Metabole karakterisering van individuen met obesitas en type 2 diabetes, atleten en slanke inactieve controle personen in vivo, ex vivo en in vitro

Type 2 diabetes (T2D) is een veelvoorkomende ziekte waaraan momenteel 200
miljoen mensen lijden wereldwijd en dit getal zal naar verwachting verdubbeld
zijn in het jaar 2030. Het is daarom noodzakelijk dat deze ziekte onder
controle gehouden wordt en dat we beginnen met het tegengaan van een verdere
toename in incidentie. Wij stellen voor te starten met het identificeren van de
fysiologische en moleculaire aspecten van het probleem in alle spectra van de
ziekte (dat wil zeggen van insuline-gevoelige atleten tot inactieve gezonde en
obese individuen en verder naar type 2 diabetes patiënten), en we zullen de
focus leggen op het inventariseren van de verschillen en het identificeren van
de stadia van de ontiwkkeling voor potentiële doelwitten voor interventie in de
toekomst. De studie *Metabole Fenotypering* is vernieuwend wat betreft de
populatie en innovatief wat betreft het gebruik van state-of-the-art
technieken. Onze hypothese is dat de in vivo verschillen in metabole
flexibiliteit en mitochondriële functie tussen atleten en type 2 diabetes
patiënten en hun respectievelijk slanke en obese controles, behouden zullen
blijven in vitro en dat dit zal resulteren in een nieuw model voor het
bestuderen van de onderliggende mechanismen voor de progressie van T2D.

Het doel van dit onderzoeksvoorstel is de metabole fenotypering van getrainde
atleten (duurtraining), inactieve slanke en obese personen en type 2 diabetes
patiënten. Hierbij hebben we de volgende sub-doelen opgesteld:
(1) Het bepalen van de metabole flexibiliteit, gemeten met een
euglycemische-hyperinsulinemische clamp
(2) Het meten van in vivo mitochondriële functie met magnetische resonantie
spectroscopie (MRS) van creatine fosfaat (PCr) herstel
(3) Het opzetten van primaire myoblast cellijnen om in vitro analyses te kunnen
correleren met de bovenstaande in vivo metingen, evenals het verder verkennen
van farmacologische-, genetische-, en dieetinterventies in vitro
(4) Het kwantificeren van intramyocellulaire lipiden (IMCL) en acetylcarnitines
in vivo met MRS.
(5) Het bepalen van de verschillen in bruin vet volume en activiteit tussen
getrainde atleten en inactieve slanke personen.

132 deelnemers van het mannelijk geslacht zullen worden geworven (Zie Studie
Populatie). Geschikte participanten zullen een
euglycemische-hyperinsulinemische clamp ondergaan, evenals MRS scans voor
creatine fosfaat herstel en spier vetgehalte, metingen van de
lichaamssamenstelling en afname van een spierbiopt.

Nadat de deelnemers de toestemmingverklaring teruggestuurd hebben, zullen ze
uitgenodigd worden voor een screening op de universiteit. Tijdens deze
screening, die 1,5 uur zal duren, zal worden bepaald of de potentiele deelnemer
aan de eisen voldoet. De screening zal bestaan uit bloed afnames (nuchter),
bepaling van de bloeddruk in rust, meting van lichaamsgewicht en -lengte, een
medische vragenlijst, een orale glucose tolerantie test (OGTT, alleen voor de
type 2 diabeten), een electrocardiogram (ECG) in rust en een pre-test om de
maximale knie extensie capaciteit te bepalen en een fietsproef (VO2max). Na de
bepaling van deelnamegeschiktheid, zullen de participanten nog tweemaal de
universiteit bezoeken voor testdagen. De testen zullen respectievelijk 10 en 3
uur duren. Test dag 1 bestaat uit een spierbiopt en een
euglycemische-hyperinsulinemische clamp. Test dag 2 bestaat uit een MRS scan
voor intramyocellulaire lipiden en acetylcarnitine gehalte en creatine fosfaat
herstel en een DEXA scan voor lichaamssamenstelling.
Voor de getrainde atleten en de slanke inactieve personen zal op dag 1 nog een
vet biopt worden afgenomen voor het bepalen van de hoeveelheid bruin vet cellen
in wit vet ("browning"). Daarnaast zullen ze een derde testdag ondergaan,
waarin door middel van een PET-CT scan wordt gemeten hoeveel koude-geïnduceerde
bruin vet activiteit de proefpersonen hebben.

Een last is de tijd die de deelnemers spenderen aan het ondergaan van de
studieprocedures (3 bezoeken, totale tijdsinvestering is 13 uur). Om deze last
zo veel mogelijk te beperken, worden alle procedures maar eenmaal uitgevoerd.
Bloed word afgenomen via cannules die geplaatst worden voor de
euglycemische-hyperinsulinemische clamp. Er is een risico voor pijn, zwelling
van de vene, bloeding, of kneuzing op de plaats van de cannula insertie op de
arm. Steriele technieken en getraind personeel minimaliseren deze risico's.
Tijdens de MRS kan er discomfort ervaren worden tijdens het uitoefenen van druk
met het been tegen de ingestelde weerstand, dit is echter van korte duur (~5
minuten). Er is een kleine kans op een onverwachte medische bevinding tijdens
de analyse van de MR opnames. In dat geval zal de deelnemer worden geïnformeerd
en de behandelend arts zal op de hoogte worden gesteld van de bevindingen.
Tijdens de MRS scan, kan het lawaai als onplezierig worden ervaren, maar
deelnemers krijgen oordoppen en/of een hoofdtelefoon. Er is sprake van een
minimale hoeveelheid straling, geassocieerd met de DEXA scan voor
lichaamssamenstelling. De straling is vergelijkbaar met 12 uren achtergrond
zonnestraling. Er is pijn gerelateerd aan het spierbiopt; dit is echter
geassocieerd met de injectie van xylocaine om de huid en spier te verdoven en
is dus van korte duur (~1 minuut). Steriele technieken en getraind personeel
minimaliseren deze risico's. The primaire voordelen van deelname zijn kennis
van de metabole flexibiliteit en de capaciteit van phosphocreatine resynthese
na inspanning. Een ander voordeel is de financiële compensatie (¤150).
Voor de getrainde atleten en de slanke inactieve groep zal er een risico zijn
op een bloeduitstorting tijdens het wit vet biopt. Daarnaast kan de milde koude
als onprettig worden ervaren. Er is een kans op een toevalsbevinding tijdens de
PET-CT scan. De proefpersoon zal dan op de hoogte worden gebracht evenals zijn
of haar huisarts. De straling tijdens de PET-CT scan is 3.2 mSv, wat wordt
beschouwd als een laag risico.