The expression of particular glucose transporters and insulin resistance indicators in the risk groups of type 2 diabetes — a two-year follow-up

Introduction: The proper expression of particular glucotransporter (GLUT) isoforms determines a sufficient supply of glucose to tissues. The impairment of cellular glucose transport observed in insulin resistance leads to glucose metabolism disturbances. The aim of this study was the estimation of insulin resistance indicators and the quantitative expression of GLUT-1, GLUT-3 and GLUT-4 on peripheral blood lymphocytes in prediabetic subjects and persons with a positive family history of type 2 diabetes during 24 months of observation. Material and methods: The study included 25 prediabetic subjects (according to WHO criteria) and 24 normoglycaemic individuals with a positive family history of type 2 diabetes. Twenty three healthy subjects with no family history of type 2 diabetes, matched with BMI, served as a control group. All participants were recommended to perform physical activity for at least 140 minutes per week and to maintain a low calorie diet. The peripheral blood lymphocytes demonstrating expression of GLUT-1, GLUT-3 and GLUT-4 were labelled with the use of indirect immunofluorescence. The expression of GLUT isoforms was investigated by flow cytometry. Cells were stained by using anti-human GLUT antibodies and FITC-conjugated immunoglobulin. Flow cytometry was performed using a FACS Calibur (Becton-Dickinson). Additionally, we determined: fasting plasma glucose (FPG), insulin and C peptide concentrations, HOMA-IR, BMI and WHR. All the tests were performed at baseline, and after 12 and 24 months. Results: At baseline, prediabetics and subjects with a positive family history of type 2 diabetes were characterised by a much higher expression of GLUT-4 compared to control subjects. Twenty four months of lifestyle modification resulted in significant lowering of the expression of GLUT-4 on the surface of PBL in both studied groups, with no differences in the expression of GLUT-1 or GLUT-3. Both prediabetic subjects and individuals with a positive family history of type 2 diabetes revealed no significant differences in determined insulin resistance markers after 24 months of the observation compared to the baseline values. Conclusions: The estimation of typical GLUT isoforms present on the peripheral blood lymphocytes, as well as the evaluation of insulin resistance indicators, are obviously insufficient for monitoring the metabolic disorders progression in the risk groups of type 2 diabetes. The decrease in GLUT-4 lymphocyte expression may reflect a positive influence of lifestyle modification on a tissue redistribution of this crucial insulin-dependent glucotransporter. The determination of GLUT-4 on the surface of peripheral blood lymphocytes can be a useful tool for the evaluation of the efficacy of therapeutic actions in subjects at high risk of type 2 diabetesWstęp: Właściwa ekspresja poszczególnych izoform glukotransporterów (GLUT) warunkuje odpowiednie zaopatrzenie tkanek w glukozę. Upośledzenie dokomórkowego transportu glukozy obserwowane w warunkach insulinooporności prowadzi do zaburzeń metabolizmu glukozy. Celem badania była ocena wskaźników insulinooporności oraz ilościowej ekspresji GLUT-1, GLUT-3 i GLUT-4 na limfocytach krwi obwodowej osób ze stanem przedcukrzycowym oraz osób z dodatnim wywiadem rodzinnym w kierunku cukrzycy typu 2 w trakcie 24-miesięcznej obserwacji. Materiał i metody: Do badania włączono 25 osób ze stanem przedcukrzycowym (wg kryteriów WHO) i 24 osoby z normoglikemią z dodatnim wywiadem rodzinnym w kierunku cukrzycy typu 2. Grupę kontrolną stanowiły 23 zdrowe osoby bez wywiadu rodzinnego w kierunku cukrzycy, dobrane pod względem BMI. Wszystkim uczestnikom badania zalecono zwiększenie aktywności fizycznej do co najmniej 140 min tygodniowo oraz stosowanie diety niskokalorycznej. Do znakowania limfocytów krwi obwodowej wykazujących ekspresję GLUT-1, GLUT-3 i GLUT-4 użyto techniki immunofluorescencji pośredniej z wykorzystaniem swoistych przeciwciał anty-ludzkich GLUT oraz immunoglobulin sprzężonych z FITC. Ekspresję poszczególnych izoform GLUT oznaczano za pomocą cytometrii przepływowej przy użyciu cytometru FACS Calibur (Becton-Dickinson) Dodatkowo oznaczano glikemię na czczo, stężenie insuliny i C-peptydu na czczo, wskaźniki HOMA-IR, BMI oraz WHR. Wszystkie oznaczenia były wykonywane wyjściowo, po 12 i po 24 miesiącach obserwacji. Wyniki: W chwili rozpoczęcia badania osoby ze stanem przedcukrzycowym oraz osoby z dodatnim wywiadem rodzinnym w kierunku cukrzycy typu 2 charakteryzowały się znacznie wyższą ekspresją GLUT-4 w porównaniu z grupą kontrolną. W czasie 24 miesięcy od wdrożenia modyfikacji stylu życia zaobserwowano istotny spadek ekspresji GLUT-4 na limfocytach krwi obwodowej w obu badanych grupach ryzyka, przy braku różnic w ekspresji GLUT-1 i GLUT-3. Zarówno w grupie osób ze stanem przedcukrzycowym, jak i wśród osób z dodatnim wywiadem rodzinnym w kierunku cukrzycy typu 2 po 24 miesiącach nie stwierdzono istotnych statystycznie różnic w zakresie badanych wskaźników insulinopoorności w porównaniu z wartościami wyjściowymi. Wnioski: Ani oznaczanie typowych dla limfocytów krwi obwodowej izoform GLUT, ani ocena wskaźników insulinooporności są niewystarczające do monitorowania progresji zaburzeń metabolicznych w grupach ryzyka cukrzycy typu 2. Spadek ekspresji GLUT-4 na limfocytach jest prawdopodobnie odzwierciedleniem pozytywnego wpływu modyfikacji stylu życia na tkankową redystrybucję tego kluczowego insulinozależnego transportera glukozy. Oznaczanie GLUT-4 na limfocytach krwi obwodowej może być wartościowym narzędziem do oceny skuteczności interwencji terapeutycznych w grupach ryzyka cukrzycy typu 2

