Ảnh hưởng di truyền đến phản ứng insulin của tế bào beta với các chất kích thích bài tiết khác nhau

Springer Science and Business Media LLC - Tập 52 - Trang 2570-2577 - 2009
A. M. C. Simonis-Bik1, E. M. W. Eekhoff1, M. H. M. de Moor2, M. H. H. Kramer3, D. I. Boomsma2, R. J. Heine1,4, J. M. Dekker4, J. A. Maassen1, L. M. ’t Hart5, M. Diamant1, E. J. C. de Geus2
1Diabetes Centre, VU University Medical Centre, Amsterdam, The Netherlands
2Biological Psychology, VU University, Amsterdam, the Netherlands
3Internal Medicine, VU University Medical Centre, Amsterdam, The Netherlands
4EMGO Institute for Health and Care Research, VU University medical centre, Amsterdam, The Netherlands
5Molecular Cell Biology, Leiden University Medical Centre, Leiden, the Netherlands

Tóm tắt

Mục tiêu của nghiên cứu này là ước lượng tính di truyền của phản ứng insulin của tế bào beta đối với glucose và đối với glucose kết hợp với peptide-1 giống glucagon (GLP-1) hoặc với GLP-1 cộng với arginine. Đây là một nghiên cứu về các cặp sinh đôi trong gia đình bao gồm 54 gia đình từ Đăng ký Sinh đôi Hà Lan. Các tham gia viên là các cặp sinh đôi khỏe mạnh và các anh chị em của họ cùng giới tính, trong độ tuổi từ 20 đến 50. Phản ứng insulin của tế bào beta được đánh giá bằng cách kẹp hyperglycaemic đã được điều chỉnh với GLP-1 và arginine bổ sung. Chỉ số nhạy cảm insulin (ISI) được đánh giá bằng kẹp euglycaemic–hyperinsulinaemic. Mô hình phương trình cấu trúc đa biến được sử dụng để thu được các đặc tính di truyền và các yếu tố di truyền đứng sau sự khác biệt cá nhân về BMI, ISI và phản ứng bài tiết của tế bào beta. Tính di truyền của mức insulin đáp ứng với glucose là 52% và 77% cho giai đoạn đầu và giai đoạn thứ hai, tương ứng, 53% đối với glucose + GLP-1 và 80% đối với liều arginine bổ sung. Các phản ứng insulin đối với việc điều trị glucose, glucose + GLP-1 và glucose + GLP-1 + arginine có mối tương quan cao (0.62< r <0.79). Tính di truyền của BMI và ISI lần lượt là 74% và 60%. Các yếu tố di truyền ảnh hưởng đến BMI và ISI giải thích khoảng một nửa tính di truyền của mức insulin phản ứng với ba chất kích thích bài tiết. Một nửa còn lại là do các yếu tố di truyền đặc hiệu đối với tế bào beta. Ở những người trưởng thành khỏe mạnh, các yếu tố di truyền giải thích phần lớn sự khác biệt cá nhân trong khả năng bài tiết của tế bào beta. Những ảnh hưởng di truyền này phần nào độc lập với các gen ảnh hưởng đến BMI và ISI.

Từ khóa

#di truyền #insulin #tế bào beta #glucose #GLP-1 #arginine #chỉ số nhạy cảm insulin (ISI) #nghiên cứu sinh đôi

