Abstract

Achtergrond. Een tekort aan D-chiro-inositol-inositolphosphoglycan mediator (DCI-IPG) kan bijdragen aan insulineresistentie bij polycysteus ovarium syndroom (PCOS). Of de relatie tussen verminderde DCI-IPG afgifte en insulineresistentie specifiek is voor PCOS in plaats van obesitas is onbekend. Wij evalueerden de insuline-afgifte van DCI-IPG en de relatie met insulinegevoeligheid bij baseline en na gewichtsverlies bij obese vrouwen met en zonder PCOS. Methoden. Obese PCOS () en normale () vrouwen ondergingen 8 weken een hypocalorisch dieet. De Matsuda index, oppervlakte onder de curve DCI-IPG (), en werden gemeten tijdens een 2 uur OGTT op de basislijn en 8 weken. Resultaten. PCOS vrouwen hadden een lagere uitgangswaarde en een significant verband tussen en Matsuda index (), dat niet aanwezig was bij controles. Gewichtsverlies was vergelijkbaar tussen PCOS (-4.08 kg) en normale vrouwen (-4.29 kg, ). Gewichtsverlies bij PCOS vrouwen veranderde de relatie tussen en Matsuda index () niet, en deze relatie bleef afwezig bij controle vrouwen. Conclusie. De relatie tussen en insuline gevoeligheid werd alleen gevonden bij PCOS maar niet bij normale vrouwen, en deze relatie werd niet beïnvloed door gewichtsverlies. DCI en zijn boodschapper kunnen bijdragen tot insulineresistentie bij PCOS onafhankelijk van zwaarlijvigheid.

1. Inleiding

Polycysteus ovarium syndroom (PCOS) treft ongeveer 6-10% van de vrouwen in de reproductieve leeftijd . De aandoening wordt gekenmerkt door chronische oligo- of anovulatie en biochemische of klinische androgeenovermaat. PCOS wordt ook in verband gebracht met een verhoogd risico op diabetes, het metabool syndroom en vroege hart- en vaatziekten. Insulineresistentie en de compenserende hyperinsulinemie spelen een centrale rol in de pathogenese van PCOS . Er zijn verschillende aanwijzingen dat een vermoedelijke tweede boodschapper van inositolfosfoglycan (IPG), D-chiro-inositol-inositolfosfoglycan mediator (DCI-IPG), de insulinewerking kan bemiddelen. Een tekort aan DCI-IPG kan bijdragen tot insulineresistentie bij personen met diabetes type 2 en bij vrouwen met PCOS. Interventiestudies met orale toediening van DCI meldden verlagingen van het serum insuline- en stikstofgehalte, alsmede een verbeterde ovulatoire functie bij zwaarlijvige vrouwen met PCOS. Omgekeerd verhoogt de toediening van insulinesensibilisatoren zoals metformine en pioglitazon ook de door insuline gestimuleerde afgifte van DCI-IPG bij vrouwen met PCOS.

Onze groep heeft eerder aangetoond dat de koppeling tussen insulinewerking en afgifte van DCI-IPG-mediator verstoord is bij zwaarlijvige vrouwen met PCOS, in vergelijking met niet-zwaarlijvige normale vrouwen, wat suggereert dat de door insuline gestimuleerde afgifte van bioactieve DCI-IPG-mediator defect is bij vrouwen met PCOS met obesitas . Het is echter onbekend of de relatie tussen verminderde afgifte van DCI-IPG mediatoren en insulineresistentie specifiek is voor PCOS status of te wijten is aan obesitas op zich. Wij stellen de hypothese voorop dat de door insuline gestimuleerde DCI-IPG mediatoren de insuline gevoeligheid moduleren bij vrouwen met PCOS maar niet bij normale vrouwen, en dat een vermindering van obesitas deze relatie niet beïnvloedt. Om deze hypothese te testen, voerden wij een pilot gewichtsverlies interventie studie uit bij obese vrouwen met PCOS en obese normale vrouwen. We beoordeelden de afgifte van zowel insuline als DCI-IPG mediator tijdens een orale glucosetolerantietest (OGTT), evenals insulinegevoeligheid zoals gemeten door de Matsuda-index, bij baseline en na 8 weken van een hypocalorisch dieet bij obese vrouwen met en zonder PCOS.

