概要
背景。 D-chiro-inositol-inositolphosphoglycan mediator（DCI-IPG）の欠乏は多嚢胞性卵巣症候群（PCOS）におけるインスリン抵抗性に寄与している可能性がある。 DCI-IPGの放出障害とインスリン抵抗性の関係が、肥満ではなくPCOSに特異的であるかどうかは不明である。 我々は、PCOSを有する肥満女性と有しない女性において、ベースラインと減量後のインスリン放出型DCI-IPGとインスリン感受性との関係を評価した。 方法は以下の通り。 肥満のPCOS（）および正常（）女性に、8週間の低カロリー食を実施した。 ベースラインと8週間の2時間OGTTで、Matsuda index、曲線下面積DCI-IPG（）、および、インスリン感受性を測定した。 結果 PCOS女性はベースラインでより低く、対照群にはないMatsuda index（）との間に有意な関係が認められた。 体重減少は、PCOS女性（-4.08kg）と正常女性（-4.29kg、）で同程度であった。 PCOS女性における体重減少は、松田指数（ ）との関係を変化させず、この関係は対照女性には存在しないままであった。 結論 とインスリン感受性の間の関係は、PCOSでのみ認められ、正常女性では認められず、この関係は体重減少の影響を受けなかった。 DCIとそのメッセンジャーは、肥満とは無関係にPCOSのインスリン抵抗性に寄与している可能性がある＜4647＞＜5384＞1. はじめに
多嚢胞性卵巣症候群（PCOS）は、生殖年齢の女性の約6～10％が罹患している 。 この疾患は、慢性的な少排卵または無排卵と生化学的または臨床的なアンドロゲン過剰によって特徴付けられる。 PCOSはまた、糖尿病、メタボリックシンドローム、および早期の心血管疾患のリスク増大と関連しています。 インスリン抵抗性とその代償としての高インスリン血症は、PCOSの病因において中心的な役割を担っています。 複数の証拠が、推定イノシトールホスホグリカン（IPG）セカンドメッセンジャー、D-カイロ-イノシトール-イノシトールホスホグリカンメディエーター（DCI-IPG）が、インスリン作用を媒介すると示している。 DCI-IPGの欠乏は、2型糖尿病患者やPCOS女性におけるインスリン抵抗性に寄与している可能性がある。 DCI の経口投与による介入研究では、PCOS を有する肥満女性において、血清インスリンおよびアンドロゲンレベルの低下、ならびに排卵機能の改善が報告されている ……。 逆に、メトホルミンやピオグリタゾンなどのインスリン感作薬の投与は、PCOSの女性においてインスリン刺激によるDCI-IPGの放出を増加させることも報告されています。
我々のグループは以前、肥満のPCOS女性では、インスリン作用とDCI-IPGメディエーターの放出の間の結合が、非肥満の正常女性と比較して障害されていることを示し、PCOS女性の肥満ではインスリン刺激による生理活性DCI-IPGメディエーターの放出に欠陥があることを示唆した 。 しかし、DCI-IPGメディエーター放出障害とインスリン抵抗性の関係が、PCOSの状態に特異的であるか、肥満そのものに起因するのかは不明である。 我々は、インスリン刺激型DCI-IPGメディエーターは、PCOS女性ではインスリン感受性を調節するが、正常女性では調節せず、肥満の軽減はこの関係に影響しないと仮定する。 この仮説を検証するために、我々はPCOSを持つ肥満女性と肥満の正常女性を対象に、試験的に減量介入試験を行った。 PCOSの有無にかかわらず、肥満女性を対象に、ベースライン時と8週間の低カロリー食摂取後に、経口ブドウ糖負荷試験（OGTT）中のインスリンとDCI-IPGメディエーターの両方の放出、および松田指数で測定したインスリン感度を評価した
2. 材料と方法
2.1. 参加者
本研究は、バージニア・コモンウェルス大学のCenter for Clinical and Translational ResearchのClinical Research Service Unitで実施された。 本研究は、Virginia Commonwealth University Institutional Review Boardの承認を得て実施した。 4647>
