Epsilon Archive for Student Projects

Abstract

Kritiskt sjuka hästar som utsätts för kraftig fysiologisk stress kan drabbas av negativ energibalans och störningar i glukos- och fettmetabolismen. Fysiologisk stress aktiverar en neuroendokrin respons för att bevara homeostas. Stresshormoner och inflammatoriska cytokiner stimulerar katabolism för att tillgängliggöra lagrad energi och inducerar insulinresistens hos vävnaden. Hos kritiskt sjuka hästar kan den katabola responsen bli allt för kraftig och orsaka komplikationer. Okontrollerad lipolys, med mobilisering av triglycerider från kroppens energireserver, kan orsaka ansamling av lipider i blodet. Tillstånd med patologiskt förhöjda blodfetter kan leda till förfettning av inre organ och följaktligen en svikande organfunktion. Hästar som drabbats av tillstånd med förhöjda blodfetter kan behandlas med en kontinuerlig intravenös infusion med glukos. Glukosinfusionen syftar till att orsaka hyperglykemi som stimulerar endogen insulinfrisättning, vilket hämmar lipolys och stimulerar upptag av lipider från blodet. Det finns dock ingen koncensus kring hur man optimerar parenteral behandling med en kontinuerlig glukosinfusion hos intensivvårdspatienter med störningar i fettmetabolismen p.g.a. avsaknad av basala kunskaper i hur en sådan behandling påverkar det dynamiska systemet av glukos, insulin och fettsyror hos hästar med varierande grad av insulinresistens.

Studien prövar hypotesen att en kontinuerlig infusion med glukos orsakar hyperglykemi vid en konstant plasmaglukoskoncentration, som stimulerar endogen insulinfrisättning från pankreas hos friska hästar och att sådan induktion av hyperinsulinemi medför ett ökat upptag av glukos och fettsyror från blodet. Studien undersöker vilken grad av hyperglykemi som krävs för att inducera en tillräckligt hög endogen insulinfrisättning för att sänka koncentrationen av triglycerider i blodet.

Metoden som användes för att mäta känsligheten för glukos hos pankreas betaceller var en hyperglykemisk clamp. För att undersöka om graden av hyperglykemi har betydelse för den endogena insulinresponsen och eliminationen av lipider från blodet så användes två olika målkoncentrationer för plasmaglukos vid kontinuerlig glukosinfusion.
Infusionshastigheten justerades för att nå antingen en lindrig hyperglykemi eller en kraftig hyperglykemi efter det att den hyperglykemiska clampen avslutats. Försöket pågick i 36 timmar. Blodprover togs för analys av glukos, insulin och triglycerider.

Resultatet av studien visar att en kontinuerlig glukosinfusion vid en konstant hyperglykemisk plasmaglukoskoncentration stimulerar endogen insulinfrisättning och elimination av triglycerider från blodcirkulationen. Triglyceriderna sjönk lika mycket oavsett om en lindrig eller en kraftig hyperglykemi användes för att stimulera endogen insulinfrisättning. En lindrig hyperglykemi genererade ett tillräckligt högt endogent insulinsvar för att reducera koncentrationen av triglycerider hos kliniskt friska hästar med olika grad av insulinkänslighet. En mer insulinresistent häst fick en kraftigare insulin- och triglyceridrespons än en mer insulinkänslig individ vid samma plasmaglukoskoncentration. Det indikerar att en mer insulinresistent häst har svårare att reglera triglyceridkoncentrationen i blodet.

Critically ill horses subjected to severe physiological stress can suffer from negative energy balance and disturbances in glucose and fat metabolism. Physiological stress activates a neuroendocrine response to maintain homeostasis. Stress hormones and inflammatory cytokines stimulates catabolism to make energy stored in tissues available and also induces insulin resistance in tissues. In critically ill horses, this catabolic response can be exaggerated and cause complications. Uncontrolled lipolysis and mobilization of triglycerides from the body’s energy reserves, may cause accumulation of lipids in the blood. Conditions with pathologically elevated lipids in the blood can lead to organ lipidosis and consequently organ failure. Horses with dyslipidaemia can be treated with a continuous intravenous glucose infusion. A glucose infusion intended to cause hyperglycaemia stimulates endogenous insulin secretion, inhibiting lipolysis and stimulates absorption of lipids from the blood. However, there is no consensus on how to optimize parenteral treatment with a continuous glucose infusion in critically ill patients with disorders of fat metabolism due to lack of basic knowledge of how such a treatment will affect the dynamic system of glucose, insulin and fatty acids in horses with varying degrees of insulin resistance.

The study tests the hypothesis that a continuous infusion of glucose causing hyperglycaemia at a constant plasma glucose concentration stimulates endogen insulin secretion from the beta cells of pancreas in healthy horses and that such induction of hyperinsulinemia causes an increased uptake of glucose and triglycerides from the blood. The study examines the degree of hyperglycaemia required to induce a sufficiently high endogenous insulin release to reduce the concentration of triglycerides in the blood.
The method used to measure sensitivity to glucose in the pancreatic beta cells was a hyperglycaemic clamp. To investigate whether the degree of hyperglycaemia is of importance for the endogenous insulin response and elimination of lipids from the blood two different target concentrations of plasma glucose was used for the continuous glucose infusion. The infusion rate was adjusted to achieve either a mild hyperglycaemia or a severe hyperglycaemia following the hyperglycaemic clamp. The test lasted 36 hours. Blood samples were taken for analysis of glucose, insulin and triglycerides.

The results of the study show that continuous glucose infusion at constant hyperglycaemic plasma glucose concentration stimulates endogenous insulin secretion and clearance of triglycerides from the blood circulation. There was an equal reduction in the concentration of triglycerides independent of whether a mild or a severe hyperglycaemia was used to stimulate endogenous insulin release. A mild hyperglycaemia generated a high enough endogenous insulin response to reduce the concentration of triglycerides in clinically healthy horses with various degrees of insulin sensitivity. The response in insulin secretion and triglyceride clearance depended on the degree of insulin sensitivity. A more insulin resistant horse had a higher insulin response and triglyceride response than a more insulin sensitive individual at the same plasma glucose concentration. This indicates that the regulation of triglyceride metabolism in horses will be more difficult to control as the degree of insulin sensitivity declines.