2. Materialen en Methoden

2.1. Deelnemers

Deze studie werd uitgevoerd bij de Clinical Research Service Unit van het Center for Clinical and Translational Research van de Virginia Commonwealth University. De studie werd goedgekeurd door de Institutional Review Board van de Virginia Commonwealth University. Alle studiedeelnemers gaven informed consent.

Vrouwen in deze studie waren zwaarlijvig (≥30 kg/m2) en tussen de 18 en 40 jaar oud. PCOS werd gedefinieerd volgens de gemodificeerde Rotterdam-criteria, na uitsluiting van andere endocriene aandoeningen. In deze studie hadden alle PCOS-vrouwen biochemische hyperandrogenemie en oligo- of amenorroe (acht of weinig menstruaties per jaar). Secundaire oorzaken van hyperandrogenemie of ovulatiestoornissen werden uitgesloten door normale schildklierfunctietesten en serum prolactine en een nuchtere 17α-hydroxyprogesteron <200 ng/dL. De controlegroep bestond uit regelmatig fietsende vrouwen met normaal serumtestosteron. De uitsluitingscriteria voor alle vrouwen waren pogingen tot gewichtsverlies door dieet of lichaamsbeweging binnen 3 maanden voor deelname aan de studie, diabetes mellitus door nuchtere glucose of orale glucosetolerantietest (OGTT), klinisch significante pulmonale, cardiale, renale, lever-, neurologische, psychiatrische, infectieuze, neoplastische en maligne aandoeningen, of zwangerschap zoals gedocumenteerd door urine hCG. PCOS vrouwen met aandoeningen geassocieerd met insulineresistentie, bijvoorbeeld hypertensie of dyslipidemie, werden niet uitgesloten zolang zij gedurende 6 maanden een stabiele dosis medicatie hadden gebruikt. Normale vrouwen werden uitgesloten als ze een voorgeschiedenis van zwangerschapsdiabetes hadden of een eerstegraads familielid met diabetes hadden of als ze een abnormale glucosetolerantie vertoonden op baseline of als ze hypertensie of dyslipidemie hadden.

2.2. Studieprocedures

PCOS vrouwen werden bestudeerd tijdens het equivalent van de folliculaire fase van de cyclus, en normale vrouwen werden bestudeerd tijdens de mid-folliculaire fase van de menstruele cyclus (dagen 5-9), zoals gedocumenteerd door een serum progesteron ≤2 ng/mL.

Omdat DCI kan worden ingenomen in een dieet met veel peulvruchten of fruit, werden alle proefpersonen ondervraagd door een diëtist om degenen te identificeren die mogelijk diëten consumeren die ongewoon hoge hoeveelheden inositolen bevatten. Alle deelnemers kregen instructies voor een uitgebalanceerd gemengd dieet dat gedurende ten minste drie dagen voorafgaand aan elk studiebezoek moest worden gevolgd.

Op de studiedag arriveerden de deelnemers om 08:00 uur bij de Clinical Research Service Unit van de Virginia Commonwealth University na 12 uur te hebben gevast. Lengte en gewicht werden gemeten tot op 0,1 cm en 0,1 kg nauwkeurig met behulp van een precisie-stadiometer en een digitale weegschaal. De taille werd gemeten ter hoogte van de navel, en de heupomtrek werd gemeten ter hoogte van de breedste diameter van de billen, tot op 0,1 cm nauwkeurig. Er werden nuchtere bloedmonsters genomen om 08:15, 08:30 en 08:45 uur en deze werden samengevoegd voor de bepaling van nuchtere insuline, glucose en geslachtssteroïden (testosteron). Om 09:00 uur werd een OGTT uitgevoerd door toediening van 75 g orale glucose. Bloedmonsters voor plasmaglucose, insuline en DCI-IPG werden gedurende 2 uur om de 15 minuten afgenomen.

