Aus dem Medizinischen Zentrum für Innere Medizin

der Philipps-Universität Marburg

Direktor: Prof. Dr. R. Arnold

Abteilung für Gastroenterologie

Pankreaslabor

Leiter: PD Dr. med. M. Katschinski

Die Effekte der Hyperglykämie und der Hyperinsulinämie auf die Jejunummotilität des Menschen

INAUGURAL-DISSERTATION

zur Erlangung des Doktorgrades

der gesamten Medizin

(Dr.med.)

dem Fachbereich der Humanmedizin der

Philipps-Universität Marburg

vorgelegt von

KATJA PLUNTKE

aus Bad Homburg v.d.H.

Marburg 1999

Angenommen vom Fachbereich der Humanmedizin der

Philipps-Universität Marburg am 04.11.1999

gedruckt mit Genehmigung des Fachbereichs

Dekan: Prof Dr. med. Horst Franz Kern

Referent: PD Dr. med. Martin Katschinski

Korreferent: Prof Dr. med. Georg Hoffmann

Für meine Eltern und Bernd

1. INHALTSVERZEICHNIS

1. Inhaltsverzeichnis

2. Abkürzungen

3. Zusammenfassung

4. Einleitung

4.1. Die Organisation der interdigestiven und postprandialen Motilität des Gastrointestinaltraktes

4.1.1. Interdigestive Motilität

4.1.2. Postprandiale (digestive) Motilität

4.2. Die pathophysiologische Bedeutung der Hyperglykämie für den Gastrointestinaltrakt

4.2.1.Gastrointestinale Funktionsstörungen bei Diabetes mellitus

4.2.2. Gastrointestinale Funktionsstörungen und Hyperglykämie

4.2.3. Mediatoren der Hyperglykämiewirkungen auf die Motilität

4.2.3.1. Hyperinsulinämie

4.2.3.2. Hyperosmolarität

4.2.3.3. Die Beeinflussung des Nervensystems und der Freisetzung des Pankreatischen Polypeptides durch die Hyperglykämie

4.2.3.4. Die Wirkung der Hyperglykämie auf die Freisetzung und Wirkung weiterer gastrointestinaler Hormone

5. Material und Methoden

5.1 Probanden

5.1.1 Vorbereitung der Probanden am Versuchsvortag

5.1.2. Vorbereitung der Probanden am Versuchstag

5.2 Jejunalsonden

5.2.1 Plazierung der Sonden

5.3. Testmahl

5.3.1. Fettmahlzeit

5.3.2. Laktulose

5.4. Jejunozökale Transitbestimmung

5.5. Clamptechniken

5.5.1. Allgemeines

5.5.2. Euglykämischer Clamp

5.5.3. Hyperglykämischer Clamp

5.5.4. Euglykämisch-Hyperinsulinämischer Clamp

5.6. Manometrie

5.6.1. Registrierung

5.6.2. Auswertung

5.7. Blutzuckerbestimmung

5.8. Probengewinnung und -aufbereitung

5.9. Versuchsablauf

5.10. Bestimmung der Plasmahormone

5.10.1. Insulin

5.10.2. GLP-1

5.10.3. Glukagon

5.10.4. Pankreatisches Polypeptid

5.10.5. C-Peptid

5.10.6. GIP

5.11. Statistik

6. Ergebnisse

6.1. Jejunozökale Transitzeit

6.2. Jejunummotilität

6.2.1. Hyperglykämischer Clamp

6.2.2. Hyperinsulinämischer Clamp

6.3. Plasmaglukosespiegel

6.4. Seruminsulin-und C-Peptidspiegel

6.5. Plasma-Glukagon- und PP-Spiegel

6.6. Plasma-GIP-Spiegel

6.7. Plasma-GLP-1-Spiegel

7. Diskussion

7.1. Jejunozökale Transitzeit

7.2. Motilität

7.3. Glukagon

7.4. Pankreatisches Polypeptid

7.5. Gastric inhinitory Peptide (GIP)

7.6. GLP-1

7.7. Resümee

8. Literaturverzeichnis

9. Anhang

2. ABKÜRZUNGEN

PP Pankreatisches Polypeptid

GIP Gastric inhibitory Peptide = Glucose-dependent insulinotropic peptide

GLP-1 Glucagon-like-polypeptide 1

MMC Migrating motor complex

3. ZUSAMMENFASSUNG

3.1. Hintergrund

Es ist bekannt, daß die Hyperglykämie einen hemmenden Effekt auf die jejunale interdigestive Motilität besitzt. Die vorliegende Studie wurde durchgeführt, um die Wirkung der Hyperglykämie auf die jejunale Motilität und jejunozökale Transitzeit unter postprandialen Bedingungen zu untersuchen. Weiterhin sollte herausgefunden werden, welche Rolle die Hyperinsulinämie bei der Vermittlung der Effekte der Hyperglykämie spielt.

3.2. Methodik

Neun gesunde männliche Probanden wurden in randomisierter Reihenfolge unter jeweils 3 verschiedenen Versuchsbedingungen untersucht:

a. Normoglykämie (Blutglukosekonzentration bei 5 mmol/l),

b. Hyperglykämie (Blutglukosekonzentration bei 15 mmol/l),

c. Hyperinsulinämie bei Euglykämie (Blutglukosekonzentration bei 5 mmol/l).

Das postprandiale Motilitätsmuster des Jejunums wurde durch intrajejunale Perfusion einer 10%gen Lipidlösung (Lipofundin MCT 10%) induziert.

Die Perfusion erfolgte über einen Zeitraum von 180 Minuten über den am weitesten proximal endenden Kanal eines 8-lumigen Perfusionsmanometriekatheters. Alle 8 jeweils in 2 cm Abstand voneinander mündenden Kanalöffnungen wurden distal des Treitzschen Bandes plaziert.

Die Bolusgabe gelöster Laktulose erfolgte eine Minute nach Beginn der Lipidperfusion über denselben Kanal zur Bestimmung der jejunozökalen Transitzeit. Der Wasserstoffanstieg in der Ausatemluft zeigte die Ankunft des Laktulosebolus im Dickdarm an.

3.3. Ergebnisse

Die akute Hyperglykämie führte zu einer signifikanten Reduktion der Anzahl jejunaler Kontraktionen, der Anzahl prograd fortgeleiteter Kontraktionen, des Motilitätsindex und der jejunozökalen Transitzeit

Unter euglykämisch-hyperinsulinämischen Versuchsbedingungen ließ sich eine signifikante Hemmung der jejunalen Motilität und jejunozökalen Transitzeit nachweisen. Dementsprechend muß die Hyperinsulinämie als ein Mediator angesehen werden, welcher die hemmenden Effekte der Hyperglykämie auf die Motilität vermittelt.

Unter dem Einfluß der intrajejunalen Lipidperfusion kam es zu einer Stimulation der GLP-1-Freisetzung. Im Gegensatz zur Fett-induzierten GIP-Sekretion ließ sich die Freisetzung von GLP-1 nicht durch exogene oder endogene Hyperinsulinämie beeinflussen.

4. EINLEITUNG

4.1. Die Organisation der interdigestiven und postprandialen Motilität des Gastrointestinaltraktes

Eine wichtige Voraussetzung für eine zielgerichtete gastrointestinale Motorik ist die Koordination der Motilität mit der Sekretion von Enzymen, Hormonen und anderen Verdauungssäften, sowie mit der Absorption und Reinigung des Darms von Nahrungsbestandteilen. Zur Erfüllung dieser Aufgaben weisen der Magen und der Dünndarm zwei grundsätzlich verschiedene Motilitätsmuster auf: die interdigestive Motilität während der Nüchternperiode und die digestive Motilität während des postprandialen Zeitraumes.

4.1.1. Interdigestive Motilität

Die interdigestive Motilität des Gastrointestinaltraktes ist durch die zyklische Abfolge verschiedener Kontraktionsmuster gekennzeichnet, die am ösophagogastralen Übergang beginnen und bis zum Ileozökalbereich fortgeleitet werden können (Sarna SK 1985). Diese Motilitätsmuster setzen sich aus einer Ruhephase (Phase I) ohne wesentliche Kontraktionen und zwei Perioden mit motorischer Aktivität (Phase II und III) zusammen, die als migrierender Motorkomplex (MMC) bezeichnet werden. Die Erstbeschreibung der zyklisch auftretenden interdigestiven Aktivität des Dünndarms beim Menschen gelang Vantrappen et al. 1977 durch intraluminal im oberen Jejunum plazierte Perfusionskatheter. Fleckenstein registrierte 1978 in Analogie hierzu die elektrische Aktivität des Intestinums beim Mensch mit 11 Saugelektroden.

Die Phase I ist im Wachzustand nur von kurzer Dauer, dagegen nimmt sie im Schlaf den größten Teil des Nüchternzyklus ein. In der Phase II besteht dagegen ein unregelmäßiges Aktionsmuster mit phasischen Kontraktionen. Diese Phase dominiert während des Wachzustandes. Die Phase III des interdigestiven Zyklus dauert nur zwischen 3 und 8 Minuten, beginnt im Magen und setzt sich wellenartig über den Pylorus, das Duodenum und den übrigen Dünndarm nach distal fort. Sie wird durch kräftige phasische und tonische Kontraktionen bestimmt, die mit der maximal möglichen Frequenz auftreten und der Reinigung des Magen und Dünndarm von nicht verdauten Nahrungsbestandteilen dienen. Gefolgt wird die Phase III wieder von einer motorischen Ruhephase, der Phase I, und der Zyklus beginnt erneut.

Dooley et al. untersuchten 1992 die Variabilität der interdigestiven Motilität am Menschen. Sie fanden, daß die Dauer des interdigestiven Zyklus intra- und interindividuell unterschiedlich ist und im Durchschnitt ca. 113-230 Minuten beträgt.

4.1.2. Postprandiale (digestive) Motilität

Die Beschreibung des postprandialen Motilitätsmusters ist nicht so eindeutig wie in der Nüchternphase. Nahrungsaufnahme oder der Anblick und Geruch von Speisen unterbricht beim Menschen den interdigestiven Zyklus auf jedem Darmabschnitt unabhängig von der gerade ablaufenden Phase des interdigestiven Zyklus (Rees et al. 1982, Stern et al. 1989). Sie ist im Magenantrum und Dünndarm durch ein kontinuierliches und unregelmäßiges Kontraktionsprofil gekennzeichnet, das sogenannte “fed-pattern", welches im proximalen Teil des Magens nicht nachweisbar ist (Malagelada et al. 1986, Meyer et al. 1987). Kennzeichnend sind vor allem das Fehlen migrierender myoelektrischer Komplexe (MMCs) sowie die unregelmäßige Abfolge stationärer (80%) und propulsiver (20%) Kontraktionen (Sarna et al. 1989). Die propulsiven Kontraktionen sichern die Entleerung des Darminhaltes in das Zökum. Die stationären Kontraktionen dienen der Durchmischung und Verlängerung des Kontaktes des Chymus mit der Schleimhaut zur Optimierung der Absorption von Nahrungsstoffen (Hahn et al. 1996).

Die typische digestive Aktivität in Antrum und Dünndarm ähnelt der Phase II des interdigestiven Zyklus (Rees et al. 1979) und ist nicht nur interindividuell sehr variabel (Stanghellini et al., 1994) sondern auch abhängig von der Konsistenz, Zusammensetzung und der Verabreichungsform der Nahrung (Azpiroz et al. 1985).

Die nachfolgenden 2 Abbildungen dienen der Veranschaulichung der vorangegangenen Ausführungen. Als typisches Beispiel für das interdigestive Motilitätsmuster ist eine Phase III des migrierenden Motorkomplexes (MMC) dargestellt. Ein Ausschnitt einer Motilitätsaufzeichnung unter postprandialen Bedingungen dient der Illustration des digestiven Kontraktionsprofils im Jejunum.

Abbildung 1 : Nüchternmotilität

Darstellung einer interdigestiven Phase-III-Aktivität (MMC) mit fortgeleiteten Kontraktionswellen entsprechend einem sich nach kaudal ausbreitenden Band myotonischer Spikeaktivität. Die Zahlen 1-7 entsprechen den jeweiligen Meßpunkten des perfundierten Manometriekatheters. Meßpunkt 1 liegt gerade distal des Treitzschen Bandes.

Die Abbildung wurde der Motilitätsaufzeichnung eines Probanden der vorliegenden Studie vor Versuchsbeginn, d.h. vor Beginn der Lipidperfusion, und unter euglykämischem Blutzuckerstatus entnommen.

Abbildung 2: Postprandiale Motilität

Darstellung eines typischen digestiven Motilitätsmusters mit andauernder irregulärer Kontraktionsaktivität. Die Zahlen 1-7 entsprechen den jeweiligen Meßpunkten des perfundierten Manometriekatheters. Meßpunkt 1 liegt gerade distal des Treitzschen Bandes.

Die Abbildung wurde der Motilitätsaufzeichnung eines Probanden der vorliegenden Studie nach Beginn der Lipidperfusion und unter euglykämischem Blutzuckerstatus entnommen.

4.2. Die pathophysiologische Bedeutung der Hyperglykämie für den Gastrointestinaltrakt

4.2.1. Gastrointestinale Funktionsstörungen bei Diabetes mellitus

Bereits um 1960 wurden erste Studien über das Auftreten gastrointestinaler Symptome und Funktionsstörungen bei Diabetikern publiziert (Kassander et al. 1958, Campell et al. 1960, Wooten et al. 1961). Schon damals wurde vermutet, daß die diabetische Gastroparese häufiger übersehen als diagnostiziert wird (Kassander et al. 1958).

Die gastrointestinalen Störungen bei Patienten mit Diabetes mellitus müssen in Symptome und durch apparative Diagnostik nachgewiesene Transitverzögerungen und Motilitätsstörungen differenziert werden. In einer klassischen Studie untersuchten Feldman et al. 1983 die Häufigkeit gastrointestinaler Symptome wie Erbrechen, Völlegefühl, Diarrhöe und fäkale Inkontinenz an 136 Diabetikern. Dabei fanden sie bei 76% der untersuchten Patienten gastrointestinale Symptome, wobei am häufigsten (in 60%) über Obstipation geklagt wurde. Diese Studie wird häufig als Beleg für die hohe Prävalenz gastrointestinaler Symptome bei Diabetikern herangezogen. Bei der Prävalenz dieser Symptome muß jedoch deutlich unterschieden werden zwischen Untersuchungen an einem selektionierten Krankengut, das sich wegen schlechter Diabeteseinstellung in einer Stoffwechselklinik oder sogar wegen gastrointestinaler Beschwerden in einem gastroenterologischen Referenzzentrum vorstellt und Populationsstudien, bei denen unausgewählte Diabetiker untersucht werden. Während die Studie von Feldman et al. ein Beispiel für eine Untersuchung an einem selektionierten Krankengut darstellt, ist die Studie von Janatoinen et al. (Janatoinen B et al. 1993) ein Beispiel für eine populationsbezogene Studie. In dieser Studie bestanden zwischen Patienten mit Typ 1 und Typ 2 Diabetes sowie gesunden Kontrollen keine Unterschiede bezüglich der Prävalenz der Symptome Dysphagie, Übelkeit, Erbrechen, Abdominalschmerzen, Durchfall und Verstopfung. Auffällig war, daß die Diabetiker mehr Laxantien einnahmen und Frauen mit Typ 2 Diabetes häufiger Gallensteine hatten als die gesunden Kontrollen. Aus diesen Daten läßt sich folgern, daß in der Gesamtpopulation der Diabetiker schwere gastrointestinale Symptome selten sind, jedoch in Untergruppen von Problempatienten häufiger auftreten.

Gastrointestinale Funktionsstörungen lassen sich bei Diabetikern vom Ösophagus bis zum Anorektum nachweisen.

In einer ganzen Reihe von Studien wurden manometrisch Störungen der Ösophagusmotilität im Sinne einer Erniedrigung des Tonus des unteren Ösophagussphinkters und Alterationen der Ösophagusperistaltik, auch im Sinne mehrgipfliger Kontraktionen, nachgewiesen. Dazu passend fand sich in pH-metrischen Untersuchungen ein erhöhter Anteil von Patienten mit gesteigertem gastroösophagealem Reflux und Transituntersuchungen ergaben in einem hohen Prozentsatz der Patienten einen verzögerten ösophagealen Transit (Mandelstam et al. 1969, Hollis et al. 1977, Loo et al. 1985, Innocenti & Castagnoli 1990, Jermendy et al. 1991, Prikazska & Simoncic 1995). Schwere Dysphagie und ausgeprägte Refluxsymptome sowie eine Refluxösophagitis sind jedoch bei der diabetischen Ösophagusbeteiligung selten. Meist ist sie klinisch inapparent.