Cellular glucose transport disturbances as a marker of the pre-diabetic state - pathogenetic and clinical significance of the assessment of GLUT4 expression

Wstęp: Glukotransporter 4 (GLUT4) jest przedstawicielem rodziny integralnych białek błonowych transportujących glukozę do komórek na drodze dyfuzji ułatwionej. W dostępnym piśmiennictwie stwierdzano zwiększoną ekspresję białka GLUT4 na powierzchni leukocytów osób chorych na cukrzycę; nie ma natomiast publikacji dotyczących badania ekspresji glukotransporterów u osób ze stanem przedcukrzycowym. Celem pracy było porównanie ilościowej ekspresji GLUT4 na limfocytach krwi obwodowej u osób należących do grup ryzyka cukrzycy typu 2 oraz u osób zdrowych. Materiał i metody: Do badania włączono 15 osób ze stanem przedcukrzycowym oraz 15 osób metabolicznie zdrowych z dodatnim wywiadem rodzinnym w kierunku cukrzycy typu 2 (pokrewieństwo pierwszego stopnia). Grupę kontrolną stanowiło 15 osób zdrowych z negatywnym wywiadem rodzinnym. Do znakowania limfocytów wykazujących ekspresję białka GLUT4 użyto techniki immunofluorescencji pośredniej. Ilościowego oznaczenia GLUT4 na komórkach dokonano przy użyciu cytometru przepływowego. Wyniki: Ekspresja GLUT4 w grupie kontrolnej wynosiła 12 ± 1,5% i była znamiennie niższa od ekspresji GLUT4 w grupie osób ze stanem przedcukrzycowym (18,2 ± 8,8%, p = 0,008) oraz z dodatnim wywiadem rodzinnym (17,9 ± 9%, p = 0,01). Wnioski: Zwiększona ekspresja GLUT4 u osób z dodatnim wywiadem rodzinnym w kierunku cukrzycy typu 2 sugeruje istnienie zaburzeń dokomórkowego transportu glukozy w fazie przedhiperglikemicznej. Wydaje się, że oznaczenie ekspresji GLUT4 u osób z grup zwiększonego ryzyka może być wartościowym testem do wczesnego wykrywania cukrzycy. (Endokrynol Pol 2010; 61 (3): 269-274)Introduction: GLUT4 is a representative of the family of integral membrane proteins which facilitate glucose transport across cellular membranes. In the available literature there is no publication referring to the investigations of glucotransporter expression in pre-diabetic subjects. However, GLUT4 protein overexpression was shown in leukocytes of diabetic patients. The aim of this study was to compare GLUT4 quantitative expression in peripheral blood lymphocytes in type 2 diabetes mellitus risk groups to healthy subjects. Material and methods: The study groups included 15 pre-diabetic subjects and 15 persons with normal glucose tolerance and positive family history of type 2 diabetes mellitus (first-degree relatives). As a control group, 15 healthy persons with no family history of diabetes were enrolled. The expression of GLUT4 on the surface of peripheral blood lymphocytes was investigated with the use of indirect immunofluorescence. Quantitative determination of GLUT4 was performed with the use of flow cytometry. Results: In the control group, GLUT4 expression amounted to 12 ± 1.5% and was significantly lower in relation to both pre-diabetic subjects (18.2 ± 8.8%; p = 0.008) and the positive family history group (17.9 ± 9%; p = 0.001). Conclusions: GLUT4 overexpression in subjects with positive family history of type 2 diabetes mellitus suggests that cellular glucose transport disturbances occur prior to hyperglycaemia. Determination of GLUT4 expression appears to be a possibly useful method of early detection in individuals at high risk of diabetes. (Pol J Endocrinol 2010; 61 (3): 269-274

