Post-prandiale insuline afgifte en de invloed op spier perfusie

Veroudering gaat gepaard met een progressief verlies van spiermassa en kracht.
Dit leidt tot het verlies van functionele capaciteit en een verhoogd het risico
op het ontwikkelen van chronische metabole ziekten. Een van deze metabole
ziekten die interacteert met de spiermassa is Diabetes Mellitus type 2.
Diabetes Mellitus type 2 wordt gekenmerkt door een hoge bloedglucosespiegel als
gevolg van insulineresistentie en een relatief insulinetekort. Het is duidelijk
geworden dat insuline daarnaast ook een vasoactief hormoon is. Haar
vasodilatieve werking blijkt fysiologisch en dosis afhankelijk. Uit recente
gegevens blijkt dat de metabole en vasculaire acties van insuline nauw met
elkaar verbonden zijn. Dit betekent ook dat een stijging van microvasculaire
perfusie na voedselinname meer resistent is tegen postprandiale afgifte van
insuline. Dit fysiologisch proces komt op de voorgrond te staan bij toenemende
leeftijd, en meer nog bij type 2 diabetici, en draagt bij aan een afname van de
glykemische controle.

Om te voldoen aan de toenemende vraag naar real-time evaluatie van
micro-vasculaire stroming in spierweefsel, worden nieuwe technieken
geëvalueerd. De conventionele systemische hemodynamische parameters en
oxygenatie zijn niet specifiek en niet gevoelig genoeg om de regionale perfusie
te detecteren. Een meer volledige evaluatie van de zuurstofvoorziening van de
weefsels kan worden bereikt door het toevoegen van niet-invasieve evaluatie van
de perfusie in de perifere weefsels aan de globale parameters. Niet-invasieve
monitoring van de perifere perfusie kan een holistische aanpak vormen, die zeer
vroeg toegepast kan worden in klinisch en interventieonderzoek. Orthogonaal
polarisatie spectrometrie (OPS) is een niet-invasieve techniek die gebruik
maakt van het gereflecteerde licht om real-time beelden te produceren van de
microcirculatie. De technologie is verwerkt in een kleine handzame
video-microscoop die gebruikt kan worden in zowel onderzoek als in klinische
settings. OPS kan weefselperfusie beoordelen met behulp van de functionele
capillaire dichtheid (FCD), dat wil zeggen, de lengte van doorbloede haarvaten
per waarnemingsgebied (gemeten als cm/cm2). FCD is een zeer gevoelige parameter
voor de bepaling van de status van perfusie van het weefsel. Tot nu toe bleek
een van de meest toegankelijke locaties in de mens voor de perifere perfusie de
mond. OPS produceert uitstekende beelden van de sublinguale microcirculatie
door het plaatsen van de laserkop onder de tong. Bewegingsartefacten,
semikwantitatieve metingen van de perfusie, de aanwezigheid van verschillende
afscheidingen zoals speeksel en bloed, observator-gerelateerde bias en
beschadiging van het toestel zijn enkele van de beperkingen van de techniek.

In de huidige studie zullen we het effect van de postprandiale afgifte van
insuline op microvasculaire recruitment in de mondholte onderzoeken.

We veronderstellen dat tijdens een orale glucosetolerantietest, de sublinguale
gemeten arteriële doorbloeding vergelijkbaar zal zijn binnen dezelfde persoon,
maar verschillend tussen jongeren, ouderen en type 2 diabetes patiënten.
Doelstelling is het kwantificeren van de verschillen in micro-vasculaire
recruitering tussen gezonde jongeren, ouderen en ouderen met type 2 diabetes,
in nuchtere toestand en postpandrial, als gevolg van toenemende
insulineresistentie. Daarom verrichten we metingen van micro-vasculaire
perfusie in sublinguale positie in jongeren, ouderen en leeftijd gerelateerde
Diabetes mellitus type 2-patiënten, voor en tijdens een orale
glucosetolerantietest.

Primaire uitkomst voor deze studie is micro-vasculaire flow, uitgedrukt in
volume van de glycocalyx.

Secundaire uitkomsten zijn: correlatie tussen de basale en postprandiale
micro-vasculaire bloedstroom en orale glucose tolerantie. Tevens wordt gekeken
naar de relatie tussen veroudering, DM2 en totale en vezelspecifieke
spiermassa.

Minimaal een week na inclusie, arriveren alle proefpersonen nuchter om 0800 uur
in het laboratorium per auto of openbaar vervoer. Er wordt een katheter (Baxter
BV, Utrecht, Nederland) ingebracht voor veneuze bloedafnamen. Na afname van een
nuchter bloedmonster (15 ml), zal een eerste OPS meting onder de tong zal
worden uitgevoerd. Indien mogelijk zullen de proefpersonen zelf de OPS-camera
met beide handen bedienen. Indien noodzakelijk zullen ze hierbij worden
geholpen door B. Groen (zie foto 1, pagina 9 onderzoeksprotocol).