Auch in Magen und Dünndarm wurden bei Diabetikern Funktionsstörungen nachgewiesen. In einer besonders erwähnenswerten Studie wurden 87 zufällig ausgewählte ambulante Diabetiker (67 Typ 1, 20 Typ 2) hinsichtlich der Magenentleerung fester Speisen untersucht. Dabei fand sich bei 34% der Diabetiker eine verzögerte Magenentleerung gegenüber gesunden Kontrollen (Horowitz M et al. 1991). Ein wichtiger Aspekt dieser Studie ist, daß hier die mittleren Plasmaglukosekonzentrationen während der Messung der Magenentleerung bei etwa 15 mmol/l (270 mg/dl) lagen und diese Studie damit repräsentativ für die Magenentleerung suboptimal eingestellter Diabetiker ist. Der relative Anteil von autonomer Neuropathie und Hyperglykämie (s.u.) an der Verzögerung der Magenentleerung kann jedoch nicht weiter aufgeschlüsselt werden. Mehrere Studien zeigten bei manometrischen Untersuchungen in Magen und Dünndarm Störungen der Organisation der nüchternen und postprandialen Motilität im Sinne neuropathischer Muster (Camilleri und Malagelada 1984, Samsom et al. 1996, Hackelsberger et al. 1997).

Auch im kolorektalen Segment wurden Motilitätsstörungen bei Diabetikern nachgewiesen, vor allem im Sinne eines verzögerten Kolontransits (Iber et al. 1993). Darüber hinaus wurden beispielsweise eine Abschwächung des gastrokolischen Reflexes (Battle et al. 1983) und anorektale Funktionsstörungen als Korrelat der Inkontinenz (Wald A 1995) beschrieben.

Die gastrointestinalen Funktionsveränderungen beim Diabetes mellitus wurden traditionell ausschließlich auf eine autonome Neuropathie zurückgeführt (Feldman et al. 1983; Kristensson et al. 1971). Hierzu passen beispielsweise die Ergebnisse von Studien, die bei Diabetikern mit und ohne autonome Neuropathie die orozökale Transitzeit untersuchten und hier eine deutliche Verzögerung in der Gruppe mit Neuropathie gegenüber der ohne Neuropathie fanden (Scarpello et al. 1976, Keshavarzian et al. 1986). Die Problematik wird weiter dadurch kompliziert, daß die Korrelation zwischen den objektivierbaren Funktionsstörungen und der vergleichsweise geringeren Symptomatik diabetischer Patienten nur mäßiggradig ist (Rothstein 1990). Eine mögliche Erklärung ist, daß die vagale Neuropathie nicht nur den efferenten, sondern auch den afferenten Schenkel befällt. Dies würde bedeuten, daß Patienten mit fortgeschrittener autonomer Neuropathie unangenehme Sensationen aus dem Gastrointestinaltrakt weniger wahrnehmen. Interessanterweise konnte jedoch gezeigt werden, daß die gestörte Antrummotilität diabetischer Patienten nach Normalisierung der Blutglukosekonzentrationen teilweise nicht mehr nachweisbar ist (Barnett und Owyang 1988). Zudem führte eine akute Hyperglykämie bei Typ 1 Diabetikern zu einer Verzögerung der Magenentleerung (Fraser RJ et al. 1990). Diese Befunde stützen die These, daß nicht die autonome Neuropathie allein für die gastrointestinalen Funktionsstörungen beim Diabetiker verantwortlich ist, sondern daß hier der aktuelle Blutzuckerspiegel eine weitere Komponente darstellt und eine hyperglykämische Stoffwechsellage einen hemmenden Faktor darstellt.

4.2.2. Gastrointestinale Funktionsstörungen und Hyperglykämie

Der hyperglykämische Clamp ist eine Technik, bei der durch kontinuierliche Infusion von Glukose in Abhängigkeit von dem gemessenen Blutglukosespiegel ein konstantes Maß der Hyperglykämie über die Zeit eingehalten wird (DeFronzo et al. 1979). Die Methodik ermöglicht es, bei gesunden Probanden die Wirkungen einer akuten experimentellen Hyperglykämie auf den Gastrointestinaltrakt zu untersuchen und hierbei auch sehr subtile Techniken anzuwenden, die Zuckerkranken nicht zugemutet werden möchten. Natürlich ist zu beachten, daß dieses Modell zwar einem experimentellen Typ 2 Diabetes ähnelt, ihn jedoch nicht komplett imitieren kann. Die Störungen der Insulinsekretion und die Insulinresistenz des Typ 2 Diabetikers lassen sich hierbei nicht imitieren. Trotzdem wurden mit dieser Methode sehr wertvolle Erkenntnisse über die Wirkung der akuten Hyperglykämie auf gastrointestinale Funktionen gewonnen. Eine ausgeprägte Hyperglykämie kann beim Gesunden nur im Clamp aufrechterhalten werden, da anderenfalls die intakte Insulinsekretion den Blutzuckerspiegel im Laufe der Zeit normalisiert.

Mit dem Ansatz des hyperglykämischen Clamps wurde am Ösophagus eine Reduktion des Tonus des unteren Ösophagussphinkters gefunden (DeBoer et al. 1992). Die akute Hyperglykämie verzögerte die Magenentleerung sowohl von festen als auch von flüssigen Speisen (MacGregor et al 1976, Oster-Jorgensen et al. 1990). Nach der Einnahme fester Speisen verlängerte sich dabei nicht nur der Zeitraum nach der Nahrungsaufnahme, in dem die Nahrung noch nicht aus dem Magen entleert wurde (Lag-Periode) sondern auch die Entleerungsgeschwindigkeit in der Post-Lag-Periode. Die Hyperglykämie hemmte extrinsische Reflexe wie den gastrokolischen Reflex, also die Kontraktion des Kolons nach Dehnung des Magenantrums, und intrinsische Reflexe wie den peristaltischen Reflex, also die Kontraktion des proximalen Kolons bei Distension des distalen Kolons (Sims MA et al. 1995).

Der peristaltische Reflex wird allein über das enterische Nervensystem vermittelt. Die akute Hyperglykämie hemmte die antroduodenale Kontraktionstätigkeit und stimulierte isolierte pylorische Kontraktionen, eine Konstellation, die zur Verzögerung der Magenentleerung führt (Fraser et al. 1991). Zudem hemmte die akute Hyperglykämie die postprandiale Gallenblasenkontraktion (DeBoer et al. 1993).

Im Gegensatz dazu lagen zum Zeitpunkt der vorliegenden Arbeit zur Wirkung der akuten Hyperglykämie auf die postprandiale Dünndarmmotilität keine in adäquatem Design durchgeführte Studien vor. Da sich der Mitteleuropäer über den Tag praktisch konstant in der postprandialen Phase der Dünndarmmotilität befindet, ist die Untersuchung in diesem Zustand die klinisch relevante. Auch gab es keinerlei Daten dazu, ob die Hyperinsulinämie einen hemmenden Effekt auf die postprandiale Dünndarmmotilität zeitigt, ob also etwaige Hemmeffekte der Hyperglykämie zumindest teilweise über die Hyperinsulinämie vermittelt werden. Diese Fragestellung wurde in der vorliegenden Studie angegangen.

4.2.3. Mediatoren der Hyperglykämiewirkungen auf die Motilität

Die Mechanismen, über welche die Hyperglykämie die gastrointestinale Motilität hemmt, sind noch nicht vollständig geklärt.

Zu diskutieren sind insbesondere die Hyperinsulinämie, die Hyperosmolarität im Plasma, Effekte auf das cholinerge oder sympathische Nervensystem und die Freisetzung gastrointestinaler Hormone.

4.2.3.1. Hyperinsulinämie

Intravenöse Glukose löst bei gesunden Menschen eine Insulinfreisetzung aus. Die Hyperinsulinämie muß dementsprechend bei der Untersuchung der pathophysiologischen Vermittlung der Motilitätshemmung unter hyperglykämischen Bedingungen bei Gesunden und Patienten mit Diabetes mellitus Typ II berücksichtigt werden.

Die Rolle der Hyperinsulinämie als ein Mediator der Hemmwirkung der Hyperglykämie wird in der Literatur jedoch nicht übereinstimmend beurteilt.

In einer älteren Arbeit wurde dem Insulin eine eher stimulierende Wirkung auf die Motilität des Gastrointestinaltraktes zugeschrieben (Bueno et al. 1976). In dieser Studie wurde die interdigestive Motilität von Hunden nach subkutaner Applikation von Insulin untersucht. Zu beachten ist jedoch, daß die akute Hyperinsulinämie in der Regel mit einer Hypoglykämie einhergeht, welche einen klassischen vagalen Stimulus darstellt. Dementsprechend ist die in den Arbeiten beschriebene Motilitätssteigerung unter Umständen auf die erniedrigten Blutglukosekonzentrationen zurückzuführen.

Auch die von Prasad et al. 1986 gefundene Stimulation der intestinalen interdigestiven Motilität durch Hyperinsulinämie wurde an einem Tiermodell erarbeitet. Hierbei fanden sie, daß durch die intravenöse Insulinapplikation bei Hunden ein postprandiales Motilitätsmuster induziert wurde, da es zu einer Unterbrechung des interdigestiven MMC kam. Dies unterscheidet sich deutlich von der Reaktion des menschlichen Intestinums auf Insulin unter interdigestiven Bedingungen (Gielkens et al. 1997). Eine Übertragbarkeit der Ergebnisse vom Hund auf den Menschen ist dementsprechend nicht in jeder Hinsicht gerechtfertigt.

Andere Studien zeigten bedeutsame supprimierende Effekte der Hyperinsulinämie auf gastrointestinale Funktionen.

Sowohl Bjornsson et al. 1995 als auch Gielkens et al. 1997 beschrieben die hemmende Wirkung der Hyperinsulinämie auf die interdigestive Motilität des Antrums.

Abrahamsson et al. untersuchten 1993 den Einfluß der Hyperinsulinämie bei normoglykämischen Blutzuckerspiegeln auf die interdigestive Motilität des proximalen Intestinums bei gesunden Probanden. In ihren Ergebnissen zeigte sich ein hemmender Einfluß der Hyperinsulinämie auf den interdigestiven migratorischen Motorkomplex (MMC) der untersuchten Darmabschnitte.

Eliasson et al. zeigten 1995, daß unter euglykämisch-hyperinsulinämischen Bedingungen im Vergleich zum euglykämischen Status die interdigestive Motilität in Antrum, Duodenum und proximalem Jejunum bei gesunden Probanden beeinträchtigt und die Geschwindigkeit der Magenentleerung vermindert ist.

Allerdings wird auch bei Typ-I-Diabetikern ohne Insulinsekretion unter hohen Blutglukosekonzentrationen die Magenentleerung gehemmt (Oster-Jorgensen et al. 1992). Insulin ist also als einziger Mediator der supprimierenden Effekte der Hyperglykämie wenig wahrscheinlich.

Aufgrund der Ergebnisse der zuvorgenannten Arbeiten ist jedoch davon auszugehen, daß die Hemmung der Motilität durch die Hyperglykämie zumindest teilweise durch hohe Insulinplasmaspiegel vermittelt wird. Die vorliegende Studie diente der Abklärung der Insulineffekte auf die postprandiale Motilität des Jejunums. Zum Zeitpunkt des Studienbeginns existierten keine Publikationen zu dieser Fragestellung.

4.2.3.2. Hyperosmolarität

Oster-Jorgensen et al. führten 1990 eine Studie zur Wirkung der Hyperosmolarität des Blutes auf die Motilität durch. Dabei beeinflußte die intravenöse Infusion einer hypertonen NaCl-Lösung, welche die doppelte Osmolalität besaß wie eine vergleichsweise applizierte Glukoselösung, die Magenentleerung nicht relevant. Die Hyperosmolarität durch die Hyperglykämie erscheint dementsprechend wenig wahrscheinlich als Mediator der Motilitätseffekte.

4.2.3.3. Die Beeinflussung des Nervensystems und der Freisetzung des Pankreatischen Polypeptides durch die Hyperglykämie

Wie von de Boer et al. 1992 beschrieben, führt die chronische Hyperglykämie bei Diabetikern zu einer Polyneuropathie über einen Mangel an intraaxonalem Myoinositol und eine Demyelinisierung der Nerven. Dies führt zu einer verzögerten Nervenleitgeschwindigkeit. Neben der chronischen Hyperglykämie kann jedoch auch die akute Hyperglykämie die Funktion der Neurone beeinträchtigen.

Mehrere Argumente sprechen dafür, daß die Hyperglykämie über eine Suppression der Aktivität des cholinergen Nervensystems gastrointestinale Funktionen inhibiert:

Die Infusion von Glukose hemmte im Tierexperiment die efferente Aktivität im Nervus vagus (Hirano et al. 1980).

Die cephal stimulierte Gallenblasenkontraktion, die vagal-cholinerg vermittelt wird, ließ sich in einem von Lam et al. 1993 durchgeführten Experiment durch eine akute Hyperglykämie beseitigen.

Die akute Hyperglykämie reduzierte in mehreren Studien die basalen Plasmaspiegel des Pankreatischen Polypeptides (PP) sowie dessen Freisetzung durch eine Scheinfütterung, eine Mahlzeit und exogenes Cholezystokinin (CCK) (de Boer et al. 1992, de Boer et al. 1993, Lam et al. 1993).

Pankreatisches Polypeptid wird in den F-Zellen der Langerhans-Inseln des Pankreas gebildet (Greider et al. 1978). Die physiologische Rolle des Pankreatischen Polypeptides beinhaltet die Hemmung der durch Nahrung stimulierten Sekretion aus den exokrinen Drüsen des Magen und Pankreas sowie in der Unterstützung der durch Insulin initiierten Hemmung der hepatischen Glukoneogenese (Hazelwood 1981). Die Freisetzung des Hormons erfolgt nach Stimulation durch Nahrungsaufnahme (Adrian et al. 1976).

Tsuda et al. zeigten 1981, daß der inhibitorische Effekt der Hyperglykämie auf die PP-Sekretion nach trunkaler Vagotomie verschwindet. Dementsprechend muß davon ausgegangen werden, daß die PP-Sekretion unter vagal-cholinerger Kontrolle steht. Die Plasmakonzentrationen des Pankreatischen Polypeptides können als ein humoraler Marker der Aktivität des cholinergen Systems verwendet werden. Die reduzierte Ausschüttung des Pankreatischen Polypeptides zeigt eine Hemmung des cholinergen neuralen Input an, der als ein Mechanismus der Hemmung der Motilität unter Hyperglykämie angesehen wird.

In der vorliegenden Studie diente die Bestimmung der PP-Plasmaspiegel der Abklärung, ob das cholinerge Nervensystem an der Vermittlung der Hemmeffekte der Hyperglykämie beteiligt ist.

4.2.3.4. Die Wirkung der Hyperglykämie auf die Freisetzung und Wirkung weiterer gastrointestinaler Hormone

Glukagon

Glukagon ist ein in den A-Zellen der Langerhans-Inseln des Pankreas gebildetes Polypeptidhormon aus 29 Aminosäuren, dessen Sekretion vor allem bei Hypoglykämie gefördert und durch den Anstieg des Blutzuckers gehemmt wird. Glukagon steigert den Blutzuckerspiegel durch Glykogenolyse in der Leber, fördert die Glukoneogenese und vermindert die Glukoseoxidation (insulinantagonistische Wirkung). Es fördert die Lipolyse durch Aktivierung der Fettgewebelipase und steigert den Proteinkatabolismus. Glukagon steigert die Insulinsekretion und vermindert in pharmakalogischen Dosen die Motilität des Magen-Darm-Trakts. Die Wirkung des Glukagons auf die gastrointestinale Motilität wurde erstmals von Stunkart et al. 1952 beschrieben. Sie publizierten die Hemmung der interdigestiven Magenmotilität nach intravenösen Glukagoninjektionen. Entsprechende Ergebnisse dokumentierten Dotevall et al. 1963 und Kock et al. 1967 für die Dünndarmmotilität sowie Taylor et al. 1975 für die Kontraktilität des Kolons.

Jedoch wird bei gesunden Menschen die Glukagonsekretion durch die Hyperglykämie supprimiert, dementsprechend ist Glukagon als Vermittler der motilitätshemmenden Wirkung der Hyperglykämie bei gesunden Probanden wenig wahrscheinlich. Jedoch ist die über Insulin vermittelte Suppression der Glukagonsekretion beim Typ-II-Diabetiker defekt (Unger et al. 1990)

Hier ist nicht auszuschließen, daß Effekte der Hyperglykämie über Glukagon vermittelt werden.

Die Inkretinhormone GIP und GLP-1

Ein Inkretin ist ein Hormon, das aus endokrinen Zellen in der Dünndarmmukosa durch Nahrungsaufnahme (insbesondere von Kohlenhydraten) freigesetzt wird und die Insulinsekretion stimuliert (Creutzfeldt 1979). Die orale Aufnahme einer bestimmten Glukosemenge führt beim gesunden Menschen zu einer stärkeren Insulinfreisetzung als eine intravenös applizierte Menge, die zu vergleichbaren Blutglukosespiegeln führt. Dieses Phänomen wird als Inkretineffekt bezeichnet (Perley und Kipnis 1967, Nauck et al. 1986). Für diesen Effekt sind die Inkretinhormone glucose-dependent insulinotropic peptide (GIP; Dupre et al. 1973) und glucagon-like peptide-1 (7-36)amid (GLP-1; Holst et al. 1987; Kreymann et al. 1987) verantwortlich.

