Die kardiale Mitochondrienfunktion korreliert mit der postprandialen Insulin-Sekretion

Fragestellung:

Diabetes mellitus Typ 2 (T2DM) ist mit gestörter kardialer Mitochondrienfunktion assoziiert und ein unabhängiger Risikofaktor für die Entstehung einer Herzinsuffizienz. Im Skelettmuskel steigern postprandiale Insulinspiegel die mitochondriale Aktivität. Der Einfluss von Hyperinsulinämie und postprandialer Insulinsekretion auf kardiale Mitochondrien in Menschen mit T2DM ist ungeklärt. Wir prüften die Hypothese, dass die basale Insulinämie als Surrogat der Insulinresistenz und die prandiale Stimulation der Insulinsekretion mit der respiratorischen Leistung der ventrikulären Mitochondrien assoziiert sind.

Methodik:

In 32 herztransplantierten Patienten ohne symptomatische Herzinsuffizienz oder antihyperglykämische Therapie (Alter: 53.5 ± 13.3 Jahre; BMI: 24.8 ± 2.9 kg/m²; HbA1c: 5.9 ± 0.7%) wurden dreistündige orale Glukose-Toleranztests (OGTTs) mit halbstündlicher Messung von Seruminsulin und -C-Peptid durchgeführt. Wir bestimmten in ventrikulären Endomyokardbiopsien die Kopplungseffizienz (Respiratory Control Ratio, RCR), die intrinsische Entkopplung (Leak Control Ratio, LCR) und oxidative Kapazität der Mitochondrien mittels hochauflösender Respirometrie.

Ergebnisse:

Nüchtern-Seruminsulin als Surrogat-Marker für Insulinresistenz zeigte einen inversen Zusammenhang mit der mitochondrialen Kopplungseffizienz des ventrikulären Myokards (RCR: r =-0.39; p = 0.02; LCR: r = 0.42; p = 0.02), jedoch nicht mit der oxidativen Kapazität (p = 0.34). Der höchste Seruminsulinspiegel während des OGTT im prozentualen Verhältnis zum basalen Wert korrelierte positiv mit der RCR (r = 0.62; p = 0.0001) und fettsäureabhängiger Respiration (r = 0.35; p = 0.05) sowie negativ mit der LCR (r =-0.46; p = 0.01). Der postprandiale absolute Anstieg von Insulin und C-Peptid nach 30 min war mit der fettsäureabhängigen Respiration assoziiert (r = 0.39, p = 0.04 und r = 0.43, p = 0.02).

Schlussfolgerungen:

Die Nüchtern-Insulinämie assoziiert mit geringerer mitochondrialer Effizienz und die postprandiale Insulinämie mit höherer mitochondrialer Effizienz und oxidativer Kapazität des Myokards. Dies weist auf die Rolle der systemischen Insulinresistenz für das diabetischen Myokard hin.