Global transcriptional programs in peripheral nerve endoneurium and DRG are resistant to the onset of type 1 diabetic neuropathy in Ins2 mice.

While the morphological and electrophysiological changes underlying diabetic peripheral neuropathy (DPN) are relatively well described, the involved molecular mechanisms remain poorly understood. In this study, we investigated whether phenotypic changes associated with early DPN are correlated with transcriptional alterations in the neuronal (dorsal root ganglia [DRG]) or the glial (endoneurium) compartments of the peripheral nerve. We used Ins2(Akita/+) mice to study transcriptional changes underlying the onset of DPN in type 1 diabetes mellitus (DM). Weight, blood glucose and motor nerve conduction velocity (MNCV) were measured in Ins2(Akita/+) and control mice during the first three months of life in order to determine the onset of DPN. Based on this phenotypic characterization, we performed gene expression profiling using sciatic nerve endoneurium and DRG isolated from pre-symptomatic and early symptomatic Ins2(Akita/+) mice and sex-matched littermate controls. Our phenotypic analysis of Ins2(Akita/+) mice revealed that DPN, as measured by reduced MNCV, is detectable in affected animals already one week after the onset of hyperglycemia. Surprisingly, the onset of DPN was not associated with any major persistent changes in gene expression profiles in either sciatic nerve endoneurium or DRG. Our data thus demonstrated that the transcriptional programs in both endoneurial and neuronal compartments of the peripheral nerve are relatively resistant to the onset of hyperglycemia and hypoinsulinemia suggesting that either minor transcriptional alterations or changes on the proteomic level are responsible for the functional deficits associated with the onset of DPN in type 1 DM.

The C-peptide response to a standard mixed meal in a group of Brazilian type 1 diabetic patients

In order to analyze the different parameters used in the interpretation of C-peptide response in a functional test, we compared a group of 26 type 1 diabetics aged 21.1 ± 8.2 years, with a diabetes duration of 7.9 ± 6.7 months, with a group of 24 non-diabetic subjects aged 25.0 ± 4.4 years. A standard mixed meal of 317 kcal was used as a stimulus. Blood sampling for C-peptide determinations was performed at regular intervals. Although all the studied C-peptide variables were significantly lower in the diabetic group (P<0.0001), some overlapping of parameters was observed between the two groups. The highest degree of overlapping was found for basal value (BV) (30.8%) and percent increase (42.31%), and the lowest for incremental area, absolute increase, peak value (PV) (3.8%), and total area (7.7%) (c2 = 31.6, P<0.0001). We did not observe a definite pattern in the time of maximum response among the 21 diabetics who showed an increase in C-peptide levels after the stimulus. In this group, however, there was a highly significant number of late responses (120 min) (c2 = 5.7, P<0.002). Although BV showed a significant correlation with PV (rS = 0.95, P<0.0001), the basal levels of C-peptide did not differentiate the groups with and without response to the stimulus. We conclude that the diabetic group studied showed delayed and reduced C-peptide responses, and that the functional test can be an important tool for the evaluation of residual ß cell function.

Effect of metabolic control on interferon-gamma and interleukin-10 production by peripheral blood mononuclear cells from type 1 and type 2 diabetic patients

The objective of the present study was to evaluate the production of cytokines, interferon-g (INF-g) and interleukin-10 (IL-10), in cultures of peripheral blood mononuclear cells (PBMC) from type 1 and type 2 diabetic patients and to correlate it with inadequate and adequate metabolic control. We studied 11 type 1 and 13 type 2 diabetic patients and 21 healthy individuals divided into two groups (N = 11 and 10) paired by sex and age with type 1 and type 2 diabetic patients. The PBMC cultures were stimulated with concanavalin-A to measure INF-g and IL-10 supernatant concentration by ELISA. For patients with inadequate metabolic control, the cultures were performed on the first day of hospitalization and again after intensive treatment to achieve adequate control. INF-g levels in the supernatants of type 1 diabetic patient cultures were higher compared to type 2 diabetic patients with adequate metabolic control (P < 0.001). Additionally, INF-g and IL-10 tended to increase the liberation of PBMC from type 1 and 2 diabetic patients with adequate metabolic control (P = 0.009 and 0.09, respectively). The increased levels of INF-g and IL-10 released from PBMC of type 1 and 2 diabetic patients with adequate metabolic control suggest that diabetic control improves the capacity of activation and maintenance of the immune response, reducing the susceptibility to infections.

Habitudes de vie et contrôle glycémique chez des adultes atteints de diabète de type 1 : des barrières envers l’activité physique au calcul des glucides.