Na de glucose- en DCI-beoordelingen ontmoetten de deelnemers een diëtist voor instructie over een hypocalorisch dieet. Er werd een hand-out met een dieetoverzicht, instructie-etiketten, voorbeeldmenu’s en recepten, en een boek over het tellen van calorieën verstrekt. De vrouwen werden geïnstrueerd om 8 weken lang een gestandaardiseerd hypocalorisch dieet te volgen met 50% koolhydraten, 30% totale vetten en 20% eiwitten. Zij werden geïnstrueerd dit hypocalorische dieet vol te houden door calorische restrictie om een tekort van 500-1000 kcal/dag te creëren, volgens de richtlijnen voor obesitasbeheer van het National Heart, Lung, and Blood Institute . Van dit hypocalorische dieet is aangetoond dat het een gewichtsverlies van ongeveer 1 tot 2 pond per week oplevert. De vrouwen werden specifiek geïnstrueerd om geen bewuste pogingen te ondernemen om hun lichamelijke activiteit te wijzigen of andere methoden van gewichtsverlies te proberen naast het hypocalorische dieet volgens dit protocol. De reden hiervoor is dat lichamelijke activiteit de insulinegevoeligheid verbetert, zelfs als er geen substantieel gewichtsverlies optreedt, en ons onderzoek naar het effect van gewichtsvermindering op de DCI-verwerking en insulinegevoeligheid bij deze vrouwen zal verstoren. Gedurende deze periode van 8 weken kochten en bereidden de deelneemsters hun eigen maaltijden en hielden dagelijks een logboek bij. Zij woonden eenmaal per week een follow-up bezoek bij voor gewichtsmetingen. Tijdens deze wekelijkse bezoeken dienden ze hun voedingslogboeken in en kregen ze vervolgconsulten met de studiediëtist.

De vrouwen kwamen na 8 weken dieetinterventie terug voor DCI- en insulinegevoeligheidsmetingen. Na bevestiging dat ze zich in het equivalent van de folliculaire fase van de menstruele cyclus bevonden door serum progesteron, werden alle metingen en testen die op baseline waren uitgevoerd (antropometrische metingen, OGTT, en bloedafname) herhaald.

2.3. Laboratoriumanalyses

Serum en plasma werden bij -80°C bewaard totdat ze werden onderzocht. Serumglucose werd gemeten met de glucose-oxidatieve methode (YSI 2300 Stat Plus Glucose Analyzer; Yellow Springs Instruments). Het seruminsulinegehalte werd gemeten met behulp van een enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) (Alpco Diagnostics, Salem NH). Serum testosteron en sex hormoon bindend globuline (SHBG) werden gemeten via ELISA (Alpco Diagnostics). Vrij testosteron werd berekend volgens de methode van Södergard et al. De bioactiviteit van DCI-IPG werd gemeten met een interne bioactiviteitstest die door het laboratorium van JEN was ontwikkeld, zoals eerder beschreven. Statistische analyse

We onderzochten de respons van seruminsulineconcentraties en de relatieve bioactiviteit van DCI-IPG op de orale toediening van glucose door de gebieden onder de respectieve responscurven (AUC) te berekenen met de trapeziumregel. Aangezien wordt aangenomen dat insuline de afgifte van DCI-IPG na een glucosebelasting medieert en er tussen de deelnemers variaties in de AUC zijn, geeft de verhouding van de AUC de insulinemedieerde afgifte van DCI-IPG nauwkeuriger weer dan alleen. Daarom hebben wij deze verhouding in onze analyses gebruikt. De insulinegevoeligheid van het gehele lichaam, zoals beschreven door Matsuda en DeFronzo, werd gebruikt om de insulinegevoeligheid te beoordelen.

