардски университет, Бостън, Масачузетс, САЩ

Отдел по ендокринология, Beth Israel Deaconess Medical Center, Бостън, Масачузетс, САЩ

Харвардско медицинско училище, Харвардски университет, Бостън, Масачузетс, САЩ

Болница Brigham and Women, Бостън, Масачузетс, САЩ

Харвардско медицинско училище, Харвардски университет, Бостън, Масачузетс, САЩ

Център за диабет Joslin, One Joslin Place, Бостън, Масачузетс, САЩ

Institut de Génétique etBiologie Moléculaire et Cellulaire, CNRS/INSERM/ULP и Institut Clinique de la Souris, Illkirch, Франция

Харвардско медицинско училище, Харвардски университет, Бостън, Масачузетс, САЩ

Център за диабет Joslin, One Joslin Place, Бостън, Масачузетс, САЩ

Болница Brigham and Women, Бостън, Масачузетс, САЩ

Харвардско медицинско училище, Харвардски университет, Бостън, Масачузетс, САЩ

Център за диабет Joslin, One Joslin Place, Бостън, Масачузетс, САЩ

Лабораторни генетични метаболитни заболявания, отдели по клинична химия и педиатрия, Академичен медицински център, Амстердам, Холандия

Медицински факултет на Университета в Маями, Маями, Флорида, САЩ

Център за диабет Joslin, One Joslin Place, Бостън, Масачузетс, САЩ

Харвардско медицинско училище, Харвардски университет, Бостън, Масачузетс, САЩ

Болница Brigham and Women, Бостън, Масачузетс, САЩ

Департамент по биомедицински науки, Институт Panum, Университет в Копенхаген, Копенхаген, Дания

Харвардско медицинско училище, Харвардски университет, Бостън, Масачузетс, САЩ

Отдел по ендокринология, Beth Israel Deaconess Medical Center, Бостън, Масачузетс, САЩ

Харвардско медицинско училище, Харвардски университет, Бостън, Масачузетс, САЩ

Отдел по ендокринология, Beth Israel Deaconess Medical Center, Бостън, Масачузетс, САЩ

Харвардско медицинско училище, Харвардски университет, Бостън, Масачузетс, САЩ

Болница Brigham and Women, Бостън, Масачузетс, САЩ

Харвардско медицинско училище, Харвардски университет, Бостън, Масачузетс, САЩ

Център за диабет Joslin, One Joslin Place, Бостън, Масачузетс, САЩ

Institut de Génétique etBiologie Moléculaire et Cellulaire, CNRS/INSERM/ULP и Institut Clinique de la Souris, Illkirch, Франция

Харвардско медицинско училище, Харвардски университет, Бостън, Масачузетс, САЩ

Център за диабет Joslin, One Joslin Place, Бостън, Масачузетс, САЩ

Болница Brigham and Women, Бостън, Масачузетс, САЩ

Резюме

Въведение

Затлъстяването се проявява с епидемия в световен мащаб. Разпространението на затлъстяването при възрастни в Съединените щати през 2003 г. е 32,2% (реф. (1)). За съжаление, медицинското управление на затлъстяването, включително диета и/или лекарства, е постигнало ограничен успех.

Методи и процедури

Субекти

Институционалният съвет за преглед на центъра за диабет в Джослин одобри проучването и бе получено писмено информирано съгласие от всички участници. Субекти, които са претърпели неусложнени GB 2–4 години преди това и лица със силно затлъстяване, които са били оценени за бариатрична хирургия, са били назначавани от бариатрични клиники, а наднормено тегло, не-тежко затлъстели лица от реклама във вестници. Всичките 24 субекта са с тегло стабилно за 6 месеца и нямат анамнеза за диабет или известна непоносимост към глюкоза. Критериите за изключване включват текуща или минала сърдечна недостатъчност, хронично чернодробно или бъбречно заболяване, злокачествено заболяване, остра инфекция или нараняване, настояща бременност и употреба на лекарства, за които е известно, че влияят на инсулиновата чувствителност.

Субектите са инструктирани да консумират диета, съдържаща поне 200 g въглехидрати в продължение на 3 дни преди всяко посещение. Групите със силно наднормено тегло и наднормено тегло са били подложени на 2 h 75-g тестове за глюкозен толеранс през устата и е установено, че са недиабетни, използвайки критериите на Националната група за данни за диабета ((14)). На следващ ден височината и теглото се измерват с помощта на монтиран на стената стадиометър (Holtain, Crymych, UK) и електронна везна (Модел 0501; ACME, San Leandro, CA), съответно, и кръвни проби на гладно, получени преди течно смесено хранене тест за толерантност (Уверете се, 9 g протеин, 40 g въглехидрати, 6 g мазнини). Допълнителни кръвни проби бяха събрани на 10, 20, 30, 60 и 120 минути за глюкоза, инсулин и GLP-1.