Neben der Förderung der Insulinfreisetzung beeinflussen diese beiden Hormone jedoch auch noch weitere Funktionen des Gastrointestinaltraktes und wurden in der vorliegenden Studie vor allem aus zwei Gründen bestimmt:

Einerseits interessierte ihre Funktion als hemmende Modulatoren der Dünndarmmotilität: Für GIP wurde im Tierexperiment eine Hemmung der interdigestiven Dünndarmmotilität beschrieben (Thor et al. 1987). Entsprechende Daten beim Menschen fehlten jedoch. Für GLP-1 wurde ebenfalls ein hemmender Effekt auf die gastrale, antroduodenale und jejunale Motilität beschrieben (Wettergren et al. 1993, Schirra et al. 1997; Schirra et al. 1996).

Andererseits eröffnet das Design der vorliegenden Studie die Möglichkeit, die Feed-back Regulation der GLP-1 Sekretion durch endogene und exogene Hyperinsulinämie zu untersuchen. Für GIP wird eine Hemmung der Lipid-induzierten Freisetzung dieses Hormons durch Hyperinsulinämie als Schutzmechanismus vor Hypoglykämie zumindest diskutiert. Es ist unklar, ob ein ähnlicher Mechanismus für GLP-1 existiert. Der experimentelle Ansatz beantwortet auch die Frage, ob die Lipid-induzierte Freisetzung von endogenem GLP-1 die Glukose-induzierte Insulinsekretion im hyperglykämischen Clamp additiv oder potenzierend stimuliert.

Ungeklärt ist bislang der genaue Mechanismus, der zur GLP-1 Freisetzung führt. Diskutiert wird, ob GLP-1 durch direkten luminalen Kontakt der Nahrung mit den L-Zellen im Jejunum, die dieses Peptid produzieren, freigesetzt wird oder ob Nahrung im oberen Gastrointestinaltrakt einen anderen Effektor freisetzt, der seinerseits die GLP-1 Sekretion induziert (entero-neuroendokrine Schleife). Um letztgenannten möglichen Stimulationsweg auszuschalten wurde in der vorliegenden Studie zur weiteren Differenzierung der GLP-1 Freisetzung die Lipidlösung direkt in das Jejunum perfundiert.

4.3. Wissenschaftliche Zielsetzung /Fragestellung

1) Welche Effekte üben Hyperglykämie und Hyperinsulinämie auf die postprandiale Jejunummotilität und den intestinalen Transit aus ?

a) Verzögern sowohl Hyperglykämie als auch Hyperinsulinämie die jejuno-zökale Transitzeit ?

b) Verringern sowohl Hyperglykämie als auch Hyperinsulinämie die Aktivität der Jejunummotilität, d.h. senken sie den Motilitätsindex, die Frequenz, die Amplitude und die Dauer der Kontraktionen ?

c) Stören sowohl die Hyperglykämie als auch die Hyperinsulinämie die Organisation der Jejunummotilität, d.h. reduzieren sie den Anteil der nach distal fortgeleiteten Kontraktionen und die Fortleitungsstrecke (motorische Ereignisse, die in besonderem Maße den Transit beschleunigen) ?

2) In wieweit ist das cholinerge Nervensystem an der Vermittlung der Effekte der Hyperglykämie und Hyperinsulinämie auf gastrointestinale Funktionen beteiligt, d.h. findet sich ein Abfall in der PP-Freisetzung ?

3) a) Wie verhält sich die GLP-1-Freisetzung nach intrajejunaler Lipidperfusion ?

b) Inwiefern wird die Freisetzung von GLP-1 beeinflußt durch endogene oder exogene Hyperinsulinämie ?

5. MATERIAL UND METHODEN

5.1. Probanden

Die Studie wurde an 9 freiwilligen männlichen Probanden im Alter von 20 bis 25 Jahren (Durchschnitt 23,6 ± 0,5 Jahre) durchgeführt. Sie waren normalgewichtig (63-90 kg Körpergewicht, body mass index 22,9 ± 0,7) bei einer Körperoberfläche von 1,73m²-2,73m² (Durchschnitt 1,99m²) und litten nicht an relevanten Erkrankungen, insbesondere nicht an solchen des Magen-Darm-Traktes oder der endokrinen Drüsen. Keiner der Probanden war Raucher oder nahm Medikamente ein. Alle Versuchsteilnehmer wurden ausführlich über die Studie aufgeklärt und ausdrücklich darauf hingewiesen, daß es jederzeit möglich sei, die Studie auch ohne Angabe von Gründen abzubrechen. Eine schriftliche Einverständniserklärung wurde eingeholt. Die Ethikkommission der Philipps-Universität Marburg hatte dem Studienprotokoll zugestimmt.

5.1.1 Vorbereitung der Probanden am Versuchsvortag

Alle Probanden erhielten vor Studienbeginn einen Diätplan, den sie am jeweiligen Versuchsvortag einzuhalten hatten. Mit Hilfe dieses Planes wurden sie angehalten, sich ab 12.00 Uhr des Versuchsvortages möglichst kohlenhydratarm zu ernähren, um eine unerwünschte zusätzliche Wasserstofffreisetzung durch Spaltung unverdauter Kohlenhydratbausteine im Dickdarm durch die dort ansässige Bakterienflora zu vermeiden. Das Mittagessen der Probanden sollte sich durch einen vermehrten Protein- und Fettgehalt auszeichnen, die folgende Zwischenmahlzeit sollte aus kohlenhydratarmem Obst wie Äpfel oder Grapefruits und das Abendessen aus grünem Salat mit Tomaten und/oder Möhren bestehen. Zu vermeiden waren Süßigkeiten, zuckerhaltige Getränke, Alkohol, Bananen, Birnen, Pflaumen, Marmelade, Bohnen, Sojabohnen, Zwiebeln, Lauch, Radieschen, Knoblauch, Paprika, alle Kohlsorten und Mehlprodukte. Ab 19.00 Uhr sollten die Versuchsteilnehmer nur noch Mineralwasser oder Tee zu sich nehmen und ab 20.00 Uhr bis zum Versuchsbeginn nüchtern bleiben.

5.1.2. Vorbereitung der Probanden am Versuchstag

Alle Probanden fanden sich am Versuchstag um 6.30 Uhr in den Räumen des Pankreaslabors der Philipps-Universität Marburg ein. Zur Messung der basalen Wasserstoffkonzentration in der endexspiratorischen Atemluft mittels eines H₂-Atemtestgerätes (Hydrogen-Monitor EC 60, Neomed Medizintechnik, Köln, Deutschland) wurde zunächst der Mund mit Chlorhexidinlösung (“Chlorhexamed-Fluid“, Procter & Gamble GmbH, Deutschland) gespült. Nur wenn die basale H₂-Produktion vernachlässigbar gering war (d.h. < 4ppm) wurde das Experiment gestartet. Nach Betäubung der Nasenschleimhaut (Xylocaingel, Astra-Chemicals, Deutschland) wurde die Perfusionsmanometriesonde transnasal so plaziert, daß der proximalste Meßpunkt unmittelbar hinter dem Treitz´schen Band lag.

Zur Vorbereitung auf den folgenden Clamp wurde in der Ellenbeuge eines Arms eine Venenverweilkanüle (Braun Melsungen AG, Melsungen, Deutschland) zur Infusion plaziert. Zur Blutentnahme wurde am Handrücken des anderen Arms eine Vene retrograd kanüliert und distal des Kanülenlumens auf der Haut ein Temperaturmeßfühler (Biothermostat BTH-5, Schubert Instrumente, Röttenbach, Deutschland) plaziert. Über eine mit dem Biothermostaten verbundene Rotlichtlampe wurde die Hauttemperatur bei 40° konstant gehalten (“heated hand“). Das mittels dieser Technik gewonnene kapillarisierte Blut diente dann der 5-minütigen Bestimmung des Blutglukosespiegels durch einen Glukose-Analysator (Glukose Analysator 1500YSI Sidekick, Schlag Company, Bergisch- Gladbach, Deutschland) sowie der Blutentnahme für die Hormonbestimmungen. Um Artefakte in der Manometrie zu vermeiden, wurde das Experiment vollständig im Liegen und im wachen Zustand durchgeführt.

5.2 Jejunalsonden

Die Messung der Motilität erfolgte mit einer jejunalen Perfusionsmanometriesonde (ICM 8 Perfusionsmanometrie-Katheter, Synectics Medical, Arndorfer Inc., Greendale). Dabei handelte es sich um eine flexible, 240 cm lange, neunlumige Sonde aus Polyvinyl.

Das orale Ende der neunlumigen Sonde besteht aus acht einzelnen Perfusionskanälen mit Anschlußvorrichtungen für die Meßgeräte und das Perfusionssystem sowie dem Zentralkanal, der während der Sondenplazierung der Aufnahme des Führungsdrahtes dient. Das distale Ende der Jejunalsonde wird von den Seitlöchern der acht Perfusionskanäle, den Löchern des Führungsdrahtkanals sowie einer Spitze mit 4 kleinen Metallgewichten gebildet. Die Seitlöcher der Perfusionskanäle sind in Abständen von jeweils 2 cm angeordnet, da nur kurze Meßabstände der überwiegend kurzstreckigen Peristaltikfortleitung im menschlichen Jejunum gerecht werden. Die Metallgewichte der Sondenspitze dienen durch Ausnutzung der Schwerkraft. der vereinfachten Plazierung der Sonde.

5.2.1 Plazierung der Sonden

Die entlüftete Perfusionsmanometriesonde wurde bis in das Jejunum vorgeschoben. Dabei wurde die Sonde so plaziert, daß das proximale Seitloch distal der Flexura duodenojejunalis lag (Abb. 3). Über das proximale Seitloch erfolgte die Applikation der Testmahlzeit. Die restlichen Perfusionskanäle dienten der Aufzeichnung der Motilität. Der Führungsdraht wurde bei korrekter Sondenlage entfernt und der entsprechende Kanal mit einem Stopfen verschlossen.

Abb. 3: Die Skizze zeigt die korrekte Lage der Jejunalsonde. Alle Seitöffnungen zur Motilitätsmessung befinden sich distal des Treitz´schen Bandes.

5.3. Testmahlzeit

5.3.1. Fettmahlzeit

Die kontinuierliche Perfusion des Jejunums über einen Zeitraum von 180 Minuten erfolgte mit 10%iger Lipidlösung (Lipofundin MCT10%, Braun Melsungen AG, Melsungen, Deutschland) bei einer Infusionsrate von 1.5 kcal/min und 1,5 ml/min (Infusomat der Fa. Braun Melsungen AG, Melsungen, Deutschland). Die Abgabe der Fettlösung erfolgte durch das am weitesten proximal gelegene Seitloch der Manometriesonde direkt in das Jejunum.

5.3.2. Laktulose

Zur Bestimmung der Transitzeit zwischen Jejunum und Kolon wurde eine Lösung aus 15g Laktulose (98% kristallin, Carl Roth KG, Karlsruhe, Deutschland) und 20ml Aqua ad injectabila (Aqua ad injectabila, Braun Melsungen AG, Melsungen, Deutschland) in das Jejunum perfundiert. Die Abgabe erfolgte in Form einer Bolusgabe 1 Minute nach Beginn der Perfusion mit Lipidlösung über den am weitesten proximal gelegenen Perfusionskanal der Manometriesonde.

5.4. Jejunozökale Transitbestimmung

Die zu Beginn der Perfusion applizierte Laktulose erfährt im gesamten Dünndarm keinerlei Veränderung (d.h. Aufspaltung, Absorption, chemische Reaktionen). Erreicht die Laktulose den Dickdarm, so spalten die dort ansässigen Darmbakterien den Zucker und es entsteht molekularer Wasserstoff, der über die Dickdarmmukosa aufgenommen, über den Blutweg zur Lunge transportiert und dort in die Atemluft abgegeben wird. Proben der endexspiratorischen Luft wurden 30 Minuten vor Beginn der jejunalen Perfusion und danach vom Zeitpunkt 0 der Fettperfusion an alle 10 Minuten auf ihren Gehalt an molekularem Wasserstoff hin untersucht. Die jejunozökale Transitzeitbestimmung erfolgte anhand des Zeitraumes von der Instillation des Laktulosebolus bis zu einem reproduzierbaren Anstieg der H₂-Konzentration > 20 ppm in 3 aufeinanderfolgenden Messungen. Der erste Zeitpunkt, zu dem 20 ppm überschritten wurde, markierte dabei den stattgehabtenTransit.

5.5. Clamptechniken

5.5.1. Allgemeines

Ein Clamp ist eine Methode zum Einstellen und Aufrechterhalten eines bestimmten Blutzuckerwertes durch Infusion einer 20%igen Glukoselösung (Glukose 20, Braun Melsungen AG, Melsungen, Deutschland). Die Berechnung der benötigten Glukoseinfusionsraten erfolgte computergestützt mittels validierter Software (Schirra und Wank, persönliche Kommunikation 1995) auf der Grundlage der von deFronzo et al. 1979 beschriebenen Technik. Berücksichtigt wurden die basale Blutzuckerkonzentration sowie das Körpergewicht und die Körpergröße des jeweiligen Probanden. Die Aktualisierung der Glukoseinfusionsraten erfolgte alle 5 Minuten durch erneute Bestimmung des Blutzuckers unter Einbeziehung der jeweils letzten 3 Blutzuckerspiegel und Infusionsraten. Die Erhaltungsdosen setzten sich also aus einer Volumenkomponente und einer metabolischen Komponente zusammen.

An jedem Versuchstag wurde 30 Minuten vor Beginn der jejunalen Applikation der Testmahlzeit mit dem Glucoseclamp begonnen. Diese Zeit diente der Stabilisierung des erreichten Blutzuckerwertes.

5.5.2. Euglykämischer Clamp

Die Aufzeichnung des postprandialen Motilitätsmusters unter normoglykämischen, normoinsulinämischen Bedingungen diente als Referenz zu den Motilitätsveränderungen im Status der Hyperglykämie oder Hyperinsulinämie. Der Zielblutzuckergehalt betrug 5 mmol/l (90 mg/dl).

5.5.3. Hyperglykämischer Clamp

Bei einem Zielblutzuckergehalt von 15mmol/l (270 mg/dl) erfolgte die Aufzeichnung der postprandialen Jejunummotilität unter hyperglykämischen Bedingungen.

5.5.4. Euglykämisch-Hyperinsulinämischer Clamp

Das Ziel dieses Clamps bestand in der Aufzeichnung eines postprandialen Motilitätsmusters unter normoglykämischen, hyperinsulinämischen Bedingungen bei einem konstanten Blutzuckergehalt von 5mmol/l (90mg/dl) unter Infusion von 20%iger Glukoselösung (Glukose 20, Braun Melsungen AG, Melsungen, Deutschland) und kurzwirksamem Insulin (Alt-Insulin, Fa. Hoersch) mittels Infusionsraten von 50mU/m²KOmin vom Zeitpunkt -30 Min. bis +30 Min., 100mU/m²KOmin vom Zeitpunkt +30 bis 90 Min. und 150mU/m²KOmin vom Zeitpunkt 90 Min. bis 180 Min. in Anlehnung an die Insulinwerte, die während des hyperglykämischen Clamps bei den Probanden gemessen wurden. Während eines hyperglykämischen Clamps kommt es im Verlauf bei gesunden Probanden zu einer schrittweisen Steigerung der Insulinsekretion.

5.6. Manometrie

5.6.1. Registrierung

Die jejunale Motilität wurde über kontinuierlich perfundierte Meßkanäle innerhalb der Motilitätssonde gemessen (Hydraulisches Kapillar-Perfusionssystem, Arndorfer Medical Specialities Inc., Greendale, Wisconsin, USA). Die Perfusion erfolgte mit Aqua bidest. (Braun-Melsungen AG, Melsungen, Deutschland) gleichmäßig mit einer Perfusionsrate von 0,3ml/min. Die bei einer Kontraktion auftretenden Druckschwankungen wirkten direkt auf die in den Kanälen stehende Wassersäule. Die Drucksignale werden digital-analog gewandelt (Synectics Medical, Frankfurt, Deutschland), auf dem Bildschirm eines PC dargestellt und auf der Festplatte gespeichert.

Alle Kanäle wurden vor Versuchsbeginn mit entgastem Aqua bidest. entlüftet. Eine Kalibrierung des Systems erfolgte vor Beginn der Messung durch Feinabstimmung von Nullinie und Vorverstärkung.

5.6.2. Auswertung

Die Auswertung der Kontraktionen erfolgte computergestützt unter Verwendung validierter Software (Katschinski et al. 1992) und bezog sich auf die Aktivität und das Muster der Kontraktionstätigkeit. Die Basislinie der Kontraktionsaktivitäten wurde für jede Minute neu berechnet, um Fehlinterpretationen durch Tonusschwankungen zu vermeiden.

Aus den aufgezeichneten Rohdaten wurden folgende Parameter berechnet:

die Gesamtanzahl der Kontraktionen pro 180 Minuten Versuchsdauer

der Motilitätsindex als integrierte Fläche unter den Kontraktionen pro 10-Minuten-Segment in mmHg

die Amplitude der einzelnen Kontraktionen in mmHg

die Dauer der einzelnen Kontraktionen in Sekunden

Alle Parameter wurden über alle sieben Kanäle gemittelt und in 10-Minuten-Sequenzen in Bezug auf die Anzahl, Amplitude und Dauer der individuellen Kontraktionen analysiert.