Vergelijkingen tussen groepen bij aanvang werden gemaakt met Student’s tweestaart-test. Om de effecten binnen de groep te beoordelen vanaf de basislijn tot na de behandeling, werd een “matched pairs two-tailed -test” uitgevoerd. Om de behandelingseffecten tussen de groepen te beoordelen, werden de veranderingen in elke variabele (na gewichtsverlies min baseline) vergeleken met behulp van een tweestaarttest. Pearson’s correlatie werd gebruikt om het verband te beoordelen tussen verandering in Matsuda index en verandering in bioactief DCI-IPG vrijgegeven per eenheid insuline tijdens OGTT, nadat lineariteit en normaliteit van residuen waren beoordeeld.

Distributie van de gegevens werd beoordeeld door normale quantiel plots. Variabelen die geen normale verdeling hadden, werden voor de analyses log getransformeerd en vervolgens voor de rapportage teruggetransformeerd naar hun oorspronkelijke eenheden. De gegevens werden gepresenteerd als gemiddelde ± standaardafwijking of als geometrisch gemiddelde (95%-betrouwbaarheidsinterval ) voor parameters die voor de analyses werden getransformeerd. werd statistisch significant geacht. Analyses werden uitgevoerd door JMP 12.0 (SAS Institute, NC).

3. Resultaten

Totaal 80 vrouwen gaven toestemming tot deelname. Hiervan voldeden er 19 aan de uitsluitingscriteria voor deelname aan de studie. Van de resterende 34 PCOS en 27 normale vrouwen, haakten 18 PCOS en 12 normale vrouwen af voor het follow-up bezoek. Vandaar dat 16 PCOS en 15 normale vrouwen de studie voltooiden. Het uitvalpercentage in deze studie was vergelijkbaar met dat van andere studies naar gewichtsverlies op basis van een dieet. Omdat het doel van deze studie is om de relatie tussen veranderingen in DCI-IPG-mediatorafgifte en veranderingen in insulinegevoeligheid tijdens gewichtsverlies bij PCOS in vergelijking met normale vrouwen te evalueren, hebben we alleen vrouwen opgenomen die de studie hebben voltooid.

3.1. Bij aanvang verschilden de controle vrouwen en vrouwen met PCOS niet in leeftijd, ras, BMI of taille/heup verhouding (Tabel 1). Zoals verwacht hadden PCOS vrouwen een significant hoger serum totaal testosteron. Hoewel vrouwen met PCOS een hogere en lagere lichaamsinsulinegevoeligheid hadden zoals bepaald door de Matsuda-index, bereikten deze verschillen geen statistische significantie.

Op baseline hadden vrouwen met PCOS significant lagere ratio’s. Bij PCOS vrouwen was er een significant verband tussen en Matsuda index (, , figuur 1(a)). Deze relatie werd niet gevonden bij controle vrouwen (, , figuur 1(b)).

(a)

(b)

(a)
(b)

Figuur 1

Relatie tussen basislijn Matsuda-index en afgifte van de bioactieve DCI-IPG boodschapper per eenheid insuline die vrijkomt tijdens de OGTT bij PCOS en normale (⚪, b) vrouwen. DCI-IPG, D-chiro-inositol-inositol-fosfoglycan mediator.

3.2. Changes in Insulin, Glucose, and the Bioactivity Profiles of DCI-IPG after Weight Loss

Na de gewichtsverlies interventie, verloren zowel PCOS (- kg, ) als controle vrouwen (- kg, ) gewicht in vergelijking met de uitgangswaarde. De hoeveelheid gewichtsverlies verschilde niet tussen de groepen () (Tabel 2). De Matsuda-index verbeterde echter alleen significant bij normale vrouwen (van tot , ) maar niet bij PCOS-vrouwen (van tot , ). Gewichtsverlies nam in geen van beide groepen significant toe ten opzichte van de uitgangswaarde ( bij PCOS en bij normale vrouwen).

