Störd glukagonmetabolism - en direkt orsak till hyperinsulinemi och fång hos häst?

Laminitis, an extremely painful disease of the equine foot, is most commonly caused by elevated insulin
concentrations in blood (hyperinsulinemia). Therefore, strategies to reduce hyperinsulinemia in horses are warranted.
Studies in obese children with insulin dysregulation and hyperinsulinemia have identified elevated levels of the
hormone glucagon in blood. To identify novel treatment strategies for preventing laminitis we compared insulin
dysregulation in the horse with that observed in humans. We found that horses with insulin dysregulation also had an
excessive glucagon secretion during an oral sugar test in a small pilot study.
If the results of the pilot study hold true also for a larger population of horses, this would be a breakthrough in the
understanding of the pathophysiology of insulin dysregulation in the horse. This opens up for medical treatment of
these horses since there are treatment strategies for an abnormal glucagon response in humans with -cell
dysregulation.

Fång, en smärtsam sjukdom som drabbas hästens hov, orsakas i de flesta fall av förhöjda koncentrationer av insulin i
blodet (hyperinsulinemi). På grund av detta samband finns det ett stort behov av att finna metoder, som minskar
graden av hyperinsulinemi hos häst.Studier utförda på överviktiga barn med störd insulinmetabolism och hyperinsulinemi har funnit förhöjda nivåer av hormonet glukagon i blodet. I likhet med dessa resultat har vår forskargrupp i en mindre pilotstudie visat att hästar med hyperinsulinemi också hade en ökad frisättning av glukagon under ett oralt glukostoleranstest.
Om vi studerar detta samband i en större hästpopulation och då påvisar samma resultat som i pilotstudien, skulle det
innebära ett stor genombrott i förståelsen om hur hyperinsulinemi uppstår hos häst. Det skulle innebära att nya
behandlingsmetoder mot hyperinsulinemi hos häst blir tillgängliga, då det redan finns behandlingsstrategier med
läkemedel vid störd glukagonmetabolism hos människa.

Kraftig hyperinsulinemi är den vanligaste orsaken till fång hos häst. Hyperinsulinemi och ökad risk för fång utgör de två viktigaste kännetecknen för ekvint metabolt syndrom (EMS). Insulin och glukagon utgör två viktiga hormoner med motsatt verkan på ämnesomsättningen. Syftet med studien var att jämföra plasmakoncentrationerna av glukagon hos hästar med EMS och hos friska hästar under fasta, efter en glukosgiva via munnen och under en infusion av både insulin och glukos till blodet (euglukemisk hyperinsulinemisk clamp). Resultaten från studien visade att glukagonkoncentrationen var högre hos hästarna med EMS under både fasta, efter glukosgivan via munnen och under den intravenösa glukos och insulininfusionen. Sammantaget visar studien att hästar med EMS har en störd glukagonreglering, som leder till för höga glukagonkoncentrationer i plasma. Detta bidrar till EMS hästarnas kraftiga hyperinsulinemi.

Kraftig hyperinsulinemi (höga nivåer av insulin i blodet) är den vanligaste orsaken till fång hos häst. Hyperinsulinemi och ökad risk för fång utgör de två viktigaste kännetecknen för ekvint metabolt syndrom (EMS). Insulin frisätts från β-cellerna i bukspottkörteln efter utfodring då blodsockret stiger kraftigt. Insulin påverkar de insulinberoende cellerna att öka sitt upptag av glukos. Hästarna med EMS är emellertid insulinresistenta, vilket innebär att de insulinberoende cellerna svarar dåligt på insulin. Bukspottkörtelns β-celler kompenserar insulinresistensen genom att frisätta mer insulin tills cellerna svarar tillräckligt bra och börjar ta upp glukos från blodet. Det resulterar i att hästar med EMS får kraftiga förhöjningar av insulin i blodet efter utfodring och nivåerna kan vara toxiska för hästen, som då utvecklar fång. Till skillnad mot människa kan hästen kompensera för insulinresistens under lång tid och β-cellerna blir inte uttröttade som hos människa. Hos människa sviktar β-cellerna relativt snabbt och minskar sin insulinfrisättning, vilket leder till förhöjda glukoskoncentrationer i blodet. Patienten har då utvecklat diabetes mellitus typ 2. Människa med diabetes mellitus typ 2 har visat sig frisätta för mycket glukagon under både fasta och efter födointag. Glukagon är ett hormon som normalt frisätts under fasteperioden och som bland annat reglerar leverns produktion och frisättning av glukos för att hålla blodsockernivån konstant. Den störda glukagonregleringen hos patienter med diabetes mellitus typ 2 bidrar till utvecklingen av sjukdomen. Huvudsyftet med den här studien var att undersöka om hästar med EMS har en störd glukagonreglering, vilken i så fall skulle kunna bidra till deras hyperinsulinemi.

I studien studerades två grupper av hästar – hästar med EMS och frisk hästar med normal insulinreglering (NIR). Från samtliga hästar togs blodprover efter en natts fasta, under ett standardiserat oralt glukostoleranstest och under en euglykemisk hyperinsulinemisk clamp (EHC). Under EHC tillförs insulin kontinuerligt till blodet i en förutbestämd hastighet. Samtidigt tillförs glukos till blodet för att hålla blodglukoskoncentrationen på en jämn normal nivå. Blodproverna analyserades med avseende på insulin, glukagon och inkretinhormonet GLP-1. Studien visade att hästarna med EMS och de friska hästarna hade likartade hormonsvar när det gäller GLP-1, ett hormon som bland annat hämmar frisättningen av glukagon. Fastenivåerna av glukagon var dock högre hos hästarna med EMS jämfört med de friska hästarna. Hästarna med EMS hade över 10 gånger kraftigare insulinsvar under det orala glukostoleranstestet jämfört med de friska hästarna. Trots det kraftiga insulinsvaret hade hästarna med EMS 2,4 gånger så kraftigt glukagonsvar, som de friska hästarna under glukostoleranstestet. Även under EHC:n hade hästarna med EMS svårt att hämma glukagonfrisättningen, trots mycket höga insulinnivåer. Resultaten visar att hästar med EMS har en störd glukagonreglering och att α-cellerna, som frisätter glukagon i bukspottkörteln, är resistenta för hormonet insulin. Höga glukagonnivåer leder till att leverns produktion av glukos fortsätter trots att hästen befinner sig i en fas då glukos tas upp från tarmen och tillförs blodet efter utfodring. De ökade mängderna med glukos stimulerar β-cellerna att frisätta mer insulin. Den störda glukagonregleringen bidrar således till den kraftiga hyperinsulinemi, som är kännetecknande för hästar med EMS. Upptäckten att hästar med EMS har en störd glukagonreglering med höga nivåer av glukagon under fasta och efter utfodring ger ny kunskap om patofysiologin kring EMS. Den nya insikten om patofysiologin skapar också framtida möjligheter till farmakologisk behandling av den störda regleringen av glukagon och därmed ges också en behandlingsmöjlighet för hästarnas hyperinsulinemi.