Der Motilitätsindex wurde für jedes 10-Minuten-Segment als integrierte Fläche unter den Kontraktionen (in mmHg) errechnet.

Es wurden nur diejenigen Druckamplituden als Kontraktion gewertet, die über mindestens 2 Sekunden andauerten (Husebye et al. 1990) und eine Druckerhöhung von mindestens 10 mmHg erzeugten (Fone et al. 1990, Katschinski et al. 1992, Benson et al. 1993). Kontraktionen, die gleichzeitig in allen sechs Kanälen nachweisbar und gleich konfiguriert waren, wurden als Artefakte bewertet und aus der Auswertung eliminiert.

Die Dauer der einzelnen Kontraktionen wurde als Zeitraum zwischen den Zeitpunkten definiert, an denen die Druckkurve oberhalb einer Grenze von 3 mmHg über der Basislinie lag.

Für jede Kontraktion wurde angegeben, ob und wenn ja, wie weit sie fortgeleitet wurde. Das Zeitfenster für die Fortleitung wurde aus der eindeutig sichtbaren Fortleitung von Kontraktionen in der Phase III abgeleitet. Wenn eine Kontraktion im Kanal n+1 einer Kontraktion im Kanal n innerhalb des Zeitfensters folgte, wurde die Kontraktion im Kanal n als fortgeleitet angesehen. Die absolute Zahl, der Prozentsatz fortgeleiteter Kontraktionen und die Fortleitungsstrecke wurden für jedes 30-Minuten-Intervall und für die gesamten 180 Minuten angegeben.

5.7. Blutzuckerbestimmung

Zur Blutzuckerbestimmung wurden alle 5 Minuten aus der retrograd plazierten Kanüle unter „heated hand“-Bedingungen arterialisierte venöse Blutproben entnommen Die Blutzuckermessung erfolgte enzymatisch mittels Glukoseoxidase-Methode durch Nachweis des bei der Oxidation von Glukose entstehenden Wasserstoffperoxid mit Hilfe eines Glukose-Analysators (YSI 1500 G, Fa. Schlag, Bergisch-Gladbach, Deutschland).

5.8. Probengewinnung und -aufbereitung

Zur Bestimmung der Hormone GLP-1, Pankreatisches Polypeptid, GIP sowie Insulin und C-Peptid wurden den Probanden zu standardisierten Zeitpunkten (-30, -29, 0, 15, 30, 45, 60, 75, 90, 105, 120, 135, 150, 165, 180 Minuten) Blut aus einer liegenden Venenverweilkanüle entnommen. Jeweils 10 ml Blut wurden zur Bestimmung von GLP-1, Pankreatischem Polypeptid, Glukagon und GIP in eine EDTA-Kalium-Monovette (Sarstedt, Nümbrecht, Deutschland) gegeben, welche zusätzlich 500mg Trasylol (= 10000 Kallikrein-Inaktivator-Einheiten, Bayer AG, Leverkusen) enthielt. Weitere 5ml Blut wurden zur Bestimmung von Insulin und C-Peptid in eine Serum-Monovette (Sarstedt, Nümbrecht, Deutschland) gegeben. Direkt nach der Blutentnahme erfolgte bei 4°C die Zentrifugation des Blutes mit 5000 U/min über 15 Minuten (Varifuge K, Heraeus-Christ, Hanau, Deutschland). Das Plasma wurde aliquotiert. Jeweils zweimal 1,5 ml EDTA-Trasylol-Blut wurde für GLP-1, zweimal 500 ml für PP, sowie viermal 300 ml für GIP und Glukagon separiert. Weitere 4 300ml-Serumproben wurden für die Bestimmung von Insulin und C-Peptid separiert. Alle Proben wurden bis zur Hormonbestimmung bei -80°C gelagert.

5.9. Versuchsablauf

Jeder Proband nahm in randomisierter Reihenfolge an drei Versuchsabläufen teil:

a) Euglykämischer Clamp (Blutglukosespiegel bei 5 mmol/l)

b) Hyperglykämischer Clamp (Blutglukosespiegel bei 15 mmol/l)

c) Euglykämisch-Hyperinsulinämischer Clamp (Blutglukosespiegel bei 5 mmol/l; Infusion mit kurzwirksamem Insulin von 50 mU/m²KOmin von -30 Min. bis +30 Min., 100 mU/m²KOmin von +30 bis 90 Min. und 150mU/m²KOmin von 90 Min bis 180 Min).

Bei der Einfach-Blindstudie wußten die Studienteilnehmer an den entsprechenden Tagen nicht, welcher Versuchsablauf durchgeführt wurde. Zwischen den einzelnen Untersuchungstagen lagen mindestens 7 Tage Pause.

Bei jedem Versuch wurden nach Kontrolle der Sondenlage initial 2 Blutentnahmen sowie eine zweimalige Blutzuckerbestimmung durchgeführt. Nach Anschluß der Jejunalsonde erfolgte die Überprüfung der Meßsystemreagibilität mittels Bauchpresse. Zeitgleich mit der Manometrieaufzeichnung erfolgte der Beginn der Einstellung des gewünschten Zielblutzuckergehaltes (Clamp). Nach 30 Minuten Clampvorlaufzeit zur Stabilisierung des gewünschten Blutzuckerwertes wurde eine Minute nach Beginn der jejunalen Lipidperfusion der Laktulosebolus appliziert. Die Messungen erfolgten insgesamt über einen Zeitraum von 210 Minuten, wobei mit der jejunalen Perfusion nach den ersten 30 Minuten Clampvorlaufzeit begonnen wurde.

Die Überprüfung der korrekten Sondenlage erfolgte stetig anhand des aufgezeichneten Kontraktionsmusters. Die jejunale Motilität wurde kontinuierlich und über die gesamte Versuchsdauer gemessen und analog aufgezeichnet. Zur Bestimmung der Plasmakonzentrationen der oben angegebenen Hormone wurden in Abständen von jeweils 15 Minuten Blutentnahmen durchgeführt. Die Blutzuckerbestimmungen erfolgten in 5 minütigen, Atemgasanalysen in 10 minütigen Abständen.

Abb. 4: Dargestellt ist der zeitliche Zusammenhang der Motilitätsaufzeichnung mit korrespondierenden Blutabnahmen, Blutzuckerbestimmungen, Atemgasanalysen und jejunaler Perfusion.

5.10. Bestimmung der Plasmahormone

5.10.1. Insulin

Die Seruminsulinspiegel wurden mit Hilfe eines sequentiellen Radioimmunoassays (Coat-A-Count Insulin RIA, Diagnostic Products Corporation, Los Angeles, USA) quantitativ bestimmt. Bei diesem Verfahren konkurrierte mit ¹²⁵I-markiertes Insulin mit dem Insulin der Probanden um die Bindungsstellen Insulin-spezifischer Antikörper, mit denen ein Polypropylenröhrchen beschichtet war. Dekantieren des Überstandes isolierte die antikörpergebundene Insulinfraktion. Mit Hilfe eines Gamma-Counters (Packard Instruments, USA) konnte nun die an den Antikörpern gebundene radioaktiv markierte Insulinmenge quantitativ bestimmt werden. Über Vergleiche mit Kalibrationskurven ergaben sich im Anschluß Werte für die Menge des im Patientenserum befindlichen Insulins.

5.10.2. C-Peptid

Die C-Peptid-Bestimmung erfolgte mittels eines Radioimmunoassays der Fa. Biermann (Bad Nauheim, Deutschland). Hierbei wurden Proben, Kontrollen und Standards jeweils zusammen mit ¹²⁵I-markierten C-Peptid und in Kaninchen hergestelltem polyklonalem Antiserum in vorbereitete Teströhrchen pipettiert. Der Test basierte auf der Konkurrenz zwischen dem nichtmarkierten C-Peptid der Proben und dem ¹²⁵I-markierten C-Peptid der Testlösung. Nach dem Einstellen eines dynamischen Gleichgewichtes erfolgte die Trennung freier von gebundenen Antigenen. Dazu wurden die entstandenen Antigen-Antikörper-Komplexe nach der Bindung an einen zweiten Antikörper, der an eine präzipitierende Substanz gekoppelt war, durch Ausfällung und nachfolgende Zentrifugation von den freien Antigenen separiert. Die in einem Gamma-Counter gemessene Radioaktivität der gebundenen Antigene war dabei der C-Peptid-Konzentration in den Proben indirekt proportional. Über die im gleichen Verfahren erstellte Standardkurve konnten anschließend die C-Peptid-Konzentrationen der unbekannten Proben extrapoliert werden.

5.10.3. Glukagon

Die Bestimmung des Glukagons erfolgte mittels eines sequentiellen Radioimmunoassays (Glucagon Double Antibody RIA, Diagnostic Products Corporation, Los Angeles, USA). Standard- und Probandenproben wurden mit in Kaninchen hergestelltem Glukagon-Antiserum vorinkubiert. Anschließend erfolgte die Inkubation des Vorinkubates mit ¹²⁵I-markiertem Glukagon, bei der markiertes und nichtmarkiertes Glukagon um die freien Bindungsstellen der spezifischen Antikörper konkurrierten.

Die Trennung von gebundenem und ungebundenem Glukagon erfolgte durch Zugabe einer Anti-Kaninchen-Gamma-Globulin-Lösung und Verdünnung mit Polyethylenglykol (PEG) in Salzlösung. Durch Zentrifugieren wurde der Überstand mit dem gelösten Glukagon vom Präzipitat mit dem gebundenen Hormon getrennt. Die quantitative Bestimmung der in den Proben enthaltenen Glukagonmengen erfolgte durch Messung der Radioaktivität in einem Gamma-Counter und Vergleich mit den mittels der Standardlösungen hergestellten Kalibrationskurven.

5.10.4. Pankreatisches Polypeptid

Die Bestimmung des Pankreatischen Polypeptides erfolgte über einen kompetitiven Radioimmunoassay (Euro-Diagnostica AB, Malmö, Schweden) nach der von Meyer et al. (1981) beschriebenen Methode. Verwendet wurde ein in Kaninchen entwickelter Antikörper gegen bovines PP. Humanes, synthetisch hergestelltes Pankreatisches Polypeptid in den verwendeten Standards sowie PP in den Probandenproben konkurrierte mit ¹²⁵I-markierten humanen PP um die Bindungsstellen der spezifischen Antikörper. Hierbei bindet ¹²⁵I-markiertes PP in reverser Proportion zu der Konzentration des PP in Standards und Blutproben. Antikörper-gebundenes PP wurde von nicht gebundenem über die Antikörper-Polyethylenglykol-Präzipitations-Technik getrennt. Die Radioaktivität der Präzipitate wurde mit Hilfe eines Gamma-Counters (Packard Instruments, USA) bestimmt und der Gehalt an PP in den Proben unter Verwendung von Kalibrierungskurven bestimmt.

5.10.5. GIP

Die GIP-Plasmaspiegel wurden mit Hilfe eines Radioimmunoassays der Fa. Phoenix Pharmaceutics, Mountain View, USA bestimmt. Die Bestimmung basierte auf einem Wettbewerb von ¹²⁵I-markiertem und nicht-markiertem GIP der Standards und Probandenproben um die limitierten Bindungsstellen der in Kaninchen hergestellten, gegen humanes GIP gerichteten Antikörper.

Bei der Durchführung des Radioimmunoassays wurden Proben, Kontrollen und Standards jeweils zusammen mit Kaninchenantiserum über Nacht inkubiert. Anschließend wurde ¹²⁵I-markiertes GIP zugegeben und nach einer weiteren Inkubationsphase von 24h eine in Ziegen entwickelte Anti-Kaninchen-IgG-Lösung sowie normales Kaninchenserum zugefügt. Zur Trennung Antikörper-gebundener von im Plasma gelösten freien Peptiden wurden die Proben zentrifugiert und der Überstand verworfen. Nachfolgend wurde die Radioaktivität der Probengefäße in einem Gamma-Counter bestimmt. Dabei war die Radioaktivität der gebundenen Antigene der GIP-Konzentration in den Proben indirekt proportional. Über die in demselben RIA erstellte Standartkurve konnten die GIP-Konzentrationen der unbekannten Proben ermittelt werden.

5.10.6. GLP-1

Die Plasma-Immunoreaktivität von GLP-1 wurde nach der von Herrmann et al. 1995 publizierten Methode mittels des spezifischen, polyklonalen, C18-markierten Antikörper GA 1178 bestimmt (Affinity Research, Nottingham, Großbritannien).

Vor der Durchführung des Radioimmunoassays wurde das Plasma mit Hilfe von Azetonitril eluiert. Die untere Nachweisgrenze für diesen Assay betrug 2 fmol GLP-1 pro Tube. Der verwendete Antikörper hatte eine 100%ige Reaktivität mit GLP-1-(1-36)-Amiden und zeigte keine Kreuzreaktion mit GIP, pankreatischem Glukagon, Glizentin, Oxyntomodulin oder GLP-2.

5.11. Statistik

Die Parameter im Zeitverlauf wurden mit der „Two-Way Repeated Measures ANOVA“ und dem Newman-Keuls-Multicomparison-Test verglichen. Dabei waren die beiden Faktoren die Zeit und die Art der Clamptechnik. Mittelwerte und integrierte Werte über basal (Flächen unter der Kurve) wurden mit der „One-Way Repeated Measures ANOVA“ und dem Newman-Keuls-Multicomparison-Test verglichen.

Normalverteilte Daten wurden als Mittelwert + SEM, nicht normalverteilte Daten als Median und interquartile Reichweite angegeben.

6. ERGEBNISSE

6.1. Jejunozökale Transitzeit

Den Probanden wurde zu Beginn der postprandialen Meßperiode über die Jejunalsonde ein Laktulosebolus verabreicht. Bei der Verstoffwechselung der Laktulose durch die Dickdarmflora entsteht Wasserstoff, der nach Absorption über den Blutweg zur Lunge gelangt und dort in der Ausatemluft einen Anstieg der Wasserstoffkonzentration verursacht. Die Messung dieses Anstieges ist die Grundlage für die Bestimmung der jejunozökalen Transitzeit. Die Ergebnisse zeigten eine signifikante Verzögerung unter Hyperglykämie und unter exogener Hyperinsulinämie im Vergleich zu den Resultaten unter Euglykämie.

Die Transitzeit betrug durchschnittlich 95.0 ± 20.5 min während der hyperglykämischen Clamps und 70.0 ± 12.8 min während der hyperinsulinämischen Clamps. Demgegenüber ergab sich für Euglykämie ein Wert von 36.3 ± 6.5 min; P<0.05.

Abb. 5: Jejunozökale Transitzeit

Die Abbildung veranschaulicht die Unterschiede der jejunozökalen Transitzeit unter dem Einfluß der 3 verschiedenen Versuchsbedingungen. Dargestellt sind nur die Ergebnisse von 8 Probanden, da ein Proband während aller 3 Versuche keinen signifikanten Anstieg in der Wasserstoffausatmung zeigte („non-H₂-Producer“).

6.2. Jejunummotilität

6.2.1. Hyperglykämischer Clamp

Die durchschnittliche Gesamtanzahl der jejunalen Kontraktionen innerhalb der postprandialen Meßzeit von 180 Minuten betrug unter Euglykämie 2921 ± 365. Während des hyperglykämischen Clamps zeigte sich eine signifikante Reduktion der Gesamtanzahl der jejunalen Kontraktionen auf 2321 ± 256, P<0.05 (Abb. 6). Für den Motilitätsindex, welcher der integrierten Fläche unter den Kontraktionen entspricht, ergab sich unter Hyperglykämie ein signifikant erniedrigter Wert (P<0.05) von 105913 ± 17814 mmHg gegenüber dem unter Euglykämie ermittelten Ergebnis von 162676 ± 29303 mmHg (Abb. 8).

Signifikant reduzierte Werte (P<0.05) im Vergleich zur Euglykämie ergaben sich im Status der Hyperglykämie auch für die Anzahl prograd fortgeleiteter Kontraktionen (Abb. 9) und für die durchschnittliche Amplitudenhöhe der Kontraktionen (Abb. 9). Demgegenüber veränderte sich die durchschnittliche Dauer der Kontraktionen unter hyperglykämischen Bedingungen nicht (Abb. 7).

Die Ergebnisse sind zur Übersicht in der Tabelle 1 zusammengestellt.

6.2.2. Hyperinsulinämischer Clamp

Unter Hyperinsulinämie bei Normoglykämie zeigte sich eine signifikante Reduktion der Gesamtanzahl der jejunalen Kontraktionen auf 2358 ± 201 im Vergleich zu 2921 ± 365 unter Euglykämie, P<0.05, (Abb. 6). Auch der Motilitätsindex verringerte sich unter euglykämisch-hyperinsulinämischen Bedingungen von 162676 ± 29303 unter Euglykämie auf 120578 ± 13889, P<0.05 (Abb. 8).

Keine signifikante Veränderung zeigte sich in bezug auf die Anzahl prograd fortgeleiteter Kontraktionen, die durchschnittliche Amplitudenhöhe der Kontraktionen oder die Dauer der Kontraktionen.