Анализи

Глюкозата се измерва чрез окисляване на глюкоза, холестерол на гладно и липопротеин с висока плътност (HDL) чрез анализ на холестерол естераза, триглицериди чрез хидролиза до глицерол и свободни мастни киселини (Synchron CX3delta и CX9; Beckman Coulter, Brea, CA) и хемоглобин A1c от високоефективна течна хроматография (Tosoh 2.2; Tosoh Bioscience, Сан Франциско, Калифорния). Имуноанализи се извършват в два екземпляра на гладен серум чрез търговски анализ, включително радиоимуноанализ за инсулин и С-пептид (Diagnostic Systems Laboratories, Webster, TX) и адипонектин (Linco Research, St Charles, MO), и ензимно свързан имуносорбентен анализ за лептин ( Linco Research). Функцията на щитовидната жлеза е анализирана с помощта на платформата Centaur Immunoassay (Bayer Diagnostics, Tarrytown, NY).

Плазменият GLP ‐ 1 беше измерен след екстракция на серум със 70% етанол (обем/обем) ((15)), като се използва антисерум (код 89390), специфичен за амидирания С-край на GLP ‐ 1 и следователно реагира главно с GLP ‐ 1 от чревен произход. (Анализът реагира еднакво с непокътнат GLP-1 и с GLP-1 3–36 амид, първичният метаболит.) Чувствителността на анализа беше под 1 pmol/l и коефициент на вариация в рамките на анализа под 6% при 20 pmol/l. Плазмата FGF21 е измерена чрез специфичен радиоимуноанализ (Phoenix Pharmaceuticals, Burlingame, CA) ((16)). Плазмата FGF19 е измерена чрез ензимно свързан имуносорбентен анализ (Human Kit; R&D Systems, Minneapolis, MN); изходът се нормализира до възстановяване на плазмата от 94%.

Измервания на жлъчната киселина

Серумните жлъчни киселини на гладно се измерват с високоефективна течна хроматография в тандемна масспектрометрия и се определят количествено, като се използват етикетирани с деутерий вътрешни стандарти ((17)).

Статистически анализ

Демографските характеристики са представени като средно ± sd; резултатите са представени като средно ± s.e. Мултивариантният анализ на фракциите на жлъчните киселини се извършва с помощта на мултивариантния анализ на General Linear Model (SPSS версия 11; SPSS, Чикаго, IL), като се използват всички жлъчни киселини като зависими променливи и изследваните групи като фиксиран фактор. Еднопосочен ANOVA, с междугрупова post hoc тТестване, корелация на Пиърсън и прости и двувариантни регресионни анализи бяха извършени с помощта на StatView (SAS Institute, Cary, NC). Независимите променливи бяха оценени след логаритмична трансформация за изкривено разпределение. Дву опашка P стойности на

Резултати

Демографските и метаболитните характеристики са обобщени в маса 1. Никой субект не е имал диабет. Деветте субекта, които са имали GB за болестно затлъстяване средно от 2,7 години по-рано, са имали значителна загуба на тегло (предоперативен ИТМ 50,2 ± 11,4 kg/m 2 спрямо настоящия BMI 29,9 ± 4,5 kg/m 2, P = 0,0004). За да се контролират потенциалните ефекти, свързани с величината на предоперативното затлъстяване, както и с настоящия ИТМ, бяха проучени също 5 пациенти с наднормено тегло със затлъстяване, подобни на предоперативния ИТМ, и 10 пациенти със затлъстяване, подобни на текущия ИТМ (наднормено тегло). Както се очакваше, следоперативните субекти имаха значително по-ниска обиколка на талията, триглицериди на гладно, нива на глюкоза на гладно и 2 часа и инсулин на гладно и повишени нива на HDL и адипонектин в сравнение с тежко затлъстели контроли (всички P 2 - анализ); няма други разлики в профилите на лекарствата между групите. Въпреки че нито един субект с наднормено тегло не е имал анамнеза за холецистектомия, 7 от 14 пациенти с морбидно затлъстяване са имали преди холецистектомия; честотата не се различава между групите след GB (4/9) и тежко затлъстелите групи (3/5).