3.3. Relatie tussen DCI-IPG Mediator Bioactiviteit en Insulinegevoeligheid na gewichtsverlies

Gewichtsverlies veranderde de relatie tussen en Matsuda index niet bij PCOS vrouwen. Bij vrouwen met PCOS bleef er na gewichtsverlies een significant verband bestaan tussen verandering in en verandering in Matsuda-index (, , figuur 2(a)). Dit verband werd niet gevonden bij controlevrouwen (, , figuur 2(b)).

(a)

(b)

(a)
(b)

4. Discussie

In deze studie hebben we waargenomen dat zwaarlijvige vrouwen met PCOS, in vergelijking met normale vrouwen met een vergelijkbare BMI, een verminderde insuline-afgifte van DCI-IPG mediator hebben tijdens een OGTT. Wij stelden vast dat de relatie tussen insulinegevoeligheid zoals gemeten door de Matsuda index en alleen werd gevonden bij obese vrouwen met PCOS en niet bij obese normale vrouwen. Bovendien werd deze relatie niet beïnvloed door gewichtsverlies. Na een vergelijkbare hoeveelheid gewichtsverlies bleef een significant verband tussen en Matsuda index alleen bestaan bij vrouwen met PCOS maar was niet aanwezig bij normale vrouwen.

De bevindingen van onze studie zijn in overeenstemming met ons eerdere rapport van significant lagere ratio’s bij PCOS vrouwen in vergelijking met normale vrouwen . In de vorige studie hadden PCOS-deelneemsters echter een significant hogere BMI (33,9 kg/m2) dan normale vrouwen (25,6 kg/m2, ). Onze huidige studie toont aan dat, zelfs bij vergelijkbare obesitas, lager bleef bij PCOS vrouwen in vergelijking met normale vrouwen (, Tabel 1). Onze bevindingen suggereren dat de bioactiviteit van de DCI-IPG-mediator verminderd is bij PCOS onafhankelijk van obesitas.

We stelden ook vast dat de relatie tussen insulinegevoeligheid en alleen aanwezig was bij vrouwen met PCOS (figuur 1(a)) en niet bij normale vrouwen (figuur 1(b)) en dat deze bevinding duidelijk bleef na gewichtsverlies (figuren 2(a) en 2(b)). Deze resultaten worden ondersteund door onze eerdere bevindingen van een significante associatie tussen verandering in insulinegevoeligheid en verandering in DCI-IPG dat vrijkomt per eenheid insuline bij orale toediening van DCI bij PCOS-vrouwen. Echter, eerdere studies onderzochten deze associatie alleen bij vrouwen met PCOS, en of is gecorreleerd met insuline gevoeligheid bij normale vrouwen met een vergelijkbare BMI is onbekend. Voor zover de auteurs weten, is dit het eerste rapport dat suggereert dat DCI-IPG-mediatorafgifte mogelijk geen belangrijke rol speelt in insulinegevoeligheid bij normale vrouwen met obesitas.

Gewichtsverlies had geen invloed op de relatie tussen insulinegevoeligheid en bij obese vrouwen met PCOS in deze studie. Deze bevinding is in overeenstemming met onze eerdere rapporten die ondersteunen dat DCI-deficiëntie bij PCOS mogelijk niet gerelateerd is aan adipositas. Toediening van orale DCI verbeterde namelijk , serum androgenen, en ovulatie bij zowel zwaarlijvige als magere vrouwen met PCOS.

In deze huidige studie verbeterde het gewichtsverlies niet significant, noch bij PCOS noch bij normale vrouwen. In tegenstelling daarmee toonden eerdere studies aan dat insulinesensibilisatoren zoals metformine en rosiglitazon de beschikbaarheid van DCI-IPG-mediatorafgifte bij vrouwen met PCOS verbeterden.