Die Tabelle 1 gibt eine vergleichende Übersicht über die unter postprandialen Bedingungen ermittelten Motilitätsparameter der 3 verschiedenen Versuchsbedingungen. Die Daten repräsentieren Mittelwerte ± SEM aus den Messungen an N = 9 Probanden.

Kontraktionen	Euglykämie	Hyper-glykämie	Euglykämie- Hyper-insulinämie	P- Werte Anova
Gesamtanzahl der Kontraktionen	2921 ± 365	2321 ± 256*	2358 ± 201*	<0.05
Durch-schnittliche Amplitudenhöhe (mmHg)	23.7 ± 1.4	21.1 ± 1.0*	22.7 ± 1.1	<0.05
Durch-schnittliche Dauer (s)	3.86 ± 0.18	3.53 ± 0.14	3.74 ± 0.17	=0.113
Motilitätsindex (mmHg/180min)	162676 ± 29303	105913 ± 17814*	120578 ± 13889*	<0.05
Prograd fortgeleitete Kontraktionen	1446 ± 250	1092 ± 173*	1187 ± 133	<0.05
% Prograd fortgeleitete Kontraktionen / Gesamtanzahl	44.8 ± 2.7	42.1 ± 2.7	46.9 ± 1.9	0.09

* = Signifikanzniveau P < 0.05 versus Euglykämie

Tabelle 1: Die Effekte der Hyperglykämie und der normoglykämischen Hyperinsulinämie auf die Parameter der Jejunummotilität.

Die nachfolgenden Abbildungen dienen der Verdeutlichung der in der obigen Tabelle präsentierten Daten.

* = Signifikanzniveau P<0.05 versus Euglykämie

Abb. 6: Gesamtanzahl der Kontraktionen

Gemäß den in der Tabelle (1) gezeigten Daten zeigt das Diagramm die signifikante Verringerung der Gesamtanzahl der Kontraktionen unter Hyperglykämie und exogener Hyperinsulinämie im Vergleich zu dem Meßergebnis im Zustand der Euglykämie. Die Daten repräsentieren Mittelwerte ± SEM der 9 Probanden.

* = Signifikanzniveau P < 0.05 versus Euglykämie

Abb. 7: Durchschnittliche Amplitudenhöhe der Kontraktionen

Die Abbildung zeigt die deutliche Reduktion der Amplitudenhöhe im Zustand der Hyperglykämie im Vergleich zur Euglykämie. Demgegenüber war die Abnahme der Amplitudenhöhe zwischen Hyperinsulinämie und Euglykämie nicht signifikant. Die Werte entsprechen Mittelwerten ± SEM der 9 Probanden.

* = Signifikanzniveau P < 0.05 versus Euglykämie

Abb. 8: Durchschnittlicher Motilitätsindex in den 180 Minuten der postprandialen Meßperiode.

Die Grafik dient der Verdeutlichung der ausgeprägten Motilitätsreduktion unter Hyperglykämie und Hyperinsulinämie im Vergleich zum Status der Euglykämie. Die Daten entsprechen Mittelwerten ± SEM der 9 Probanden.

* = Signifikanzniveau P < 0.05 versus Euglykämie

Abb. 9: Prograd fortgeleitete Kontraktionen

Während der 3 verschiedenen Versuchsbedingungen zeigte sich eine deutliche Reduktion der Kontraktionsfortleitung unter Hyperglykämie. Demgegenüber fand sich ein weniger stark ausgeprägter, nicht signifikanter Rückgang der Kontraktionsfortleitung zwischen Hyperinsulinämie und Euglykämie. Die Werte entsprechen Mittelwerten ± SEM der 9 Probanden.

Zur Untersuchung der Motilitätsparameter im Zeitverlauf wurde die 180 Minuten währende Meßperiode in 10-Minuten-Segmente aufgeteilt.

Die nachfolgende Abbildung veranschaulicht die Auswirkungen der Hyperglykämie und Hyperinsulinämie auf die postprandiale Jejunummotilität der Probanden über die gesamte Versuchsdauer.

Abb. 10: Durchschnittlicher Motilitätsindex der 10-Minuten-Intervalle. Die Grafik verdeutlicht, daß der Motilitätsindex unter dem Einfluß der Hyperglykämie und exogenen Hyperinsulinämie deutlich reduziert war im Vergleich zu den Messungen im Zustand der Euglykämie. Alle Meßwerte entsprechen Mittelwerten ± SEM der 9 Probanden.

Bei der Auswertung der Motilitätsparameter stellte sich die Frage, inwieweit Hyperglykämie und Hyperinsulinämie die Länge der fortgeleiteten Kontraktionen beeinflussen können. Zur Klärung wurden die Kontraktionen nach der Länge ihrer Fortleitung in verschiedene Gruppen eingeteilt und anschließend hinsichtlich der Beeinflussung der unterschiedlichen Versuchskonditionen untersucht. Es fand sich kein signifikanter Unterschied in der Anzahl und Länge der fortgeleiteten Kontraktionen zwischen den verschiedenen Versuchsbedingungen (Abb. 11).

Abb. 11: Die Grafik veranschaulicht die Anzahl der gemessenen Kontraktionen bezogen auf die Länge ihrer Fortleitung im Zustand der Euglykämie, Hyperglykämie und normoglykämischen Hyperinsulinämie. Alle Daten entsprechen Mittelwerten ± SEM der 9 Probanden.

Beispielhaft werden die oben beschriebenen Motilitätsveränderungen anhand von Ausschnitten aus den Aufzeichnungen unter den verschiedenen Versuchsbedingungen eines Probanden dargestellt:

Abb. 12: Proband JGI 7, Versuch Nr. 1 Euglykämie

Abb. 13: Proband JGI 7, Versuch Nr. 2 Hyperglykämie

Abb. 14: Proband JGI 7, Versuch Nr. 3 Hyperinsulinämie

6.3. Plasmaglukosespiegel und Glukoseinfusionsraten

Die Plasmaglukosekonzentrationen innerhalb der Zeitspanne von 0 bis 180 Minuten betrugen durchschnittlich 5.01 ± 0.01 mmol/l während der euglykämischen Clamps. Vergleichbare Blutzuckerkonzentrationen (5.24 ± 0.06 mmol/l) wurden unter euglykämisch-hyperinsulinämischen Bedingungen erreicht. Durchschnittlich 14.93 ± 0.07 mmol/l betrug die Blutzuckerkonzentration in den hyperglykämischen Versuchen. Alle 3 Clamps wurden also nahezu ideal aufrechterhalten (Abb. 15).

Abb. 15: Blutglukosespiegel

Dargestellt sind die durchschnittlichen Blutzuckerkonzentrationen ± SEM der 9 Probanden unter den 3 verschiedenen Versuchsbedingungen. Nicht gezeigte SEM´s sind kleiner als die Symbole. Alle Daten entsprechen Mittelwerten ± SEM der 9 probanden.

Die korrespondierenden durchschnittlichen Glukoseinfusionsraten betrugen 0.12 ± 0.02 mmol/kgmin während des euglykämischen, 1.29 ± 0.08 mmol/kgmin während des hyperglykämischen und 0.56 ± 0.03 mmol/kgmin während des euglykämisch-hyperinsulinämischen Clamps (Abb. 16).

Abb. 16: Glukoseinfusionsraten

Die Grafik zeigt die unterschiedlichen Glukoseinfusionsraten, die zum Erreichen der gewünschten Blutglukosekonzentrationen erforderlich waren. Alle Daten entsprechen Mittelwerten ± SEM der 9 Probanden.

6.4. Seruminsulin- und C-Peptidspiegel

Die höchsten Plasmainsulinspiegel fanden sich während der hyperglykämischen Clamps, mit einem durchschnittlichen Wert von 2337 ± 353.4 pmol/l im Zeitraum von 0 bis 180 Minuten. Demgegenüber betrugen die Insulinspiegel unter euglykämisch-hyperinsulinämischen Bedingungen im Mittel 1119.6 ± 57 pmol/l sowie 109.2 ± 52.2 pmol/l während der euglykämischen Clamps (Abb. 17).

Abb. 17: Durchschnittliche Insulinspiegel während der drei verschiedenen Versuchsbedingungen. Die jejunale Lipidperfusion wurde zum Zeitpunkt 0 gestartet. Alle Meßwerte entsprechen Mittelwerten ± SEM der 9 Probanden.

C-Peptid dient als Marker für die endogene Insulinausschüttung. Die Bestimmung des Hormons ermöglicht somit die Differenzierung zwischen exogen zugefügtem und endogen sezerniertem Insulin. Außerdem wurden die C-Peptidspiegel nicht von der Insulinclearance beeinflußt.

Die C-Peptid-Spiegel betrugen während des euglykämischen Clamps im Mittel 1.22 ± 0.1 nmol/l. Unter euglykämisch-hyperinsulinämischen Versuchskonditionen blieben die C-Peptidspiegel niedrig mit einem Wert von 0.99 ± 0.13 nmol/l. Während des hyperglykämischen Clamps stiegen die C-Peptidspiegel erwartungsgemäß aufgrund der endogenen Insulinausschüttung auf 5.79 ± 0.2 nmol/l an (Abb. 18).

Abb. 18: C-Peptidspiegel

Gezeigt ist der Unterschied zwischen den unter Normoglykämie (n) und exogener Hyperinsulinämie (s) niedrigen C-Peptidspiegeln im Vergleich zu den Werten unter Hyperglykämie (l), (P < 0.002). Alle Meßwerte entsprechen Mittelwerten ± SEM der 9 Probanden.

6.5. Plasma-Glukagon- und PP-Spiegel

Die Plasmaglukagonspiegel waren unter hyperglykämischen und euglykämisch-hyperinsulinämischen Versuchsbedingungen gegenüber den Werten bei Euglykämie signifikant reduziert (P < 0.016). Die Meßergebnisse betrugen im Mittel 70.0 ± 5.7 ng/l während der hyperglykämischen Clamps und 69.5± 5.3 ng/l unter euglykämisch-hyperinsulinämischen Bedingungen gegenüber einem Wert von 86.3 ± 6.7 ng/l bei den euglykämischen Versuchen. (Abb. 19).

Abb. 19: Glukagonspiegel

Die Abbildung zeigt die im Vergleich zu den Werten der euglykämischen Versuchsreihe deutlich erniedrigten Glukagonspiegel unter Hyperglykämie und exogener Hyperinsulinämie. Alle Meßwerte entsprechen Mittelwerten ± SEM der 9 Probanden.

Die Lipidperfusion des Jejunums induzierte einen Anstieg der PP-Spiegel. 30 Minuten nach dem Beginn der Lipidperfusion konnten unter allen 3 Versuchsbedingungen die höchsten Plasmaspiegel nachgewiesen werden. Unter hyperglykämischen Bedingungen konnte eine signifikante Reduktion der PP-Spiegel im Vergleich zu den Werten während den euglykämischen und euglykämisch-hyperinsulinämischen Clamps (P < 0.01) ermittelt werden (Abb. 20).

Abb. 20: Pankreatisches Polypeptid

Die Abbildung veranschaulicht die über die gesamte Versuchsdauer vorliegende Verminderung der PP-Plasmaspiegel unter hyperglykämischen Versuchsbedingungen (P < 0.01) im Vergleich zu den Blutkonzentrationen während der euglykämischen und euglykämisch-hyperinsulinämischen Clamps.

Alle Werte entsprechen Mittelwerten ± SEM der 9 Probanden.

6.6 Plasma-GIP-Spiegel

Die GIP-Freisetzung wurde durch die intrajejunale Lipidperfusion stimuliert. Unter allen 3 Versuchsbedingungen kam es zu einem Anstieg der GIP-Plasmaspiegel nach dem Beginn der Fettapplikation. Allerdings war die Sekretion des Hormons unter hyperglykämischen und normoglykämisch-hyperinsulinämischen Bedingungen signifikant vermindert im Vergleich zu den in den euglykämischen Clamps erreichten Enzymaktivitäten (P < 0.001).

Die Ergebnisse lassen darauf schließen, daß die durch intrajejunale Lipidgabe induzierte GIP-Sekretion durch exogene oder endogene Hyperinsulinämie gehemmt wurde.

Die Meßergebnisse betrugen im Mittel 62.7 ± 7.8 pg/100ml während der hyperglykämischen Clamps und 64.7 ± 6.1 pg/100ml unter euglykämisch-hyperinsulinämischen Bedingungen gegenüber einem Mittelwert von 68.3 ± 7.2 pg/100ml bei den Versuchen mit normoglykämischer Blutglukosekonzentration (Abb. 21).

Abb. 21: GIP-Plasmaspiegel

Die Abbildung zeigt die im Vergleich zu den Werten der euglykämischen Versuchsreihe signifikant erniedrigten GIP-Konzentrationen unter Hyperglykämie und exogener Hyperinsulinämie. Alle Meßwerte entsprechen Mittelwerten ± SEM der 9 Probanden.

6.7. Plasma-GLP-1-Spiegel

Ein Anstieg der GLP-1-Hormonkonzentrationen konnte schon 15 Minuten nach Beginn der intrajejunalen Lipidperfusion nachgewiesen werden. Unter allen 3 Versuchsbedingungen fand sich eine erhöhte Hormonkonzentration des Hormons über die gesamte Dauer der Lipidperfusion. Somit ist davon auszugehen, daß die intestinale Freisetzung von GLP-1 durch die Fettgabe induziert wurde. Dabei ließ sich kein signifikanter Unterschied zwischen den GLP-1-Konzentrationen während der verschiedenen Blutglukose- und Insulinkonzentrationen feststellen.

Die durchschnittlichen GLP-1-Spiegel betrugen 3.0 ± 0.3 pmol/l unter euglykämischen Versuchsbedingungen gegenüber 2.7 ± 0.3 pmol/l bei den hyperglykämischen und 2.4 ± 0.3 pmol/l bei den euglykämisch-hyperinsulinämischen Clamps (Abb. 22).

Im Gegensatz zur Fett-induzierten GIP-Sekretion ließ sich also die Freisetzung von GLP-1 nicht durch exogene oder endogene Hyperinsulinämie beeinflussen.

Abb. 22: GLP-1-Spiegel

Die Grafik zeigt die durchschnittlichen GLP-1-Spiegel der 9 Probanden während des euglykämischen n, hyperglykämischen l und euglykämisch-hyperinsulinämischen Clamps s. Die jejunale Lipidperfusion wurde zum Zeitpunkt 0 gestartet. Alle Meßwerte entsprechen Mittelwerten ± SEM der 9 Probanden.

7. DISKUSSION

Die Ziele der vorliegenden Studie bestanden in

1. der Untersuchung der Wirkung der akuten Hyperglykämie und Hyperinsulinämie auf die postprandiale Jejunummotilität und jejunozökale Transitzeit

2. der Klärung der Frage, inwieweit die Hemmeffekte der Hyperglykämie durch Veränderungen weiterer gastrointestinaler Hormone im Blut vermittelt oder modifiziert werden

3. der Untersuchung der GLP-1 Freisetzung und ihrer Feed-back Regulation durch Hyperinsulinämie sowie der Interaktion von endogen freigesetztem GLP-1 und exogener Hyperglykämie in der Stimulation der Insulinsekretion.

7.1 Jejunozökale Transitzeit

In der vorliegenden Studie zeigte sich eine signifikante Verzögerung der jejunozökalen Transitzeit sowohl durch die Hyperglykämie als auch durch die Hyperinsulinämie im Vergleich zur Euglykämie ohne Hyperinsulinämie. Diese Daten zeigen, daß die in dieser Studie gefundenen Hemmeffekte auf die Dünndarmmotilität funktionell wirksam sind und zu einer Transitverzögerung führen. Ein wichtiger Aspekt ist, daß hier die Mahlzeit und der Laktulosebolus zur Transitbestimmung direkt intestinal appliziert wurde: die intrajejunale Perfusion ermöglicht die Untersuchung der Hemmeffekte der Hyperglykämie und Hyperinsulinämie ausschließlich auf die jejunale Motilität und die jejunozökale Transitzeit.

Somit bestand die Möglichkeit einer selektiven Transitbestimmung ohne die Passagezeit vom Mund bis in das Duodenum als Störfaktor berücksichtigen zu müssen. Dies ist besonders wichtig, da die Hyperglykämie die Magenentleerung hemmt und somit bei einer oralen Gabe von Mahlzeit und Laktulosebolus nicht der Dünndarmtransit selektiv bestimmt werden kann.

Der interdigestive duodenozökale Transit unter akuter Hyperglykämie wurde in zwei Studien als verzögert demonstriert (DeBoer et al. 1992; Gielkens et al. 1997). In der zweiten Studie wurde auch die Wirkung der Hyperinsulinämie geprüft, die hier keine Effekte auf die Dünndarmtransitzeit ausübte. Jedoch ist zu bedenken, daß die Untersuchungen von Gielkens et al. im Nüchternzustand durchgeführt wurden. Dementsprechend bestanden hier deutlich niedrigere Insulin-Plasmaspiegel als in der vorliegenden Studie. Es ist möglich, daß diese Plasmaspiegel zur Hemmung des duodenozökalen Transit nicht ausreichen. Desweiteren ist der Dünndarmtransit interdigestiv variabler, da er von den interdigestiven Phasen abhängt und beispielsweise in einer Phase 1 langsamer ist als in einer aktiven Phase 2. Dementsprechend sind signifikante Unterschiede hier schwieriger zu erreichen. Eine eindeutige Verzögerung der duodenozökalen Transitzeit unter Hyperglykämie postprandial wurde kürzlich auch in einer anderen Studie beschrieben (Russo et al. 1996). Jedoch wurde hier die Testmahlzeit als Bolus in den Dünndarm appliziert, so daß nicht von einem physiologischen Experiment gesprochen werden kann. Die vorliegende Studie ist die erste, die die Wirkung der Hyperglykämie und Hyperinsulinämie auf den Dünndarmtransit in der tagsüber relevanten postprandialen Phase in einem angemessenen Design untersucht.