この研究に参加した女性は、肥満（≧30kg/m2）で18歳から40歳であった。 PCOSは、他の内分泌疾患を除外した後、修正ロッテルダム基準によって定義された。 本研究では、すべてのPCOS女性が生化学的な高アンドロゲン血症および少量または無月経（年間8回または数回の月経）を有していた。 高アンドロゲン血症や排卵機能障害の二次的原因は、甲状腺機能検査と血清プロラクチンが正常で、空腹時の17α-ヒドロキシプロゲステロンが9971>200ng/dLであることで除外された。 対照群は、血清テストステロンが正常な通常のサイクリング女性で構成された。 除外基準は、試験参加3ヵ月以内に食事療法または運動療法による減量を試みた女性、空腹時血糖値または経口ブドウ糖負荷試験（OGTT）による糖尿病、臨床的に重大な肺、心臓、腎、肝、神経学、精神、感染、腫瘍、悪性疾患、または尿中hCGにより証明された妊娠であった。 インスリン抵抗性に関連する疾患、例えば高血圧や脂質異常症などを有するPCOS女性は、6ヶ月間安定した量の薬を服用していれば除外されなかった。 正常な女性は、妊娠糖尿病の既往がある場合、糖尿病の第一近親者がいる場合、ベースラインで耐糖能異常を示した場合、高血圧症や脂質異常症がある場合に除外された
2.2. 試験手順
PCOS女性は月経周期の卵胞期に相当する時期に、正常女性は血清プロゲステロン≦2ng/mLで記録される月経周期の卵胞期中期（5-9日目）に調査した。
豆類や果物が多い食事でDCIを摂取しているかもしれないから、すべての被験者は栄養士に面接して、異常に多いイノシトールを含む食事の摂取の可能性がある人を確認した。 4647>
試験当日、参加者は12時間の絶食後、08:00にバージニアコモンウェルス大学の臨床研究サービスユニットに到着した。 身長は0.1cm単位で、体重は0.1kg単位で、精密体重計とデジタルスケールで測定された。 ウエストは臍の高さで、股関節周囲は臀部の最も広い直径で測定し、0.1cmに最も近い値を示した。 8時15分、8時30分、8時45分に空腹時採血を行い、空腹時インスリン、グルコース、性ステロイド（テストステロン）を測定するためにプールした。 9時00分に75 gの経口ブドウ糖を投与し、OGTTを実施した。 血糖値、インスリン、DCI-IPGの採血は15分おきに2時間行われた。 食事内容の概要、栄養表示、献立とレシピの例、カロリー計算の本が提供された。 女性たちは、炭水化物50％、総脂質30％、タンパク質20％の標準的な低カロリー食を8週間続けるよう指示された。 この低カロリー食は、米国国立心肺血液研究所の肥満管理ガイドラインに従って、500〜1000kcal/日のカロリー不足になるようにカロリー制限することで維持するよう指示された。 この低カロリー食は、1週間あたり約1～2ポンドの体重減少をもたらすことが示されている。 女性たちは、このプロトコルに従った低カロリー食に加えて、身体活動を修正したり、他の減量方法を試みたりするような意識的な努力をしないように特に指示された。 これは、身体活動は、体重が大幅に減少していなくてもインスリン感受性を改善するため、これらの女性におけるDCI処理とインスリン感受性における体重減少の効果に関する我々の調査を混乱させることになるからである。 この8週間の期間中、参加者は自分で食事を購入し、調理し、毎日の食事記録をつけた。 参加者は週1回、体重測定のためのフォローアップ訪問に参加した。 この週1回の訪問の際、彼らは食事記録を提出し、試験栄養士とのフォローアップ相談を受けた。
女性は8週間の食事介入後にDCIおよびインスリン感受性測定のために再来院した。 血清プロゲステロンにより月経周期の卵胞期に相当することを確認した後、ベースラインで実施したすべての測定および検査（身体測定、OGTT、採血）を繰り返した
2.3. 実験室分析
血清および血漿は、分析されるまで-80℃で保存された。 血清グルコースはグルコース酸化法（YSI 2300 Stat Plus Glucose Analyzer; Yellow Springs Instruments）により測定した。 血清インスリン濃度は、酵素結合免疫吸着法（ELISA）（Alpco Diagnostics, Salem NH）により測定された。 血清テストステロンと性ホルモン結合グロブリン（SHBG）は、ELISA（Alpco Diagnostics）により測定された。 遊離テストステロンは，Södergard らの方法を用いて算出した． DCI-IPG の生物活性は、JEN の研究室が開発した生物活性アッセイを使用して測定した。 統計解析
グルコースの経口投与に対する血清インスリン濃度およびDCI-IPGの相対的生理活性の反応を、台形法則によりそれぞれの反応曲線下の面積（AUC）を算出することにより検討した。 インスリンが DCI-IPG の遊離を媒介すると考えられており，また，DCI-IPG の遊離には被験者間のばらつきがあることから，DCI-IPG のインスリンを媒介した遊離を単独より正確に反映する比率であると考えられた。 したがって、我々はこの比率を解析に使用した。 インスリン感受性の評価には、Matsuda and DeFronzoによって記述されたWhole body insulin sensitivityを用いた