Waarom verbeteren insulinesensibilisatoren, maar niet gewichtsverlies zoals beschreven in deze studie, het bioactiviteitsprofiel bij vrouwen met PCOS? Eén reden zou kunnen zijn dat gewichtsverlies van meer dan 4 kg in deze studie de insulinegevoeligheid niet verbeterde bij zwaarlijvige vrouwen met PCOS. Op het eerste gezicht lijken onze resultaten in tegenspraak met eerder onderzoek dat de rol van gewichtsverlies bij het verbeteren van de insulinegevoeligheid bij PCOS ondersteunt. Er is echter een enorme heterogeniteit in het effect van gewichtsverlies op het verbeteren van de insulinegevoeligheid en andere kenmerken van PCOS . In één studie naar gewichtsverlies had maar liefst 50% van de PCOS-vrouwen geen verbeterde insulinegevoeligheid zoals gemeten door HOMA en, evenredig, geen verbetering in de menstruele cycliciteit, ondanks vergelijkbare vetverliezen bij zowel responders als non-responders .

We hebben in deze studie geen verschil waargenomen in de hoeveelheid gewichtsverlies tussen vrouwen met en zonder PCOS. Er zijn tegenstrijdige berichten geweest over de rol van insulineresistentie bij de regulatie van obesitas. Sommige studies suggereerden dat insulineresistentie gewichtstoename voorspelde, meer gewichtsverlies, of geen effect op gewichtsverlies bij zwaarlijvige personen. Daarom kan de wetenschap dat gewichtsverlies niet verschilt tussen PCOS en normale vrouwen wanneer ze hetzelfde hypocalorische dieet krijgen, geruststellend zijn voor vrouwen met PCOS die proberen af te vallen.

Een sterk punt van deze studie is de vergelijkbare BMI tussen PCOS en normale vrouwen, wat hielp ophelderen dat de relatie tussen bioactiviteit en insulinegevoeligheid specifiek is voor PCOS en niet voor obesitas. Deze resultaten zijn nieuw omdat de rol van DCI-IPG mediatoren bij normale vrouwen met obesitas nog niet eerder zijn onderzocht.

Een zwakte van de studie is dat de hoeveelheid gewichtsverlies die in beide groepen vrouwen werd bereikt onvoldoende kan zijn geweest om veranderingen in DCI-IPG/insuline ratio teweeg te brengen. Hoewel de hoeveelheid gewichtsverlies (0,5 kg of ongeveer 1 pond per week) in overeenstemming was met de huidige richtlijnen voor gewichtsbeheersing, resulteerde het in de loop van de 8 weken durende studieperiode in een gewichtsvermindering van ongeveer 4 kg in beide groepen, wat minder was dan wat werd bereikt in andere studies naar gewichtsverlies bij PCOS. Een studie met een langere duur zou hebben geresulteerd in een grotere omvang in gewichtsreductie.

In conclusie, deze studie toonde aan dat zwaarlijvige vrouwen met PCOS, in vergelijking met normale vrouwen met een vergelijkbare BMI, een verminderde insuline-afgegeven DCI-IPG-mediator hebben tijdens OGTT. De relatie tussen insulinegevoeligheid en wordt alleen gevonden bij vrouwen met PCOS maar niet bij normale vrouwen. Bovendien wordt deze relatie niet beïnvloed door gewichtsverlies. Na een vergelijkbaar gewichtsverlies wordt een significant verband tussen en Matsuda index alleen gevonden bij vrouwen met PCOS maar niet bij normale vrouwen. Gecombineerd met eerdere studies van orale toediening van DCI bij PCOS vrouwen door onze groep en anderen, versterkt deze studie de bijdrage van DCI en zijn boodschapper in zijn rol bij insulineresistentie bij vrouwen met PCOS onafhankelijk van obesitas.

Competing Interests

De auteurs verklaren dat zij geen concurrerende belangen hebben.

Acknowledgments

De auteurs willen graag Dr. Jamal T. Aldajaei bedanken voor zijn onschatbare hulp bij laboratoriumanalyses voor de studie. Dit werk werd ondersteund door National Institutes of Health Grant K23 K23HD049454 (aan Kai I. Cheang) en gedeeltelijk door CTSA Award no. ULTR000058 van het National Center for Advancing Translational Sciences.