7.2. Motilität

Die Ergebnisse der vorliegenden Studie zeigen, daß die akute Hyperglykämie eine signifikante Hemmung der postprandialen Jejunummotilität induziert. Dabei wurde die Aktivität, d.h. Kontraktionsfrequenz und Amplitude, sowie die Organisation, d.h. die Anzahl prograd fortgeleiteter Kontraktionen, unterdrückt. Da jedoch auch unter Hyperinsulinämie Hemmeffekte auftreten, ist davon auszugehen, daß die inhibitorische Wirkung der Hyperglykämie zumindest teilweise über die Hyperinsulinämie vermittelt wird.

Die Wirkungen der akuten Hyperglykämie auf die Motilität von Antrum und Pylorus im Nüchternzustand sind gut belegt. Auch eine physiologische, also postprandial auftretende, Hyperglykämie von 140 mg/dl führte zu einer vollständigen Suppression interdigestiver Phasen III. Dagegen war der Einfluß der Hyperglykämie auf die duodenale Motilität deutlich geringer (Barnett und Owyang 1988).

Weitere Untersuchungen zur Wirkung der akuten Hyperglykämie auf die interdigestive Motilität des antropyloroduodenalen Segments zeigten eine Stimulation isolierter pylorischer Kontraktionen. Dieses Motilitätsmuster induziert eine verzögerte Magenentleerung. Dementsprechend wurde die antrale Kontraktionstätigkeit gehemmt (Fraser et al. 1991). Weiterhin wurde auch eine Verlängerung der duodenozökalen Transitzeit im Nüchternzustand unter akuter Hyperglykämie beschrieben (Gielkens et al. 1997).

In einer weiteren Studie wurden die Effekte der akuten Hyperglykämie auf die postprandiale Motilität von Duodenum und Jejunum untersucht (Russo et al. 1996). Zu dem dort gewählten Studiendesign ist jedoch nur kritisch anzumerken, daß hier die Mahlzeit mit einer Geschwindigkeit von 5 kcal/min intraduodenal perfundiert wurde. Diese Perfusionsrate liegt sicher im supraphysiologischen Bereich. Darüber hinaus wurde hier nicht exakt bei einem bestimmten Niveau der Hyperglykämie ein Clamp durchgeführt, sondern der Blutglukosespiegel nur in einem weiten hyperglykämischen Bereich gehalten. Trotzdem fand sich auch in dieser Studie eine Hemmung der duodenalen und jejunalen Kontraktionstätigkeit unter dem Einfluß der akuten Hyperglykämie. Die Effekte der Hyperinsulinämie wurden hier nicht untersucht.

Die vorliegende Studie zeigt also erstmals unter Durchführung eines exakten Clamps und unter Berücksichtigung physiologischer Perfusionsraten im Jejunum, daß die akute Hyperglykämie die postprandiale Motilität sowohl in ihrer Aktivität als auch in ihrer Organisation reduziert.

Für die Vermittlung der Hemmeffekte der akuten Hyperglykämie auf gastrointestinale Funktionen kommen verschiedene Mechanismen in Betracht. Diskutiert werden direkte Effekte auf die glatte Muskulatur, Veränderungen der neuralen Regulation über das cholinerge und sympathische Nervensystem und Effekte gastrointestinaler Hormone.

Zur Rolle der Hyperinsulinämie als ein Mediator der hemmenden Wirkung der Hyperglykämie ist zunächst zu sagen, daß in Tierexperimenten eine Steigerung der gastrointestinalen Motilität unter Hyperinsulinämie beobachtet wurde (Bueno et al. 1976). Hierbei ist jedoch zu beachten, daß die akute Hyperinsulinämie zu einer Hypoglykämie führt, wenn nicht die Blutglukosekonzentration auf einem euglykämischen Niveau konstant gehalten wird. Die Hypoglykämie ist ein klassischer vagaler Stimulus, der sowohl die Magensäuresekretion als auch die gastrointestinale Motilität steigert. Die Rolle des Insulins in der Vermittlung von Effekten der Hyperglykämie kann also nur im euglykämischen Clamp angemessen untersucht werden. Bisherige Untersuchungen zur Wirkung der Hyperinsulinämie im euglykämischen Clamp auf die gastrointestinale Motilität beziehen sich auf das antroduodenale Segment und das Jejunum, allerdings nur im Nüchternzustand. In drei Arbeiten wurde übereinstimmend eine Hemmung der interdigestiven Antrummotilität durch die Hyperinsulinämie beschrieben (Gielkens et al. 1997, Abrahamsson et al. 1993, Eliasson et al. 1995). Die hemmenden Effekte der Hyperinsulinämie auf die Dünndarmmotilität waren geringer und nicht in allen Studien konstant nachweisbar.

In den Experimenten der vorliegenden Arbeit hemmte die Hyperinsulinämie die postprandiale Motilität des Jejunums eindeutig. Es ist zu beachten, daß in dieser Studie im hyperglykämischen Clamp bei gleichzeitiger Infusion von Lipid in das Jejunum deutlich höhere endogene Insulinplasmaspiegel vorlagen als nach exogener Infusion von Insulin im hyperinsulinämisch-euglykämischen Clamp. Eine genaue Nachahmung der Plasmaimmunoreaktivitäten von Insulin entsprechend denen, die in den hyperglykämischen Clamps nachgewiesen wurden, hätten unter euglykämischen Bedingungen eine Infusion mit sehr hohen Insulindosierungen erfordert. Das daraus resultierende Gesundheitsrisiko war den Probanden nicht zumutbar. Es ist daher nicht auszuschließen, daß die Hemmeffekte der deutlich höheren endogenen Hyperinsulinämie im hyperglykämischen Clamp auf die Motilität noch stärker waren als die im euglykämisch-hyperinsulinämischen Clamp gefundenen.

Der exakte Mechanismus, über den die Hyperinsulinämie Effekte auf die Motilität des Gastrointestinaltraktes vermittelt, bleibt noch zu klären. Diskutiert wird zunächst eine Aktivierung des sympathischen Nervensystems durch die Hyperinsulinämie. Jedoch konnten im Experiment die Hemmeffekte der Hyperinsulinämie auf die interdigestive Motilität weder durch a- noch durch ß-Blockade aufgehoben werden (Abrahamsson et al. 1993, Bjornsson et al. 1995). Diese Daten sprechen also gegen eine Übertragung der Hyperinsulinämiewirkungen über das sympathische Nervensystem.

Als weiteres Konzept wurde überprüft, ob eine Hemmung des vagal-cholinergen Inputs die Insulineffekte vermittelt. Tierexperimentelle Daten sprechen jedoch dagegen (Jahnberg et al. 1977).

Eine andere Theorie bestand in der Tatsache, daß Insulin die Freisetzung von Motilin verhindert (Funakoshi et al. 1982, Jenssen et al. 1984, Bjornsson et al. 1995). Motilin stimuliert interdigestive Phasen III (Itoh et al. 1983). Jedoch ist Motilin als ein physiologischer Stimulator der postprandialen Motilität, vor allem im Dünndarm, keinesfalls belegt. Untersuchungen mit dem Motilinrezeptor-Agonisten Erythromycin zeigten vielmehr keine signifikante Stimulation der intestinalen postprandialen Motilität (Sarna et al. 1991). Daher erscheinen Hemmeffekte von Insulin auf die Motilinfreisetzung zur Erklärung von Hemmeffekten von Insulin auf die postprandiale Dünndarmmotilität nicht relevant. Auf die Bestimmung von Motilin wurde aus diesem Grund in der vorliegenden Studie verzichtet.

Zusammenfassend ist es wahrscheinlich, daß die Hyperinsulinämie zu den hemmenden Effekten der Hyperglykämie beiträgt, jedoch nicht der alleinige Mediator ist, über den die hemmenden Effekte der Hyperglykämie vermittelt werden. Hierfür spricht vor allem, daß auch Patienten mit Insulin-abhängigem Diabetes mellitus (Typ 1) unter Hyperglykämie eine verzögerte Magenentleerung entwickeln (Oster-Jorgensen et al. 1992). Als weitere potentielle hormonale Kandidaten, die Hemmeffekte der Hyperglykämie vermitteln können, wurden in dieser Studie Glukagon, Pankreatisches Polypeptid, Glucose-dependent insulinotropic peptide und Glucagon-like Peptide-1 untersucht.

7.3. Glukagon

Glukagon wird in einer Vielzahl von Studien eine Hemmung der interdigestiven gastrointestinalen Motilität zugeschrieben. Allerdings wurden zumeist supraphysiologische Dosierungen von Glukagon intravenös appliziert (Stunkart et al. 1952, Dotevall et al. 1963, Kock et al. 1967, Taylor et al. 1975, Patel et al. 1979). Darum wurde Glukagon als potentieller Inhibitor der gastrointestinalen Motilität in dieser Studie mitbestimmt. Die Glukagonspiegel waren jedoch unter Hyperglykämie und exogener Hyperinsulinämie signifikant erniedrigt gegenüber den Konzentrationen in Euglykämie. Da also Hyperglykämie und Hyperinsulinämie die Glukagonsekretion hemmen, kann ein verringerter Plasmaspiegel eines die Motilität inhibierenden Hormons nicht zur Erklärung der Hemmeffekte von Hyperglykämie oder Hyperinsulinämie herangezogen werden.

Zu beachten ist jedoch, daß die Hemmung der Glukagonsekretion durch Hyperglykämie beim Typ 2 Diabetiker gestört ist. Die fehlende Hemmung der Glukagonsekretion durch eine Glukosebelastung ist ein entscheidender Mechanismus für die postprandiale Hyperglykämie des Typ 2 Diabetikers (Unger et al. 1990). Dementsprechend ist nicht auszuschließen, daß eine Hyperglukagonämie hemmende Effekte auf die gastrointestinale Motilität bei Diabetikern vermittelt.

7.4. Pankreatisches Polypeptid

Die Freisetzung des Pankreatischen Polypeptides steht unter vagal-cholinerger Kontrolle. Dementsprechend führen vagale Stimuli wie Hypoglykämie (Tallroth et al. 1992), aber auch die Zufuhr von Nährstoffen wie Protein und Lipid (Adrian et al. 1976) zur Sekretion dieses Peptids. Die reduzierte Ausschüttung von PP weist auf eine Suppression des cholinergen Inputs hin, da die vagale Aktivität der stärkste Stimulus für die Freisetzung des Hormons darstellt so daß die reduzierte Ausschüttung von PP eine suppremierte cholinerge Transmission anzeigt (Schwartz et al. 1983)

Die Rolle des PP als humoraler Marker des vagal-cholinergen Tonus ist wesentlicher als etwaige eigene Effekte dieses Peptids auf gastrointestinale Funktionen. Hier sind keine Effekte physiologischer Plasmaspiegel beim Menschen belegt. Die akute Hyperglykämie hemmt sowohl im Nüchternzustand als auch nach Nahrungsaufnahme die PP-Sekretion (Marco et al 1978, Sive et al. 1979).

Die vorliegende Studie bestätigt die hemmenden Effekte der Hyperglykämie auf die PP-Freisetzung. Es ist also wahrscheinlich, daß zumindest ein bedeutsamer Teil der Hemmwirkung der akuten Hyperglykämie auf gastrointestinale Funktionen über eine Reduktion des vagal-cholinergen Tonus vermittelt wird. Eine Vermittlung der Effekte der Hyperinsulinämie über diesen Mechanismus ist nicht belegt und erscheint eher unwahrscheinlich anhand der Tatsache, daß der hemmende Einfluß der Hyperinsulinämie auf die Motilität sowohl vor als auch nach Vagotomie nachweisbar ist (Jahnberg et al. 1977)

7.5. Glucose-dependent Insolinotropic Peptide (GIP)

Das Polypeptidhormon GIP wird aus endokrinen Zellen in Duodenum und Jejunum durch Kontakt der Dünndarmmukosa mit Kohlenhydraten, Fett (Kuzio et al. 1974) und Aminosäuren (Thomas et al. 1976) freigesetzt. Das Hormon fungiert in erster Linie als insulinotropes Agens: GIP stimuliert die Insulinfreisetzung in Abhängigkeit von der bestehenden Blutglukosekonzentration (Creutzfeldt und Ebert 1985). Daher wurde auch der ursprüngliche Name gastric inhibitory peptide in Glucose-dependent insulinotropic peptide umgewandelt. Tierexperimentelle Daten zeigen Effekte von GIP auf die Motilität des oberen Gastrointestinaltrakts an im Sinne hemmender Effekte auf die interdigestive Kontraktionstätigkeit (Thor et al. 1987). Es gibt allerdings keinerlei Daten beim Menschen, die eine Hemmung gastrointestinaler Funktionen bei postprandialen Konzentrationen beschreiben.

In der vorliegenden Studie wurde in allen drei Versuchsreihen die GIP-Sekretion durch die intrajejunale Lipidperfusion stimuliert. Lipid ist ein physiologischer Stimulus für die GIP-Sekretion. Interessanterweise hemmt sowohl die Hyperglykämie mit endogener Hyperinsulinämie als auch die exogene Hyperinsulinämie diese GIP-Sekretion unter Lipid-Gabe. Die Hyperinsulinämie fungiert hier als negativer feed-back Regulator der GIP-Sekretion (Stöckmann et al. 1984). Dieser feed-back Mechanismus existiert nur für die durch Lipid induzierte GIP-Sekretion, nicht für die Glukose-vermittelte Sekretion (Ebert et al. 1978, Creutzfeldt 1979). Sie ist eher als ein Schutzmechanismus gegen Hypoglykämie zu erklären.

Die Hemmung der postprandialen jejunalen Motilität unter hyperglykämischen und hyperinsulinämisch-euglykämischen Bedingungen ist in der vorliegenden Studie nicht auf die Veränderungen der GIP-Konzentrationen zurückzuführen. In den euglykämischen Versuchsreihen wurde bei vergleichsweise signifikant höheren GIP-Plasmaspiegeln keine Hemmung der jejunalen Motilität registriert.

7.6. GLP-1

Das Inkretinhormon GLP-1 wird aus den L-Zellen des Jejunums und Ileums freigesetzt. Ähnlich wie GIP stimuliert es die Insulinsekretion in Abhängigkeit vom aktuellen Blutzuckerspiegel. Mehrere Studien unterstützen das Konzept, daß GLP-1 ein physiologischer inhibitorischer Regulator der gastrointestinalen Motlität ist und daß supraphysiologische exogene Dosierungen sehr deutliche Hemmeffekte auf Motlität und Transit im oberen Gastrointestinaltrakt induzieren (Schirra et al. 1997, Schirra et al. 1998, Schirra et al. 1996). Die exogene Gabe von GLP-1 hemmt beim Menschen die Jejunummotilität (Katschinski et al. 1998).

In der vorliegenden Studie ließen sich keine signifikanten Unterschiede der GLP-1 Spiegel unter den drei verschiedenen Versuchsbedingungen feststellen. Dementsprechend werden die Hemmeffekte der Hyperglykämie und Hyperinsulinämie nicht etwa durch einen Anstieg der Plasmaimmunoreaktivitäten von GLP-1 vermittelt.

GLP-1 ist ein Hormon, das rasch nach einer Mahlzeit freigesetzt wird (Schirra et al. 1996), jedoch in endokrinen Zellen des distalen Dünndarms produziert wird. Daher wird kontrovers diskutiert, ob der direkte luminale Kontakt von Nährstoffen mit den L-Zellen im Jejunum der Stimulus für die GLP-1 Freisetzung ist oder ob eine entero-neuroendokrine Schleife in dem Sinne existiert, daß Nährstoffe im Magen oder Duodenum die Freisetzung eines anderen Botenstoffes induzieren, der seinerseits die Sekretion von GLP-1 vermittelt. In der vorliegenden Studie wurde Lipid direkt in das Jejunum perfundiert. Die sofortige Freisetzung von GLP-1 spricht dafür, daß der direkte luminale Kontakt mit den L-Zellen im Jejunum der entscheidende Stimulus für die Freisetzung dieses Peptids ist. Die Plasmakonzentrationen des Hormons blieben über die gesamte Dauer der Lipidperfusion erhöht und sind in ihrer Größenordnung mit solchen nach einer Gabe von 50 g Glukose per os vergleichbar (Schirra et al. 1996).

Auch mittels oraler Lipidgabe läßt sich eine anhaltende Stimulation der GLP-1 Freisetzung induzieren (D’Alessio et al. 1993). Dieser experimentelle Ansatz differenziert jedoch nicht zwischen der GLP-1 Freisetzung durch Lipid im Dünndarm und anderen Mechanismen der Sekretion.