ベースラインでの群間比較は、Studentの両側検定で行われた。 ベースラインから治療後までの群内効果を評価するために、マッチドペアの両側-検定が行われた。 群間の治療効果を評価するために、各変数の変化（減量後-ベースライン）を両側-検定で比較した。 松田指数の変化とOGTT中にインスリン1単位あたり放出される生理活性DCI-IPGの変化との関連を評価するために、残差の直線性と正規性を評価した後、ピアソンの相関を使用した＜4647＞＜1342＞データの分布は正規分位図により評価した。 正規分布にない変数は、解析のために対数変換し、報告のために元の単位に逆変換した。 データは平均値±標準偏差、または解析のために変換されたパラメータの幾何平均値（95％信頼区間）として表示された。 分析はJMP 12.0 (SAS Institute, NC)で行った。 結果
合計80人の女性が参加に同意してくれた。 このうち、研究参加前に除外基準を満たしたのは19名であった。 残りのPCOS女性34名と正常女性27名のうち、PCOS女性18名と正常女性12名が追跡調査前に脱落した。 したがって、16人のPCOS女性と15人の健常女性が研究を完了した。 この研究の脱落率は、他の食事療法に基づく体重減少研究と同様であった。 本研究の目的は、PCOS女性における減量中のDCI-IPGメディエーター放出の変化とインスリン感受性の変化の関係を、正常女性と比較して評価することであるため、研究を完了した女性のみを対象とした
3.1. ベースラインの特徴
ベースラインでは、対照女性とPCOSの女性は、年齢、人種構成、BMI、またはウエスト/ヒップ比の点で差がなかった（表1）。 予想通り、PCOS女性は血清総テストステロンが有意に高い傾向にあった。 PCOS女性は、Matsuda indexによって決定される全身のインスリン感受性が高く、また低かったが、これらの差は統計的有意性を達成しなかった
ベースラインで、PCOS女性は有意に低い比率を有していた。 PCOS女性では、Matsuda indexとの間に有意な関係があった（、、図1（a））。 この関係は対照女性では見られなかった（、、、図1（b））。
(a)
(b)
(a)
(b)
3.2. 減量後のインスリン、グルコース、DCI-IPGの生理活性プロファイルの変化
減量介入後、PCOS（-kg、）およびコントロール女性（-kg、）ともにベースラインと比較して体重が減少しました。 減量量に群間差はなかった() (表2)。 しかし、Matsuda indexは、正常女性でのみ（→ 、）有意に改善したが、PCOS女性では（→ 、）改善しなかった。 体重減少はいずれの群でもベースラインから有意に増加しなかった（PCOS女性、正常女性）＜4647＞＜516＞3.3. 減量後のDCI-IPGメディエーター生理活性とインスリン感受性の関係
減量してもPCOS女性ではMatsuda indexとの関係は変わらなかった。 PCOS女性では、減量後も松田指数の変化と有意な関係が保たれた（、、図2（a））。 この関係は、対照女性では見られなかった（、、、図2（b））。
(a)
(b)
(a)
(b)
4. 考察
本研究では、PCOSの肥満女性は、BMIが同等の正常女性と比較して、OGTT中にインスリン放出されるDCI-IPG mediatorが減少することが確認されました。 また、Matsuda indexで測定したインスリン感受性とPCOSの肥満女性との関係は、肥満の正常女性には見られず、PCOSの肥満女性のみに見られることが観察された。 さらに、この関係は体重減少の影響を受けなかった。 同程度の減量後、PCOS女性でのみMatsuda indexとの間に有意な関係が残り、正常女性では見られなかった。