Autoimmunity markers in subjects with diabetes

Introduction. Diabetes is a growing social and epidemiological problem. Accordingly, the incidence of complications associated with diabetes can cause a persistent high percentage of diseases of the cardiovascular system, kidney and nervous systems, and impaired vision. Objective. The aim of the study was to evaluate the incidence of immunological markers in patients with type 1 diabetes and those with type 2 diabetes: the anti-GAD, ANA, AMA, ASMA, APCA and LKM, compared to healthy people. Another objective of the study was to evaluate the correlation between their presence and the degree of metabolic control in both groups. Materials and methods. The study comprised 100 subjects aged 25–75 years with a body mass index (BMI) between 20–30 kg / m2, hospitalized in the Department of Internal Diseases, Diabetology and Endocrinology, at the Medical University of Warsaw, with previously diagnosed diabetes who were assigned to one of 2 groups (50 subjects with type 1 diabetes and 50 subjects with type 2 diabetes). The control group consisted of 21 healthy individuals without the diagnosis of diabetes and a prediabetic state. All the study participants had the examined antibodies determined along with the panel of biochemical tests and neurological examination for diabetic neuropathy and fundus examination. Results. Anti-GAD antibodies were present in both groups of patients. Their presence was found in 30% of people with type 1 diabetes and in 16% of people with diabetes type 2. The presence of ANA antibodies was found in 24% of people with type 1 diabetes and 22% of people with type 2 diabetes. There was no correlation between the presence of ANA antibodies ANA and duration of diabetes. In the group of patients with type 1 diabetes, there was a correlation between the presence of ANA and the incidence of diabetic polyneuropathy. ASMA and APCA antibodies occurred with equal frequency in both studied groups (4% vs. 10%). There were no antibodies of AMA or anti-LKM in any of the patients. Conclusions. Marking of ANA antibodies in patients with type 1 diabetes may be a marker used to isolate a group of patients at risk of developing diabetic neuropathy. The presence of anti-GAD in type 2 diabetes may be a LADA marker which specifically marks the group of patients with type 2 diabetes, in whom there is a faster metabolic death of beta cells. The current classification of diabetes is vague, and in the near future it should be modified based on specific patient characteristics, phenotypic appearance, as well as the results of additional tests. Determination of antibodies AMA, ASMA, APCA and anti-LKM does not seem to be significant in the diagnosis of diabetes and its chronic complications