Die insulinotrope Potenz von GLP-1 ist sowohl in vitro als auch in vivo von der vorbestehenden Glukosekonzentration im Medium bzw. im Blut abhängig (Göke et al. 1993, Schirra et al. 1998). Dazu passend führte in der vorliegenden Studie die Freisetzung von endogenem GLP-1 im euglykämischen Clamp ohne exogene Gabe von Glukose nur zu einer geringen Insulinfreisetzung. Dies ist ein Schutzmechanismus des Körpers gegen Hypoglykämien.

Dagegen zeigte sich das durch intrajejunale Lipidperfusion freigesetzte GLP-1 vor dem Hintergrund der hyperglykämischen Clamps als ein sehr starkes insulinotropes Agens. Bei einer Glukosekonzentration von 15 mmol/l im hyperglykämischen Clamp wurden im Zeitraum von 10 – 120 min durchschnittliche Insulin-Immunoreaktivitäten im Plasma von 1976 ± 52 pmol/l erreicht. Diese Werte sind deutlich höher als die Spiegel, die in anderen Studien im hyperglykämischen Clamp im Nüchternzustand gefunden wurden (Bjornsson et al. 1994, Gielkens et al. 1997). Das endogene GLP-1 potenziert die Insulinsekretion im hyperglykämischen Clamp.

Weiterhin zeigte die vorliegende Studie, daß weder die endogene noch die exogene Hyperinsulinämie die Lipid-induzierte Freisetzung von GLP-1 beeinflußt. Selbst unter extrem erhöhten Insulinplasmaspiegeln (z.B. im Zeitraum von 60 – 180 min) entwickelte sich keine Suppression der GLP-1 Sekretion. Hier unterscheidet sich GLP-1 von GIP.

7.7. Resümee

Zusammenfassend zeigt die vorliegende Studie, daß die akute Hyperglykämie die postprandiale Jejunummotilität hemmt und die jejunozökale Transitzeit verlängert. Die exogene Hyperinsulinämie vermindert im euglykämisch-hyperinsulinämischen Clamp die Kontraktionstätigkeit im Jejunum und verzögert den jejunozökalen Transit. Die Hyperinsulinämie kann für einen Teil der hemmenden Effekte der Hyperglykämie auf die gastrointestinalen Motilität verantwortlich sein, ist jedoch als alleiniger Mediator der Hyperglykämieeffekte unwahrscheinlich. Ein weiterer wichtiger Mechanismus ist die Hemmung des vagalen cholinergen Inputs durch die Hyperglykämie, erkennbar an der Reduktion der Sekretion des Pankreatischen Polypeptids.

Die GLP-1 Freisetzung wird durch intrajejunale Lipidperfusion unmittelbar stimuliert. Dies spricht für direkten luminalen Kontakt der Ingesta mit den GLP-1 produzierenden L-Zellen im Jejunum als entscheidenden Mechanismus der Freisetzung. Das endogene GLP-1 potenziert die Insulinsekretion bei Hyperglykämie. Die Lipid-vermittelte Freisetzung von GLP-1 wird im Gegensatz zu der von GIP durch erhöhte exogene oder endogene Insulinspiegel nicht supprimiert.

8. LITERATURVERZEICHNIS

Abrahamsson H, Urbanavicius V, Bjornsson E, Eliasson B, Attvall S, Smith U, Effects of Insulin on interdigestive gastrointestinal (GI) motility. Gastroenterology 1993; Vol 104, ISS4, ppA467

Adrian TE, Bloom SR, Bryant MG, Polak JM, Heitz PH, Barnes AJ, Distribution and release of human pancreatic polypeptide. Gut 1976 Dec;17(12):940-44

Ahren B, Glucagon-like peptide-1 (GLP-1): a gut hormone of potential interest in the treatment of diabetes. Bioessays 1998 Aug;20(8):642-51

Azpiroz F, Malagelada JR, Intestinal control of gastric tone. Am J Physiol 1985 Oct;249(4 Pt 1):G501-9

Barnett JL, Owyang C, Serum glucose concentration as a modulator of interdigestive gastric motility. Gastroenterology 1988 Mar;94(3):739-44

Battle WM, Cohen JD, Snape WJ, Disorders of colonic motility in patients with diabetes mellitus. Yale J Biol Med 1983 Jul-Aug;56(4):277-83

Benson MJ, Castillo FD, Wingate DL, Demetrakopoulos J, Spyrou NM, The computer as referee in the analysis of human small bowel motility. Am J Physiol 1993 Apr;264(4 Pt 1):G645-54

Bjornsson ES, Abrahamsson H, Interdigestive gastroduodenal manometry in humans. Indication of duodenal phase III as a retroperistaltic pump. Acta Physiol Scand 1995 Mar;153(3):221-30

Bjornsson ES, Urbanavicius V, Eliasson B, Attvall S, Smith U, Abrahamsson H, Effects of insulin and beta-adrenergic blockade on the migrating motor complex in humans. Scand J Gastroenterol 1995 Mar;30(3):219-24

Bjornsson ES, Urbanavicius V, Eliasson B, Attvall S, Smith U, Abrahamsson H, Effects of hyperglycemia on interdigestive gastrointestinal motility in humans. Scand J Gastroenterol 1994 Dec;29(12):1096-104

Bueno L, Fioramonti J, Hormonal control of intestinal motility. Presse Med 1989 Feb 15;18(6):264-8

Bueno L, Ruckebusch M, Insulin and jejunal electrical activity in dogs and sheep. Am J Physiol 1976 Jun;230(6):1538-44

Camilleri-M; Malagelada-JR Abnormal intestinal motility in diabetics with the gastroparesis syndrome. Eur-J-Clin-Invest. 1984 Dec; 14(6): 420-7

Campell A, Conway H, Gastric retention and hypoglycemia in diabetes. Scott Med J. 1960;5:167-168

Creutzfeldt W, The incretin concept today. Diabetologia 1979 Feb;16(2):75-85

Creutzfeldt W; Ebert R, New developments in the incretin concept. Diabetologia 1985 Aug;28(8):565-73

D´Alessio D, Thirlby R, Laschansky E, Zebroski H, Ensinck J, Response of tGLP-1 to nutritients in humans. Digestion, 1993;54:377-379

De Boer SY, Masclee AA, Lam WF, Lamers CB, Effect of acute hyperglycemia on esophageal motility and lower esophageal sphincter pressure in humans. Gastroenterology 1992 Sep;103(3):775-80

De Boer SY, Masclee AA, Lam WF, Lemkes HH, Schipper J, Frohlich M, Jansen JB, Lamers CB, Effect of hyperglycaemia on gallbladder motility in type 1 (insulin-dependent) diabetes mellitus. Diabetologia 1994 Jan;37(1):75-81

De-Boer-SY; Masclee-AA; Jebbink-MC; Schipper-J; Lemkes-HH; Jansen-JB; Lamers-CB, Effect of acute hyperglycaemia on gall bladder contraction induced by cholecystokinin in humans. Gut. 1993 Aug; 34(8): 1128-32

DeFronzo RA; Tobin JD; Andres R, Glucose clamp technique: a method for quantifying insulin secretion and Resistance. Am J Physiol 1979 Sep;237(3):E214-23

Dooley CP, Di Lorenzo C, Valenzuela JE, Variability of migrating motor complex in humans. Dig Dis Sci 1992 May;37(5):723-8

Dotevall G, Kock NG, The effect of glucagon on intestinal motility in man. Gastroenterology 1963;45:364-367

Dupre J; Ross SA; Watson D; Brown JC, Stimulation of insulin secretion by gastric inhibitory polypeptide in man. J Clin Endocrinol Metab 1973 Nov;37(5):826-8

Ebert R, Creutzfeldt W, Gastric inhibitory polypeptide. Clin Gastroenterol 1980 Sep;9(3):679-98

Ebert R, Finke U; Gastric inhibitory polypeptide (GIP). Z Gastroenterol 1978 May;16(5):311-6

Ebert R; Arnold R; Creutzfeldt W, Lowering of fasting and food stimulated serum immunoreactive gastric inhibitory polypeptide (GIP) by glucagon. Gut 1977 Feb;18(2):121-7

Eliasson B, Bjornsson E, Urbanavicius V, Andersson H, Fowelin J, Attvall S, Abrahamsson H, Smith U, Hyperinsulinaemia impairs gastrointestinal motility and slows carbohydrate absorption. Diabetologia 1995 Jan;38(1):79-85

Feldman M, Schiller LR, Disorders of gastrointestinal motility associated with diabetes mellitus. Ann Intern Med 1983 Mar;98(3):378-84

Fleckenstein P, A probe for intraluminal recording of myoelectric activity from multiple sites in the human small intestine. Scand J Gastroenterol 1978;13(7):767-70

Fleckenstein P, Migrating electrical spike activity in the fasting human small intestine. Am J Dig Dis 1978 Sep;23(9):769-75

Fleckenstein P, Oigaard A, Electrical spike activity in the human small intestine. A multiple electrode study of fasting diurnal variations. Am J Dig Dis 1978 Sep;23(9):776-80

Fone-DR; Horowitz-M; Read-NW; Dent-J; Maddox-A The effect of terminal ileal triglyceride infusion on gastroduodenal motility and the intragastric distribution of a solid meal. Gastroenterology. 1990 Mar; 98(3): 568-75

Fraser-R; Horowitz-M; Dent-J Hyperglycaemia stimulates pyloric motility in normal subjects Gut 1992 Feb;33(2):287-8AU: AD: Gastroenterology Unit, Royal Adelaide Hospital, South Australia.SO: Gut. 1991 May; 32(5): 475-8

Fraser-RJ; Horowitz-M; Maddox-AF; Harding-PE; Chatterton-BE; Dent-J, Hyperglycaemia slows gastric emptying in type 1 (insulin-dependent) diabetes mellitus. Diabetologia. 1990 Nov; 33(11): 675-80

Fridolf T, Ahren B, GLP-1(7-36) amide stimulates insulin secretion in rat islets: studies on the mode of action. Diabetes Res 1991 Apr;16(4):185-91

Funakoshi A, Glowniak J, Owyang C, Vinik AI, Evidence for cholinergic and vagal noncholinergic mechanisms modulating plasma motilin-like immunoreactivity. J Clin Endocrinol Metab 1982 Jun;54(6):1129-34

Gielkens HA, Verkijk M, Frolich M, Lamers CB, Masclee AA, Is the effect of acute hyperglycaemia on interdigestive antroduodenal motility and small-bowel transit mediated by insulin? Eur J Clin Invest 1997 Aug;27(8):703-10

Goke R, Wagner B, Fehmann HC, Goke B, Glucose-dependency of the insulin stimulatory effect of glucagon-like peptide-1 (7-36) amide on the rat pancreas. Res Exp Med (Berl) 1993;193(2):97-103

Greider MH, Gersell DJ, Gingerich RL, Ultrastructural localization of pancreatic polypeptide in the F cell of the dog pancreas. J Histochem Cytochem 1978 Dec;26(12):1103-8

Hackelsberger N, Schmidt T, Renner R, Widmer R, Pfeiffer A, Kaess H, Ambulatory long-term jejunal manometry in diabetic patients with cardiac autonomic neuropathy. Neurogastroenterol Motil 1997 Jun;9(2):77-83

Hahn EG, Riemann JF, Pathophysiologie: Absorption, Sekretion, Motilität. Klinische Gastroenterologie, Thieme Verlag 1996; pp 857-859

Hazelwood RL, Sythesis, storage, secretion and significance of pancreatic polypeptide in vertebrates. In SJ Cooperstien and D Watkins (Eds.) The islets of Langerhans, Academic Press New York, 1981, pp 275-283.

Herrmann C, Goke R, Richter G, Fehmann HC, Arnold R, Goke B, Glucagon-like peptide-1 and glucose-dependent insulin-releasing polypeptide plasma levels in response to nutrients. Digestion 1995;56(2):117-26

Hirano T, Niijima A, Effects of 2-deoxy-D-glucose, glucose and insulin on efferent activity in gastric vagus nerve. Experientia 1980 Oct 15;36(10):1197-8

Hollis JB, Castell DO, Braddom RL, Esophageal function in diabetes mellitus and its relation to peripheral neuropathy. Gastroenterology 1977 Nov;73(5):1098-1102

Holst JJ, Orskov C, Nielsen OV, Schwartz TW, Truncated glucagon-like peptide I, an insulin-releasing hormone from the distal gut. FEBS Lett 1987 Jan 26;211(2):169-74

Hongo M, Okuno Y, Diabetic gastropathy in patients with autonomic neuropathy. Diabet Med 1993;10 Suppl 2:79S-81S

Horowitz M, Maddox AF, Wishart JM, Harding PE, Chatterton BE, Shearman DJC: Relationships between oesophageal transit and solid and liquid gastric emptying in diabetes mellitus. Eur J Nucl Med 1991;18:229-234

Hoyt EC, Lund PK, Winesett DE, Fuller CR, Ghatei MA, Bloom SR, Ulshen MH, Effects of fasting, refeeding, and intraluminal triglyceride on proglucagon expression in jejunum and ileum. Diabetes 1996 Apr;45(4):434-9

Husebye E, Skar V, Aalen OO, Osnes M, Digital ambulatory manometry of the small intestine in healthy adults. Estimates of variation within and between individuals and statistical management of incomplete MMC periods. Dig Dis Sci 1990 Sep;35(9):1057-65

Iber FL, Parveen S, Vandrunen M, Sood KB, Reza F, Serlovsky R, Reddy S, Relation of symptoms to impaired stomach, small bowel, and colon motility in long-standing diabetes. Dig Dis Sci 1993 Jan;38(1):45-50

Innocenti R, Castagnoli A, Study of esophageal motility in diabetic patients using the scintigraphic method. Minerva Dietol Gastroenterol 1990 Jan-Mar;36(1):9-12

Itoh Z, Sekiguchi T, Interdigestive motor activity in health and disease. Scand J Gastroenterol Suppl 1983;82:121-34

Jahnberg T, Abrahamsson H, Jansson G, Martinson J, Gastric relaxatory response to insulin before and after vagotomy. Scand J Gastroenterol 1977;12(2):229-33

Janatoinen B, Pikkarainen P, Laakso M, Pyorala K: Gastrointestinal symptoms in middle aged diabetic patients. Scand J Gastroenterol 1993;28:427-432

Jenssen-TG; Burhol-PG; Jorde-R; Florholmen-J; Lygren-I, Radioimmunoassayable plasma motilin in man. Secretagogues, insulin-induced suppression, renal removal, and plasma components. Scand-J-Gastroenterol. 1984 Sep; 19(6): 717-23

Jermendy G, Fornet B, Koltai MZ, Pogatsa G, Correlation between oesophageal dysmotility and cardiovascular autonomic dysfunction in diabetic patients without gastrointestinal symptoms of autonomic neuropathy. Diabetes Res 1991 Apr;16(4):193-7

Kassander P, Asymptomatic gastric retention in diabetics (gastroparesis diabeticorum). Ann Intern Med. 1958;48:797-812

Katschinski M, Dahmen G, Reinshagen M, Beglinger C, Koop H, Nustede R, Adler G, Cephalic stimulation of gastrointestinal secretory and motor responses in humans. Gastroenterology 1992 Aug;103(2):383-91

Katschinski M, Minuth A, Wank U, Arnold R, Göke B, Schirra J, Effect of Glucagon-like Peptide-1 (7-36) Amide on jejunal motor and endocrine response to solid meals. Gastroenterology 1998 April; 114 (4), ppG4718

Katschinski M, Schirra J, Begliner C, Langbein S, Wank U, D'Amato M, Arnold R, Intestinal phase of human antro-pyloro-duodenal motility: cholinergic and CCK-mediated regulation. Eur J Clin Invest 1996 Jul;26(7):574-83

Keshavarzian A, Iber FL, Intestinal transit in insulin-requiring diabetics. Am J Gastroenterol 1986 Apr;81(4):257-60

Keshavarzian-A; Iber-FL Gastrointestinal involvement in insulin-requiring diabetes mellitus. J-Clin-Gastroenterol. 1987 Dec; 9(6): 685-92

Kock N, Darle N, Dotevall G, Inhibition of intestinal motility in man by glucagon given intraportally. Gastroenterology 1967; 53:88-92

Kreymann B, Williams G, Ghatei MA, Bloom SR, Glucagon-like peptide-1 7-36: a physiological incretin in man. Lancet 1987 Dec 5;2(8571):1300-4

Kristensson K, Nordborg C, Olsson Y, Sourander P, Changes in the vagus nerve in diabetes mellitus. Acta Pathol Microbiol Scand [A] 1971;79(6):684-5

Kuzio M, Dryburgh JR, Malloy KM, Brown JC, Radioimmunoassay for gastric inhibitory polypeptide. Gastroenterology 1974 Mar;66(3):357-64

Lam-WF; Masclee-AA; de-Boer-SY; Lamers-CB, Hyperglycemia reduces gastric secretory and plasma pancreatic polypeptide responses to modified sham feeding in humans. Digestion. 1993; 54(1): 48-53