киселини

Общите жлъчни киселини се различават значително между групите (P

Общите жлъчни киселини се повишават след операция на стомашен байпас на Roux-en-Y (GB) в сравнение с контролните субекти, съответстващи на следоперативния ИТМ (наднормено тегло (Ov)) и на предоперативния ИТМ (болестно затлъстяване (MOb)). Данните са представени като средно ± s. P (ANOVA) = 0,007. * Показва P

Жлъчните киселини играят установена роля в диетичната абсорбция на липиди и хомеостазата на холестерола и са известни лиганди на ядрения хормон рецептор FXR. Повишеният поток от чернодробна жлъчна киселина води до намаляване на триглицеридите ((18)). В съответствие с това откриваме, че нивата на серумна жлъчна киселина корелират обратно с триглицеридите (r = -0,40, P = 0,05) (Фигура 2а). Въпреки че нивата на HDL са значително увеличени при пациенти с GB, нивата на жлъчните киселини не корелират значително с HDL. Въпреки че наскоро FGF15/19 е свързан с регулирането на синтеза на жлъчна киселина ((19)), не открихме значителни разлики в FGF15/19 между групите. По същия начин не е имало разлики в FGF21, регулатор на чернодробния липиден метаболизъм ((16)) между групите и няма корелация с жлъчните киселини (не е показано).

Линейни регресионни връзки между нивата на серумната жлъчна киселина и (а) триглицериди на гладно, (б) плазмен адипонектин, (° С) ниво на глюкоза при 2 часа след смесено хранене и (д) пиково ниво на GLP ‐ 1 след смесено хранене във всички субекти. Субектите с морбидно затлъстяване (MOb) се обозначават с червените квадратчета, с наднормено тегло (Ov) със сини кръгове и след GB (GB) със зелените триъгълници.

Тъй като GB операцията е толкова ефективна за нормализиране на инсулиновата чувствителност и обръщане на хипергликемията, ние оценихме връзката между нивата на серумните жлъчни киселини и медиаторите на глюкозната хомеостаза. Нивата на жлъчната киселина не корелират с ИТМ, нито в цялата кохорта (r = 0,15, P = 0,5) или само нехирургичните субекти (r = 0,08, P = 0,8). Общите жлъчни киселини обаче корелират положително с плазмения адипонектин, маркер на инсулиновата чувствителност (r = 0,48, P (20)). Поради това оценихме нивата на серумния хормон на щитовидната жлеза при пациенти след байпас и контролите. Общото съотношение T4, T3 и T4/T3 не се различават между групите (не е показано); по същия начин тиреотропният хормон (TSH) е в нормативния диапазон за всички участници и не се различава между групите (Фигура 3а). Концентрациите на TSH обаче са силно и обратно корелирани с общите нива на жлъчните киселини (r = -0,57, P = 0,004) (Фигура 3б).

Потенциални връзки между жлъчните киселини и действието на хормоните на щитовидната жлеза. (а) Нивата на тиротропния хормон (TSH) не се различават при пациентите след GB (GB) в сравнение с контролите, съответстващи на ИТМ (болестно затлъстяване (MOb) и наднормено тегло (Ov)), но (б) корелират обратно с общите нива на жлъчните киселини. MOb обектите са обозначени с червените квадрати, Ov със сини кръгове, а post-GB със зелените триъгълници.

Дискусия

Въпреки широкото прилагане и терапевтичния успех на GB операцията, нашето разбиране за механизмите, медииращи подобрената метаболитна хомеостаза и дългосрочната загуба на тегло, остава непълно. Въпреки че постхирургичните промени в ситостта, чревната анатомия, нервната сигнализация, секрецията на стомашно-чревни пептиди и абсорбцията на хранителни вещества заедно допринасят за загуба на тегло и свързаните с това подобрения в системния метаболизъм, ние предлагаме, че повишените серумни концентрации на жлъчните киселини могат също да допринесат за подобряване на въглехидратите, липидите, и енергиен метаболизъм след GB.

Сега демонстрираме, че общите серумни концентрации на жлъчна киселина са повече от два пъти по-високи при лица 2–4 години след операция на GB, отколкото при лица с наднормено тегло или тежко затлъстяване, които не са имали бариатрична операция. Този модел на увеличаване на жлъчните киселини обхваща множество субфракции, включително първични и вторични жлъчни киселини, и достига статистическа значимост за гликохенодезоксихолевата (над четирикратно увеличение на тази най-разпространена фракция), гликодезоксихолевата, гликохолевата и тауродеоксихолевата киселини.