Na 30 minuten zal een bolus van 75 g glucose (opgelost in 250 ml water) worden
ingenomen (t = 0 min). Na de inname van de bolus wordt om de 30 minuten een
veneus bloedmonster (8 ml) afgenomen tot t = 120 min. De type 2 diabetes
patiënten die deelnemen aan deze studie zal gevraagd worden het gebruik van
Diabetes medicatie te staken tijdens de laatste 2 dagen voorafgaand aan de
OGTT. Plasma glucose concentraties worden gemeten om een verminderde
glucosetolerantie en type 2 diabetes te classificeren volgens ADA criteria van
2006. De plasma glucose en insuline concentraties zullen worden gebruikt om de
gevoeligheid voor insuline met behulp van de Oral Glucose Insulin Sensitivity
(OGIS) model te bepalen.

Op tijdstip t = 15, t = 30, t = 45, zal t = 60 t = 75 t = 90 t = 105 en t =
120, wordt de micro-vasculaire doorbloeding gemeten d.m.v. OPS in sublinguale
positie. Na voltooiing van de OGTT- en OPS metingen, wordt een kleine
hoeveelheid spierweefsel afgenomen uit de M. vastus lateralis. Deze
spiersamples zullen worden verdeeld in 5 micrometer dikke dwarsdoorsneden en
gekleurd voor de immunohistochemische bepaling van de verdeling van vezeltypen
en vascularisatie. Tenslotte wordt een single slice CT-scan van het rechter
bovenbeen gemaakt. Na voltooiing van de test, zullen alle proefpersonen
gedurende 30 minuten worden geobserveerd. Tevens wordt in deze periode een
lunch geserveerd, bestaande uit brood, jam, krentenbollen en koffie of thee,
voordat de proefpersonen naar huis gaan.

Alle proefpersonen zullen een orale glucose tolerantie test (OGTT) ondergaan. Na een nacht vasten arriveren de proefpersonen om 0800 uur in het laboratorium per auto of openbaar vervoer. Er wordt een katheter (Baxter BV, Utrecht, Nederland) ingebracht voor veneuze bloedafnamen. Na afname van een nuchter bloedmonster (15 ml), zal een bolus van 75 g glucose (opgelost in 250 ml water) worden ingenomen (t = 0 min). Na de inname van de bolus wordt iedere 30 minuten 8 ml veneus bloed afgenomen tot t = 120 min. De type 2 diabetes patiënten die deelnemen aan deze studie zal gevraagd worden het gebruik van hun diabetes medicatie te staken tijdens de laatste 2 dagen voorafgaand aan de OGTT. Plasma glucose concentraties worden gemeten om een verminderde glucosetolerantie en type 2 diabetes te classificeren volgens de ADA criteria van 2006. Bovendien worden plasma glucose, HbA1c en insuline concentraties gebruikt om de gevoeligheid voor insuline met behulp van het Orale Glucose Insuline Sensitiviteit (OGIS) beoordelen. Op tijdstip t = 0, t = 15, t = 30, t = 45, t = 60, t = 75, t = 90, t = 105 en t = 120, zal de micro-vasculaire doorbloeding worden gemeten m.b.v. OPS in sublinguale positie. Na voltooiing van de OGTT wordt een spierbiopt afgenomen uit de midden-regio van de M. vastus lateralis (15 cm boven de knieschijf) middels de percutane naald biopsietechniek zoals beschreven door Bergström. De biopten zullen zorgvuldig worden vrijgemaakt van zichtbaar vet en bloed, snel worden ingevroren in gekoeld isopentaan, ingebed in Tissue-Tek (Sakura Finetek Europe BV, Zoeterwoude, Nederland) en opgeslagen bij -80 º C voor histochemische analyse. Tenslotte wordt een CT-scan van het bovenbeen gemaakt. Beeldvorming zal ongeveer 5 minuten in beslag nemen en kent een stralingsbelasting van 0.03 mSe. Na het biopt en de CT-scan is het onderzoek ten einde, krijgen de proefpersonen een lunch aangeboden. De OGTT zal tweemaal worden uitgevoerd: eenmaal met glucose monohydraat en eenmaal met water. De volgorde waarin beide testen plaats vinden wordt door willekeur bepaald. Er zal slechts één spierbiopt worden afgenomen na afloop van de laatse OGTT.

De proefpersonen doorlopen 1 intake en 2 orale glucose tolerantietesten
(eenmaal met water, eenmaal met glucosemonohydraat). Belasting van het
onderzoek bestaat voor alle deelnemers uit het toedienen van 75 g glucose
monohydraat, opgelost in 250 ml water en het afnemen van in totaal 11 buisjes
bloed middels een infuus in de elleboogplooi. Tevens zullen de proefpersonen
met hulp van de onderzoeker OPS metingen op het weefsel onder de tong
uitvoeren. Deze zijn niet invasief van aard. Aan het eind van het onderzoek zal
onder locale verdoving een spierbiopt uit het bovenbeen afgenomen worden.