Loo FD, Dodds WJ, Soergel KH, Arndorfer RC, Helm JF, Hogan WJ, Multipeaked esophageal peristaltic pressure waves in patients with diabetic neuropathy. Gastroenterology 1985 Feb;88(2):485-91

Loo FD, Palmer DW, Soergel KH, Kalbfleisch JH, Wood CM, Gastric emptying in patients with diabetes mellitus. Gastroenterology 1984 Mar;86(3):485-94

MacGregor IL, Gueller R, Watts HD, Meyer JH, The effect of acute hyperglycemia on gastric emptying in man. Gastroenterology 1976 Feb;70(2):190-6

Malagelada JR, Camilleri M, Stanghellini V, Manometric diagnosis of gastrointestinal motor disorders. 1986 Thieme, New York

Malagelada JR, Gastric motility disorders and their clinical implications. Scand J Gastroenterol Suppl 1989;165:29-34; discussion 34-5

Malagelada JR, Robertson JS, Brown ML, Remington M, Duenes JA, Thomforde GM, Carryer PW, Intestinal transit of solid and liquid components of a meal in health. Gastroenterology 1984 Dec;87(6):1255-63

Malagelada JR, Stanghellini V, Manometric evaluation of functional upper gut symptoms. Gastroenterology 1985 May;88(5 Pt 1):1223-31

Mandelstam P; Siegel CI; Lieber A; Siegel M, The swallowing disorder in patients with diabetic neuropathy-Gastroenteropathy. Gastroenterology 1969 Jan;56(1):1-12

Marco J, Hedo JA, Villanueva ML, Control of pancreatic polypeptide secretion by glucose in man. J Clin Endocrinol Metab 1978 Jan;46(1):140-5

Meyer FD, Gyr K, Hacki WH, Beglinger C, Jeker L, Varga L, Kayasseh L, Gillessen D, Stalder GA, The release of pancreatic polypeptide by CCK-octapeptide and some analogues in the dog. Gastroenterology 1981 Apr;80(4):742-7

Meyer GW, Castell DO, Evaluation and management of diseases of the esophagus. Am J Otolaryngol 1981 Nov;2(4):336-44

Meyer JH Motility of the stomach and gastroduodenal junction. In: Johnson LR, ed Physiology of the gastrointestinal tract. 2^nd ed. New York: Raven Press, 1987: 613-629

Nauck M, Stockmann F, Ebert R, Creutzfeldt W, Reduced incretin effect in type 2 (non-insulin-dependent) diabetes. Diabetologia 1986 Jan;29(1):46-52

Nauck MA, Bartels E, Orskov C, Ebert R, Creutzfeldt W, Additive insulinotropic effects of exogenous synthetic human gastric inhibitory polypeptide and glucagon-like peptide-1-(7-36) amide infused at near-physiological insulinotropic hormone and glucose concentrations. Clin Endocrinol Metab 1993 Apr;76(4):912-7

Nauck MA, Homberger E, Siegel EG, Allen RC, Eaton RP, Ebert R, Creutzfeldt W, Incretin effects of increasing glucose loads in man calculated from venous

Oster-Jorgensen E; Pedersen SA; Larsen ML, The influence of induced hyperglycaemia on gastric emptying rate in healthy humans. Scand-J-Clin-Lab-Invest. 1990 Dec; 50(8): 831-6

Oster-Jorgensen E; Qvist N; Pedersen SA; Rasmussen L; Hovendal P, Postprandial gallbladder emptying is related to intestinal motility at the time of meal ingestion. Scand-J-Gastroenterol. 1992 Aug; 27(8): 699-702

Patel GK, Whalen GE, Soergel KH, Wu WC, Meade RC, Glucagon effects on the human small intestine. Dig Dis Sci 1979 Jul;24(7):501-8

Perley MJ, Kipnis DM, Plasma insulin responses to oral and intravenous glucose: studies in normal and diabetic sujbjects. J Clin Invest 1967 Dec;46(12):1954-62

Prasad KR, Sarna SK, The central and peripheral effects of insulin on migrating myoelectric compexes. Gastroenterology 1986;90:1589

Prikazska M, Simoncic R, Diabetic esophageal neuropathy and esophageal changes. Isr J Med Sci 1995 Nov;31(11):681-4

Rees WD, Go VL, Malagelada JR, Antroduodenal motor response to solid-liquid and homogenized meals. Gastroenterology 1979 Jun;76(6):1438-42

Rees WDW, Malagelada JR, Miller LJ, Go VLW, Human interdigestive and postprandial gastrointestinal motor and gastrointestinal hormone patterns. Dig Dis Sci 1982; 27:321-329

Rothstein RD, Gastrointestinal motility disorders in diabetes mellitus. Am J Gastroenterol 1990 Jul;85(7):782-5

Ruckebusch Y, Bueno L, Migrating myoelectrical complex of the small intestine. Gastroenterology 1977 Dec;73(6):1309-14

Russo A, Fraser R, Horowitz M, The effect of acute hyperglycaemia on small intestinal motility in normal subjects. Diabetologia 1996 Aug;39(8):984-9

Samsom M, Akkermans LM, Jebbink RJ, van Isselt H, vanBerge-Henegouwen GP, Smout AJ, Gastrointestinal motor mechanisms in hyperglycaemia induced delayed gastric emptying intype I diabetes mellitus. Gut 1997 May;40(5):641-6

Samsom M, Jebbink RJ, Akkermans LM, van Berge-Henegouwen GP, Smout AJ, Abnormalities of antroduodenal motility in type I diabetes. Diabetes Care 1996 Jan;19(1):21-7

Sarna SK, Cyclic motor activity; migrating motor complex: 1985. Gastroenterology 1985 Oct;89(4):894-913

Sarna SK, Soergel KH, Harig JM, Loo FD, Wood CM, Donahue KM, Ryan RP, Arndorfer RC, Spatial and temporal patterns of human jejunal contractions. Am J Physiol 1989 Sep;257(3 Pt 1):G423-32

Sarna SK, Soergel KH, Koch TR, Stone JE, Wood CM, Ryan RP, Arndorfer RC, Cavanaugh JH, Nellans HN, Lee MB, Gastrointestinal motor effects of erythromycin in humans. Gastroenterology 1991 Dec;101(6):1488-96

Sarna-SK Giant migrating contractions and their myoelectric correlates in the small intestine. Am-J-Physiol. 1987 Nov; 253(5 Pt 1): G697-705

Sarna-SK; Otterson-MF Gastrointestinal motility: some basic concepts. 1988; 36 Suppl 1: 7-14

Scarpello JH, Greaves M, Sladen GE, Small intestinal transit in diabetics. Br Med J 1976 Nov 20;2(6046):1225-6

Schirra J, Katschinski M, Weidmann C, Schafer T, Wank U, Arnold R, Goke B, Gastric emptying and release of incretin hormones after glucose ingestion in humans. J Clin Invest 1996 Jan 1;97(1):92-103

Schirra J, Kuwert P, Wank U, Leicht P, Arnold R, Goke B, Katschinski M, Differential effects of subcutaneous GLP-1 on gastric emptying, antroduodenal motility, and pancreatic function in men. Proc Assoc Am Physicians 1997 Jan;109(1):84-97

Schirra J, Leicht P, Hildebrand P, Beglinger C, Arnold R, Goke B, Katschinski M, Mechanisms of the antidiabetic action of subcutaneous glucagon-like peptide-1(7-36)amide in non-insulin dependent diabetes mellitus. J Endocrinol 1998 Jan;156(1):177-86

Schirra J, Sturm K, Leicht P, Arnold R, Goke B, Katschinski M, Exendin(9-39)amide is an antagonist of glucagon-like peptide-1(7-36)amide in humans. J Clin Invest 1998 Apr 1;101(7):1421-30

Schwartz TW, Pancreatic polypeptide: a hormone under vagal control. Gastroenterology. 1983 Dec;85(6):1411-25.

Schwartz TW, Pancreatic polypeptide: a unique model for vagal control of endocrine systems. J Auton Nerv Syst 1983 Oct;9(1):99-111

Sims MA, Hassler BL, Chey WD, Kim MS, Owyang C: Hyperglycemia inhibits m? receptor mediated gastro colonic responses and colonic peristaltic reflexes in healthy humans. Gastroenterology 1995;108:350-359

Sive AA, Vinik AI, van Tonder SV, Pancreatic polypeptide (PP) responses to oral and intravenous glucose in man. Am J Gastroenterol 1979 Feb;71(2):183-5

Stanghellini V, Borovicka J, Read NW, Feedback regulation and sensation. Frontiers in gastric emptying. Dig Dis Sci 1994 Dec;39(12 Suppl):124S-127S

Stern RM, Crawford HE, Stewart WR, Vasey MW, Koch KL, Sham feeding. Cephalic-vagal influences on gastric myoelectric activity. Dig Dis Sci 1989 Apr;34(4):521-7

Stöckmann F, Ebert R, Creutzfeldt W,

Preceding hyperinsulinemia prevents demonstration of insulin effect on

fat-induced gastric inhibitory polypeptide (GIP). Diabetes 1984 Jun;33(6):580-5

Stunkart AJ, van Itallie TB, Reiss BB, The mechanism of satiety: Effect of glucagon on gastric hunger contractions in man. Proc Soc Exp Biol Med. 1952; 89:258-261

Tallroth G, Ryding E, Ekman R, Agardh CD, The response of regulatory peptides to moderate hypoglycaemia of short

duration in type 1 (insulin-dependent) diabetes mellitus and in normal

man. Diabetes Res 1992;20(3):73-85

Taylor I, Duthie HL, Cumberland DC, Smallwood R Gut 1975 Dec;16(12):973-8 Glucagon and the colon.

Thomas FB, Mazzaferri EL, Crockett SE, Mekhjian HS, Gruemer HD, Cataland S, Stimulation of secretion of gastric inhibitory polypeptide and insulin by intraduodenal amino acid perfusion. Gastroenterology 1976 Apr;70(4):523-7

Thor P, Laskiewicz J, Konturek JW, Konturek SJ, Creutzfeldt W, Role of GIP and insulin in glucose-induced changes in intestinal motility patterns. Am J Physiol 1987 Jan;252(1 Pt 1):G8-12

Tsuda K, Seino Y, Mori K, Seino S, Takemura J, Kuzuya H, Yamamura T, Kotoura Y, Ito N, Imura H, Effect of truncal vagotomy on pancreatic polypeptide response after intravenous glucose administration. Regul Pept 1981 Feb;1(5):347-52

Unger R, Orei I, Glucagon. In: Ellenberg and Rifkins´ Diabetes Mellitus, 4^th ed. New York: Elsevier, 1990; 104-120

Unger RH, Glucagon physiology and pathophysiology in the light of new advances. Diabetologia 1985 Aug;28(8):574-8

Unger RH, Orci L, The role of glucagon in diabetes. Compr Ther 1982 Jan;8(1):53-9

Vantrappen G, Janssens J, Hellemans J, Ghoos Y, The interdigestive motor complex of normal subjects and patients with bacterial overgrowth of the small intestine. J Clin Invest 1977 Jun;59(6):1158-66

Wald A: Incontinence and anorectal dysfunction in patients with diabetes mellitus. Eur J Gastroenterol & Hepatol 1995;7:737-39

Wettergren A, Schjoldager B, Mortensen PE, Myhre J, Christiansen J, Holst JJ, Truncated GLP-1 (proglucagon 78-107-amide) inhibits gastric and pancreatic functions in man. Dig Dis Sci 1993 Apr;38(4):665-73

Wooten RL, Meriwether TW, Diabetic gastric atony: a clinical study. JAMA. 1961;176:1082-1087

9. Anhang

Tabellarischer Lebenslauf

Verzeichnis der akademischen Lehrer

Danksagung

Ehrenwörtliche Erklärung

Tabellarischer Lebenslauf

Marburg, den 18.11.1999 Katja Pluntke

Verzeichnis der akademischen Lehrer

Meine akademischen Lehrer in Marburg waren die Damen und Herren Universitätsprofessoren:

Amon, Arnold, Aumüller, Aurich, Austermann, Aziz, Basler, Bauer, Baum, Beato, Berendes, Berger, Berndt, Bertalanffy, Besedowsky, Bien, Blankenburg, Braasch, Cetin, Czubayko, Daume, Daut, Dibbets, Dittrich, Dombrowski, Doss, Egbring, Eilers, Engel, Engenhardt-Cabillic, Eschenbach, Feuser, Flores de Jacoby, Friedrich, Fruhstorfer, Fuhrmann, Ganz, Garten, Gemsa, Geus, Göke, Golenhofen, Gotzen, Graul, Gressner, Griss, Gröne, Grundner, Grzeschik, Habermehl, Happle, Hardewig, Hartmann, Hasilik, Havemann, Hebebrand, Heeg, Hering, Heß, Hildebrand, Hilgermann, Hoffmann, Huffmann, Ihm, Jones, Joseph, Kälble, Kaffarnik, Kalbfleisch, Karlson, Katschinski, Kern, Kleine, Kleinsasser, Klenk, Klötzer, Klose, Knoll, Koecke, Koolmann, Koransky, Kraft, Krause, Kretschmer, Krieg, Kroll, Küster, Kuhn, Kuni, Kußmann, Lang, Lange, Lauer, Lehmann, Lennartz, Lill, Lorenz, Lotzmann, Ludwig, Lührmann, Lütcke, Maisch, Martini, Mannheim, Massarat, Mennel, Moll, Moosdorf, Mueller, Müller, Netter, Neurath, Niemeyer, Niessing, Oepen, Oertel, Petry, Pfab, Pieper, Podszus, Pohlen, Portig, Radsak, Rehder, Remschmidt, Richter, Riedmiller, Rinze, Rothmund, Schachtschabel, Schäfer, Schiff, Schmidt, Schmitz-Moormann, Schneider, Schüffel, Schulz, Schwarz, Schwerk, Seifart, Seitz, Seyberth, Siegrist, Slenczka, Steiniger, Strempel, Sturm, Sommer, Thomas, Unsicker, Voigt, Wagner, Weber, Weihe, Werner, Wesemann, v.Wichert, Wiegandt, Wolf.

Danksagung

Besonders danke ich Herrn PD Dr. Martin Katschinski, der in mir die Begeisterung für die Endokrinologie geweckt hat, und der mir diese Promotion in seinem Team ermöglichte. Das von Ihnen geprägte, lebendige und offene Arbeitsklima hinterläßt in mir einen bleibenden Eindruck.

Frau Dr. Maria Byrne danke ich für ihre uneingeschränkte Unterstützung und Freundschaft sowie für die intensive Betreuung bei theoretischen und praktischen Fragestellungen dieser Arbeit.

Herrn Dr. med. Jörg Schirra sowie Herrn Uwe Wank gebürt mein herzlichster Dank für die Lösung nicht nur der technischen Probleme, sondern auch für die stetige Bereitschaft, mir mit Rat und Zeit zur Seite zu stehen.

Auch alle anderen Mitarbeitern des Labors trugen dazu bei, daß der Lebensabschnitt der Dissertation prägend für mich wurde. Dafür danke ich Michaela Junck und Gabriele Kraft, Elisabeth Bothe-Sandford sowie alle Mitarbeiter des endokrinologischen Labors unseres Hauses.

Besonders bedanken möchte ich mich bei Bernd Sengpiel für all sein Verständnis für mich, auch wenn er deswegen oft auf meine Anwesenheit verzichten muß. Er hat mich in all den vergangenen Jahren begleitet und stand mir nicht nur bei der Fertigstellung der Arbeit mit Rat und Tat zur Seite.

Meinen Eltern Sonja und Heinz Pluntke danke ich für die herzliche und uneingeschränkte Unterstützung, Aufmerksamkeit und Liebe, mit der sie meinen Werdegang gefördert haben. Ohne sie wäre der bislang gegangene Weg bedeutend steiniger gewesen.

Ehrenwörtliche Erklärung

Ich erkläre ehrenwörtlich, daß ich die dem Fachbereich Humanmedizin Marburg zur Promotionsprüfung eingereichte Arbeit mit dem Titel „Die Effekte der Hyperglykämie und der Hyperinsulinämie auf die Jejunummotilität des Menschen“ im Pankreaslabor des medizinischen Zentrums für Innere Medizin unter der Leitung von Herrn PD Dr. med. Martin Katschinski mit Unterstützung durch Dr. med. Maria Byrne ohne sonstige Hilfe selbst durchgeführt und bei der Abfassung der Arbeit keine anderen als die in der Dissertation angeführten Hilfsmittel benutzt habe.

Ich habe bisher an keinem in- oder ausländischen Medizinischen Fachbereich ein Gesuch um Zulassung zur Promotion eingereicht, noch die vorliegende oder eine andere Arbeit als Dissertation vorgelegt.

Teile der vorliegende Arbeit wurden in den auf der folgenden Seite aufgeführten Publikationsorganen veröffentlicht.

Katja Pluntke, Marburg, den 02.05.1999

Publikationen

Byrne MM, Pluntke K, Wank U, Schirra J, Arnold R, Goke B, Katschinski M

Inhibitory effects of hyperglycaemia on fed jejunal motility: potential role

of hyperinsulinaemia.

Eur J Clin Invest 1998 Jan;28(1):72-8