Dokument: Die Rolle der verzweigtkettigen Aminosäuren in der Entwicklung und Progression der Insulinresistenz und des Typ 2 Diabetes
| Titel: | Die Rolle der verzweigtkettigen Aminosäuren in der Entwicklung und Progression der Insulinresistenz und des Typ 2 Diabetes | |||||||
| Weiterer Titel: | The role of branched-chain amino acids in the development and progression of insulin resistance and type 2 diabetes | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=54188 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20200914-111758-8 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Englisch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Dr. med. Karusheva, Yanislava [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Prof. Dr. Roden, Michael [Gutachter] PD Dr. Bönner, Florian [Gutachter] | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit | |||||||
| Beschreibungen: | Erhöhte Serumspiegel verzweigtkettiger Aminosäuren (BCAA: Valin, Leucin, Isoleucin) assoziieren mit Insulinresistenz und Typ-2-Diabetes (T2D), was aus den Ernährungsgewohnheiten, der Zusammensetzung des Darmmikrobioms oder Veränderung des zellulären Energiestoffwechsels resultieren könnte. Wir prüften die Hypothese, dass eine diätetische BCAA-Reduktion die Insulinsensitivität verbessert und die Hyperinsulinämie bei Patienten mit T2D vermindert.
In einer randomisierten, Placebo-kontrollierten Crossover-Doppelblindstudie erhielten 12 Patienten (8 männlich, 4 weiblich, 54±4 Jahre, BMI 30,8±2,8 kg/m2, HbA1c 6,6±0,9%/49±10 mmol/mol) eine einwöchige Diät mit allen Aminosäuren (BCAA+) oder mit einem um 60%igen reduzierten Gehalt an BCAA (BCAA-). Die Glukosehomöostase wurde durch Mixed-Meal-Toleranz-Tests (MMT) und hyperinsulinämisch-euglykämische Clamp-Tests (HEC) erfasst. In Muskel- und Fettgewebebiopsien wurde die Insulin-Signalübertragung mittels Western-Blots und die mitochondriale Effizienz mittels hochauflösender Respirometrie (Respiratory Control Ratio, RCR) bestimmt. Die Zusammensetzung des Darmmikrobioms wurde durch Next-Generation-Sequenzierung ermittelt. Verglichen mit der BCAA+-Diät, bewirkte die BCAA--Diät eine Abnahme der BCAA-Serumkonzentration um 17% (p<0,01). Die MMT-induzierte Insulinsekretion war 28% niedriger als bei der BCAA+-Diät (p<0,05). Die Insulinsensitivität stieg im MMT (PREDIM) um 23% (p<0,01), blieb aber im HEC (M-Wert) unverändert. Nach BCAA--Diät war die Respiratorische Kontrolle (RCR) im Skelettmuskel unverändert, im Fettgewebe jedoch 1,7-fach höher (p<0,05). Die Phosphorylierung des Mechanistic Target of Rapamycin (mTOR) war nur im Fettgewebe um 13% niedriger (p<0,05). Die BCAA--Diät führte desweitern zu einer Zunahme fäkaler Bacteroidetes um 40% und einer Abnahme der Firmicutes um 11% (beides p<0,05). Eine kurzfristige diätetische Reduktion verzweigtkettiger Aminosäuren senkt die Insulinsekretion und steigert die postprandiale Insulinsensitivität, die durch verbesserte mitochondriale Effizienz des Fettgewebes und veränderte Zusammensetzung des Darmmikrobioms bedingt sein könnte.Increased levels of branched-chain amino acids (BCAA) associate with insulin resistance and type 2 diabetes (T2D), which could result from dietary habits, gut microbiome composition or altered cellular energy metabolism. We hypothesized that reduced dietary intake of BCAA improves whole body insulin sensitivity and hyperinsulinemia in patients with T2D. In a randomized, placebo-controlled, double-blinded cross over trial, 12 metabolically well-controlled patients with T2D received an isocaloric diet (protein: 1 g/kg body weight), containing either the complete amino acid set (BCAA+) or a 60% reduced amount of BCAA (BCAA-) for one week each. Effects on glucose homeostasis were assessed from mixed meal tolerance tests (MMT) and hyperinsulinemic-euglycemic clamp tests (HEC), and pathways affecting insulin signaling were analyzed in skeletal muscle and adipose tissue biopsies. Gut microbiome composition was assessed by next generation sequencing. After the BCAA- diet, MMT-derived insulin secretion was 28% lower compared to the BCAA+ diet (p<0.05). After the BCAA- diet, MMT-derived insulin sensitivity (PREDIM, the validated predicted HEC-derived M-value from meal data) was 23% higher (p<0.01), whereas HEC-derived insulin sensitivity (M-value) remained unchanged. Respiratory control ratio was unchanged in skeletal muscle, but 1.7-fold higher in adipose tissue (p<0.05). The mechanistic target of rapamycin (mTOR) was downregulated by 13% in adipose tissue (p<0.05). BCAA- diet was further associated with a 40% increase of fecal Bacteroidetes and a 11% decrease of Firmicutes (both p<0.05). In conclusion, a short-term dietary reduction of BCAA decreases insulin secretion and increases postprandial insulin sensitivity, which may relate to adipocyte mitochondrial efficiency and altered gut microbiome composition in patients with T2D. | |||||||
| Lizenz: |  Urheberrechtsschutz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Medizinische Fakultät | |||||||
| Dokument erstellt am: | 14.09.2020 | |||||||
| Dateien geändert am: | 14.09.2020 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 04.02.2020 | |||||||
| Datum der Promotion: | 09.09.2020 |