Все още не знаем дали конкретна съставка на жлъчните киселини е до голяма степен отговорна за тези находки. Различният афинитет на видовете жлъчни киселини към TGR5 рецептора ((31)) може да придаде сила на ендокринната сигнализация. Неотдавнашно проучване демонстрира обратна връзка между повишаването на инсулина на гладно и повишаването на гликохенодезоксихолевата киселина на гладно ((11)), което предполага, че сигнализирането на жлъчните киселини може да е свързано с чувствителността към инсулин при хората. Интересното е, че същата съставка на жлъчната киселина беше силно регулирана при нашите пациенти с GB.

Възникващите данни показват, че манипулацията на нивата на жлъчните киселини терапевтично може също да доведе до положителни метаболитни ефекти при хората. Секвестрантите на жлъчните киселини, които намаляват ентерохепаталната циркулация на жлъчните киселини, увеличават синтеза на жлъчна киселина от холестерола и по този начин понижават серумния холестерол. Успоредно с това, секвестрантите на жлъчните киселини също водят до значителни подобрения в гликемичния контрол. Например, прилагането на колезевелам, полимер с висока способност, свързващ жлъчните киселини, при хора с диабет тип 2 намалява не само холестерола и липопротеините с ниска плътност, както се очаква, но и намалява хемоглобина А1с ((12), (13)). При гризачи лечението с колестимид предотвратява както затлъстяването, предизвикано от диетата, така и хипергликемията (19). Тези ефекти на секвестрантите на жлъчните киселини могат да бъдат свързани и с повишени нива на циркулиране на холева киселина, както е показано след приложение на холестирамин (39), променена секреция на FGF15/19 (реф. (40)) или намалена експресия на малък хетеродимерен партньор ). Дали секвестрантите на жлъчните киселини също подобряват активирането на TGR5 и активността на D2, или секрецията на инкретинов хормон, при хората остава неизвестно.

В обобщение, ние демонстрираме, че нивата на серумна жлъчна киселина са над два пъти по-високи при лица, които преди това са имали GB операция, в сравнение с тези без GB, подобни на предоперативния или настоящия ИТМ. Тези ефекти са най-видни за гликохенодезоксихолевата, гликодеоксихолевата, гликохолевата и тауродеоксихолевата киселини. Освен това, концентрациите на жлъчна киселина корелират с ключови метаболитни параметри, включително обратни връзки с 2-часови нива на глюкоза, триглицериди и TSH след хранене, и положителни корелации с адипонектин и пикови нива на GLP ‐ след хранене. Нашият настоящ анализ на напречното сечение не може да установи причинно-следствена връзка. Например, възможно е също така подобрената чувствителност към инсулин след индуцирана от байпас загуба на тегло да допринесе за относително увеличаване на синтеза и/или абсорбцията на жлъчна киселина. Независимо от това, тези данни при хора са в съответствие с данните за гризачи, които предполагат, че повишените нива на серумна жлъчна киселина могат да допринесат за подобрения в чувствителността към инсулин, секрецията на инкретин и постпрандиалната гликемия. По-нататъшни изследвания на глюкозния, липидния и енергийния метаболизъм, повлияни от фармакологичната модулация на жлъчните киселини при хората, ще бъдат необходими за тестване на тези механизми.

ДОПЪЛНИТЕЛЕН МАТЕРИАЛ

Допълнителните материали са свързани с онлайн версията на статията на http: www.nature.comoby

Благодарности

Поддържа се от NIH DK062948 (M.-EP), DK060837 (M.-EP и ABG), Фондация за изследване на младежкия диабет (M.-EP и ABG), K23-DK02795 и награда за кариерно развитие на Американската диабетна асоциация 06-CD-07 ( ABG), DK65055 (Bianco), Институт Picower (MKB и EM ‐ F), M01 RR001032 (Общ център за клинични изследвания) и DK36836 (Център за изследване на диабета и ендокринологията, Център за диабет Joslin). Д-р Auwerx благодари на CNRS, INSERM, Université Louis Pasteur и NIH (DK 067320) за безвъзмездна помощ. Д-р Холст е подкрепен от Датския съвет за медицински изследвания и фондация Novo Nordisk. Оценяваме техническата експертиза на Henk Overmars, Lone Bagger Thielsen, Petr Jarolim и съдействието на Stanley Vance и Rebecca Friedrichs.

Разкриване

Авторите не декларират конфликт на интереси.

Описание на името на файла
oby_1525_sm_1.ppt56.5 KB Поддържащ информационен елемент

Моля, обърнете внимание: Издателят не носи отговорност за съдържанието или функционалността на която и да е поддържаща информация, предоставена от авторите. Всички заявки (различни от липсващо съдържание) трябва да бъдат насочени към съответния автор на статията.