Tài liệu tham khảo

No authors listed (2003) Report of the Expert Committee on the Diagnosis and Classification of Diabetes Mellitus. Diabetes Care 26(Suppl 1):S5–S20 Newman B, Selby JV, King MC, Slemenda C, Fabsitz R, Friedman GD (1987) Concordance for type 2 (non-insulin-dependent) diabetes mellitus in male twins. Diabetologia 30:763–768 Kaprio J, Tuomilehto J, Koskenvuo M et al (1992) Concordance for type 1 (insulin-dependent) and type 2 (non-insulin-dependent) diabetes mellitus in a population-based cohort of twins in Finland. Diabetologia 35:1060–1067 Medici F, Hawa M, Ianari A, Pyke DA, Leslie RD (1999) Concordance rate for type II diabetes mellitus in monozygotic twins: actuarial analysis. Diabetologia 42:146–150 Beck-Nielsen H, Vaag A, Poulsen P, Gaster M (2003) Metabolic and genetic influence on glucose metabolism in type 2 diabetic subjects—experiences from relatives and twin studies. Best Pract Res Clin Endocrinol Metab 17:445–467 Watanabe RM, Valle T, Hauser ER et al (1999) Familiality of quantitative metabolic traits in Finnish families with non-insulin-dependent diabetes mellitus. Finland-United States Investigation of NIDDM Genetics (FUSION) Study investigators. Hum Hered 49:159–168 Hsueh WC, Mitchell BD, Aburomia R et al (2000) Diabetes in the Old Order Amish: characterization and heritability analysis of the Amish Family Diabetes Study. Diabetes Care 23:595–601 Meigs JB, Cupples LA, Wilson PW (2000) Parental transmission of type 2 diabetes: the Framingham Offspring Study. Diabetes 49:2201–2207 Hanson RL, Imperatore G, Narayan KM et al (2001) Family and genetic studies of indices of insulin sensitivity and insulin secretion in Pima Indians. Diabetes Metab Res Rev 17:296–303 Mills GW, Avery PJ, McCarthy MI et al (2004) Heritability estimates for beta cell function and features of the insulin resistance syndrome in UK families with an increased susceptibility to type 2 diabetes. Diabetologia 47:732–738 Lehtovirta M, Kaprio J, Forsblom C, Eriksson J, Tuomilehto J, Groop L (2000) Insulin sensitivity and insulin secretion in monozygotic and dizygotic twins. Diabetologia 43:285–293 Poulsen P, Levin K, Petersen I, Christensen K, Beck-Nielsen H, Vaag A (2005) Heritability of insulin secretion, peripheral and hepatic insulin action, and intracellular glucose partitioning in young and old Danish twins. Diabetes 54:275–283 Frayling TM (2007) Genome-wide association studies provide new insights into type 2 diabetes aetiology. Nat Rev Genet 8:657–662 Florez JC (2008) Newly identified loci highlight beta cell dysfunction as a key cause of type 2 diabetes: where are the insulin resistance genes? Diabetologia 51:1100–1110 Elbein SC, Hasstedt SJ, Wegner K, Kahn SE (1999) Heritability of pancreatic beta-cell function among nondiabetic members of Caucasian familial type 2 diabetic kindreds. J Clin Endocrinol Metab 84:1398–1403 Hong Y, Weisnagel SJ, Rice T et al (2001) Familial resemblance for glucose and insulin metabolism indices derived from an intravenous glucose tolerance test in Blacks and Whites of the HERITAGE Family Study. Clin Genet 60:22–30 Lehtovirta M, Kaprio J, Groop L, Trombetta M, Bonadonna RC (2005) Heritability of model-derived parameters of beta cell secretion during intravenous and oral glucose tolerance tests: a study of twins. Diabetologia 48:1604–1613 Gautier JF, Fetita S, Sobngwi E, Salaun-Martin C (2005) Biological actions of the incretins GIP and GLP-1 and therapeutic perspectives in patients with type 2 diabetes. Diabetes Metab 31:233–242 Brandle M, Lehmann R, Maly FE, Schmid C, Spinas GA (2001) Diminished insulin secretory response to glucose but normal insulin and glucagon secretory responses to arginine in a family with maternally inherited diabetes and deafness caused by mitochondrial tRNA(LEU(UUR)) gene mutation. Diabetes Care 24:1253–1258 Stumvoll M, Fritsche A, Haring HU (2002) Clinical characterization of insulin secretion as the basis for genetic analyses. Diabetes 51(Suppl 1):S122–S129 Fritsche A, Stefan N, Hardt E, Schutzenauer S, Haring H, Stumvoll M (2000) A novel hyperglycaemic clamp for characterization of islet function in humans: assessment of three different secretagogues, maximal insulin response and reproducibility. Eur J Clin Invest 30:411–418 Gerich JE (2002) Is reduced first-phase insulin release the earliest detectable abnormality in individuals destined to develop type 2 diabetes? Diabetes 51(Suppl 1):S117–S121 Ahren B, Pacini G (2004) Importance of quantifying insulin secretion in relation to insulin sensitivity to accurately assess beta cell function in clinical studies. Eur J Endocrinol 150:97–104 Boomsma DI, de Geus EJC, Vink JM et al (2006) Netherlands Twin Register: from twins to twin families. Twin Res Hum Genet 9:849–857 Simonis-Bik AM, Eekhoff EM, Diamant M et al (2008) The heritability of HbA1c and fasting blood glucose in different measurement settings. Twin Res Hum Genet 11:597–602 Posthuma D, Boomsma DI (2000) A note on the statistical power in extended twin designs. Behav Genet 30:147–158 DeFronzo RA, Tobin JD, Andres R (1979) Glucose clamp technique: a method for quantifying insulin secretion and resistance. Am J Physiol 237:E214–E223 Snijder MB, Dekker JM, Visser M et al (2003) Associations of hip and thigh circumferences independent of waist circumference with the incidence of type 2 diabetes: the Hoorn Study. Am J Clin Nutr 77:1192–1197 Astles JR, Sedor FA, Toffaletti JG (1996) Evaluation of the YSI 2300 glucose analyzer: algorithm-corrected results are accurate and specific. Clin Biochem 29:27–31 Neale MC, Boker SM, Xie G, Maes HH (2006) Mx: Statistical modeling, 7th edn. Virginia Commonwealth University Department of Psychiatry, Richmond Neale MC, Cardon LR (1992) Methodology for genetic studies of twins and families. Kluwer, Dordrecht Huxley R, James WPT, Barzi F et al (2008) Ethnic comparisons of the cross-sectional relationships between measures of body size with diabetes and hypertension. Obes Rev 9(Suppl 1):53–61 Maes HH, Neale MC, Eaves LJ (1997) Genetic and environmental factors in relative body weight and human adiposity. Behav Genet 27:325–351 Frayling TM, Timpson NJ, Weedon MN et al (2007) A common variant in the FTO gene is associated with body mass index and predisposes to childhood and adult obesity. Science 316:889–894 Prokopenko I, McCarthy MI, Lindgren CM (2008) Type 2 diabetes: new genes, new understanding. Trends Genet 24:613–621 Groenewoud MJ, Dekker JM, Fritsche A et al (2008) Variants of CDKAL1 and IGF2BP2 affect first-phase insulin secretion during hyperglycaemic clamps. Diabetologia 51:1659–1663 Schafer SA, Tschritter O, Machicao F et al (2007) Impaired glucagon-like peptide-1-induced insulin secretion in carriers of transcription factor 7-like 2 (TCF7L2) gene polymorphisms. Diabetologia 50:2443–2450 Schafer SA, Mussig K, Staiger H et al (2009) A common genetic variant in WFS1 determines impaired glucagon-like peptide-1-induced insulin secretion. Diabetologia 52:1075–1082 Haupt A, Guthoff M, Schafer SA et al (2009) The inhibitory association of recent type 2 diabetes risk loci on insulin secretion is modulated by insulin sensitivity. J Clin Endocrinol Metab 94:1775–1780 McCarthy MI, Zeggini E (2009) Genome-wide association studies in type 2 diabetes. Curr Diab Rep 9:164–171