Ciężka hipoglikemia u pacjentów w starszym wieku z cukrzycą typu 2 oraz towarzyszącymi chorobami układu sercowo-naczyniowego

Background: Hypoglycaemia is a condition that occurs when blood glucose levels fall below 3.9 mmol/L (70 mg/dL), while hypoglycaemic coma is usually associated with glycaemia around 1.1 mmol/L (20 mg/dL). Recurrent severe hypoglycaemia may result in permanent neurological disorders and also has a negative impact on the cardiovascular system. Aim: To evaluate the causes of severe hypoglycaemia in elderly patients with type 2 diabetes and coexistence of cardiovascular history. Methods: We analysed retrospectively the history of 33 elderly patients with type 2 diabetes and coexistence of cardiovascular history, who were admitted to our clinic due to severe hypoglycaemia with loss of consciousness. The mean age of the patients was 76.0 ± 11.1 years, and the mean duration of diabetes was 12.0 ± 9.8 years. Glycated haemoglobin (HbA1c) was measured and the prevalence of cardiovascular diseases and therapeutic procedures were evaluated. Results: In the group of patients with severe hypoglycaemia, the mean value of HbA1c was 6.3 ± 1.2% (44 ± 13.1 mmol/mol), which indicates a mean glucose value below 7.8 mmol/L (140 mg/dL). Ischaemic heart disease was diagnosed in 18 patients (eight had a history of myocardial infarction), and 22 patients had arterial hypertension. Severe hypoglycaemia requiring hospitalisation in elderly patients with type 2 diabetes and coexistence of cardiovascular history was related to insulin or sulfonylurea therapy. Conclusions: A low HbA1c level indicates inappropriate intensification of therapy and was associated with high risk of severe hypoglycaemic episodes in older people. The majority of severe hypoglycaemic episodes were observed in sulphonylurea or insulin-treated type 2 diabetic patients.Wstęp: Hipoglikemię rozpoznaje się, jeżeli stężenie glukozy w surowicy obniży się poniżej 3,9 mmol/l (70 mg/dl), natomiast śpiączka hipoglikemiczna występuje zwykle przy stężeniach glukozy ok. 1,1 mmol/l (20 mg/dl). Nawracające ostre hipoglikemie mogą być przyczyną zaburzeń neurologicznych i mają negatywny wpływ na układ sercowo-naczyniowy. Cel: Celem pracy była ocena przyczyn ciężkiej hipoglikemii u pacjentów z cukrzycą typu 2 oraz z towarzyszącymi chorobami układu sercowo-naczyniowego (CVD). Metody: Przeanalizowano retrospektywnie historie chorób 33 pacjentów z cukrzycą typu 2 oraz z towarzyszącymi CVD, u których rozpoznano ciężką hipoglikemię z utratą świadomości. Średni wiek pacjentów wynosił 76,0 ± 11,1 roku, a czas trwania cukrzycy średnio 12,0 ± 9,8 roku. Oceniano stężenie hemoglobiny glikowanej (HbA1c), częstość występowania CVD oraz sposób postępowania terapeutycznego. Wyniki: U pacjentów z ciężką hipoglikemią średnie stężenie HbA1c wynosiło 6,3 ± 1,2% (44 ± 13,1 mmol/mol), co odpowiada średniemu stężeniu glukozy poniżej 7,8 mmol/l (140 mg/dl). Chorobę niedokrwienną serca stwierdzono u 18 osób (8 przebyło zawał serca), a u 22 pacjentów — nadciśnienie tętnicze. Ciężka hipoglikemia wymagająca hospitalizacji u pacjentów w starszym wieku z cukrzycą typu 2 oraz towarzyszącymi CVD wiązała się ze stosowaniem insuliny i pochodnych sulfonylomocznika. Wnioski: Niskie wartości HbA1c wskazują na nieodpowiednią intensyfikację leczenia, prowadzącą do epizodów ciężkiej hipoglikemii u pacjentów w starszym wieku. Większość stanów ciężkiej hipoglikemii występuje u osób z cukrzycą typu 2 leczonych preparatami insulin lub pochodnymi sulfonylomocznika