本研究の結果は、正常女性と比較してPCOS女性で有意に低い比率を示した我々の以前の報告と一致している。 しかし、以前の研究では、PCOS参加者は、正常女性（25.6 kg/m2、）よりも有意に高いBMI（33.9 kg/m2）を有していた。 今回の研究では、同じような肥満であっても、PCOS女性では正常女性と比較して低いままであることが示された（、表1）。 また、インスリン感受性とIPGメディエーターの関係は、PCOS女性のみに存在し（図1（a））、正常女性には存在しないこと（図1（b））、減量後もこの所見は変わらないこと（図2（a）、2（b））が確認された。 これらの結果は、PCOS女性におけるDCI経口投与によるインスリン感受性の変化とインスリン1単位あたりのDCI-IPG放出量の変化との間に有意な関連があることを示した我々の過去の知見を支持するものである。 しかし、これまでの研究では、PCOS女性におけるこの関連性を検討したのみであり、BMIが同程度の正常女性におけるインスリン感受性と相関があるかどうかは不明であった。 本研究は、DCI-IPGメディエーター放出が正常な肥満女性のインスリン感受性に大きな役割を果たさない可能性を示唆する初めての報告である
本研究では、体重減少がPCOSの肥満女性におけるインスリン感受性との関係に影響を与えなかった。 この知見は、PCOSにおけるDCI不足が脂肪率と無関係である可能性を支持する我々の以前の報告と一致する。 また、DCIを経口投与することにより、肥満および痩せ型のPCOS女性において、血清アンドロゲンおよび排卵が改善された。 対照的に、以前の研究では、メトホルミンやロシグリタゾンなどのインスリン増感剤が、PCOSの女性におけるDCI-IPGメディエーター放出の利用率を改善することが示された。
なぜ、本研究で述べた減量ではなく、インスリン増感剤がPCOSの女性の生物活性プロファイルを改善するのか？ 1つの理由は、本研究で4kg以上の減量を行っても、PCOSを持つ肥満女性のインスリン感受性が改善されなかったことであると考えられる。 一見すると、私たちの結果は、PCOSのインスリン感受性の改善における減量の役割を支持する以前の研究と矛盾するように思われます 。 しかし、インスリン感受性の改善やPCOSの他の特徴に対する減量の効果には、非常に異質なものがあります 。 ある減量研究では、反応者と非反応者の両方で同様の脂肪減少にもかかわらず、50%ものPCOS女性がHOMAで測定したインスリン感受性を改善せず、相応に月経周期の改善も見られませんでした
この研究では、PCOSのある女性とない女性で体重減少量の差は見られませんでした。 肥満の調節におけるインスリン抵抗性の役割については、相反する報告がある。 いくつかの研究では、インスリン抵抗性が肥満者の体重増加を予測する、より多くの体重減少を予測する、または体重減少に影響を与えないことを示唆した。 したがって、同じ低カロリー食を与えた場合、PCOSと正常女性で体重減少に差がないという知識は、減量を試みるPCOSの女性にとって心強いものとなる。
この研究の強みは、PCOSと正常女性でBMIが同じだったことで、生物活性とインスリン感受性間の関係が、肥満ではなくPCOSに特有のものだと明らかにするのに役立った。
本研究の弱点は、両群で達成された減量量が、DCI-IPG/インスリン比の変化を引き起こすには不十分であった可能性があることである。 減量量(0.5kgまたは1週間あたり約1ポンド)は現在の体重管理ガイドラインに沿ったものでしたが、8週間の研究期間中、両群で約4kgの体重減少をもたらし、これはPCOSにおける他の減量研究での成果よりも少なかったものです。 結論として、本研究は、PCOSの肥満女性は、同程度のBMIの正常女性と比較して、OGTT中に放出されるインスリンDCI-IPGメディエーターが減少することを証明した。 また、インスリン感受性とPCOS女性との関係は、PCOS女性でのみ認められ、健常女性では認められなかった。 さらに、この関係は体重減少に影響されない。 同程度の減量後、Matsuda Indexとの間に有意な関係が認められるのはPCOS女性のみであり、正常女性には認められない。 我々のグループや他の研究者によるPCOS女性へのDCI経口投与に関する先行研究と合わせると、本研究は、肥満とは無関係にPCOS女性におけるインスリン抵抗性にDCIとそのメッセンジャーが貢献していることを補強している。
Competing Interests
著者らは、競合する利害関係がないことを宣言する。
Acknowledgements
著者らは、本研究のためのラボ分析におけるJamal T. Aldajaei医師の貴重な援助に感謝したい。 この研究は、National Institutes of Health Grant K23 K23HD049454 (to Kai I. Cheang) および部分的に CTSA Award no. ULTR000058 from the National Center for Advancing Translational Sciences.
によって一部支援された。