Le diabète de type 1 (DT1) est une maladie complexe qui requiert une implication importante des patients pour contrôler leur glycémie et ainsi prévenir les complications et comorbidités. L’activité physique (AP) régulière et une attention constante pour les glucides ingérés sont des adjuvants essentiels au traitement insulinique. Nous avons démontré que le questionnaire BAPAD-1, spécifiquement développé pour des adultes atteints de DT1, est un outil valide (validité prédictive, fiabilité interne et reproductibilité) pour définir des barrières associées à l’AP. Bien que le niveau de barrières envers l’AP soit faible, la crainte de l’hypoglycémie est la barrière la plus importante chez cette population. L’adoption d’un mode de vie actif est associée à un profil corporel favorable. Les adultes, avec un DT1 et non diabétique, qui maintiennent un bon niveau d’AP, soit un ratio entre la dépense énergétique totale et celle au repos ≥ 1.7, ont une masse grasse, un indice de masse corporelle et un tour de taille significativement inférieurs à ceux d’adultes moins actifs. Le niveau d’AP peut être estimé au moyen d’un moniteur d’AP comme le SenseWear Armband™. Afin de compléter les études de validation de cet outil, nous avons évalué et démontré la reproductibilité des mesures. Toutefois, la dépense énergétique est sous-estimée durant les 10 premières minutes d’une AP d’intensité modérée sur ergocycle. L’utilisation de cet appareil est donc justifiée pour une évaluation de la dépense énergétique sur de longues périodes. Le calcul des glucides est une méthode largement utilisée pour évaluer la quantité d’insuline à injecter lors des repas. Nous avons évalué dans un contexte de vie courante, sans révision de la technique, la précision des patients pour ce calcul. L’erreur moyenne est de 15,4 ± 7,8 g par repas, soit 20,9 ± 9,7 % du contenu glucidique. L’erreur moyenne est positivement associée à de plus grandes fluctuations glycémiques mesurées via un lecteur de glucose en continu. Une révision régulière du calcul des glucides est probablement nécessaire pour permettre un meilleur contrôle glycémique. Nous avons développé et testé lors d’un essai clinique randomisé contrôlé un programme de promotion de l’AP (PEP-1). Ce programme de 12 semaines inclut une séance hebdomadaire en groupe ayant pour but d’initier l’AP, d’établir des objectifs et d’outiller les adultes atteints de DT1 quant à la gestion de la glycémie à l’AP. Bien que n’ayant pas permis d’augmenter la dépense énergétique, le programme a permis un maintien du niveau d’AP et une amélioration de la condition cardio-respiratoire et de la pression artérielle. À la fin du programme, une plus grande proportion de patients connaissait la pharmacocinétique de l’insuline et une plus grande variété de méthodes pour contrer l’hypoglycémie associée à l’AP était utilisée. En conclusion, le diabète de type 1 engendre des défis quotidiens particuliers. D’une part, le calcul des glucides est une tâche complexe et son imprécision est associée aux fluctuations glycémiques quotidiennes. D’autre part, l’adoption d’un mode de vie actif, qui est associée à un meilleur profil de composition corporelle, est limitée par la crainte des hypoglycémies. Le programme PEP-1 offre un support pour intégrer l’AP dans les habitudes de vie des adultes avec un DT1 et ainsi améliorer certains facteurs de risque cardio-vasculaire.

Hypoglycémie nocturne et habitudes alimentaires en soirée chez l'adulte atteint de diabète de type 1

L’hypoglycémie est une barrière au traitement du diabète de type 1 (DbT1). La collation au coucher est recommandée pour prévenir l’hypoglycémie nocturne (HN), mais son efficacité n’est pas démontrée. Objectif : Déterminer si une prise alimentaire en soirée est associée à la survenue d’HN. Étude observationnelle : 100 DbT1 ont porté un lecteur de glucose en continu et complété un journal alimentaire pendant 72 heures. L’HN est survenue durant 28 % des nuits. Une prise alimentaire en soirée n’était pas associée à l’HN. Toutefois, dans un modèle ajusté, l’apport en glucides en soirée était positivement associé aux HN (avec injection d’insuline rapide) et l’apport en protéines inversement associé aux HN (sans injection d’insuline rapide). Manger en soirée ne semble pas associé à moins d’HN. Des études contrôlées sont nécessaires pour comprendre l’effet de la collation au coucher sur le contrôle glycémique et le rôle de l’insuline rapide injectée en soirée.

L'accélération de la rigidité vasculaire associée au diabète de type 1 : implication de la protéine Gla de la matrice

L'hypertension systolique isolée (HSI), amenée par une augmentation de la rigidité vasculaire, est la forme d'hypertension la plus fréquente chez les personnes âgées de plus de 60 ans. L'augmentation de la rigidité vasculaire, causée en partie par la calcification aortique médiale, est accélérée de 15 ans chez les diabétiques. Il est suggéré que la calcification aortique serait responsable de la résistance aux agents antihypertenseurs chez les patients souffrant d'HSI, d'où la nécessité de développer de nouvelles stratégies thérapeutiques ciblant la calcification artérielle. La protéine Gla de la matrice (MGP) est une protéine anti-calcifiante dépendante de la vitamine K, qui doit être γ-carboxylée pour être active. Deux enzymes sont responsables de la γ-carboxylation, soit la γ-glutamyl-carboxylase et la vitamine K époxyde réductase (VKOR). Plusieurs études récentes ont indiqué que la calcification vasculaire semblait être associée à une réduction de la γ-carboxylation de la MGP, et à un déficit en vitamine K. La modulation de l'expression et/ou de l'activité de la γ-carboxylase et de la VKOR et l'impact de cette modulation sur la γ-carboxylation de la MGP en présence de diabète n'est pas connue. L'objectif principal de cette thèse était de déterminer les mécanismes impliqués dans l'accélération de la rigidité artérielle causée par la calcification des gros troncs artériels dans le diabète. Nous avons ainsi confirmé, dans un modèle animal de rigidité artérielle en présence de diabète de type 1, que la γ-carboxylation de la MGP était bel et bien altérée au niveau aortique. En fait, nous avons démontré que la quantité de MGP active (i.e. MGP γ-carboxylée, cMGP) au sein de la paroi vasculaire est diminuée significativement. Parallèlement, l'expression de la γ-carboxylase était diminuée de façon importante, alors que ni l'expression ni l'activité de la VKOR n'étaient modifiées. La diminution de l'expression de la γ-carboxylase a pu être reproduite dans un modèle ex vivo d'hyperglycémie. À l'aide de ce modèle, nous avons démontré que la supplémentation en vitamine K dans le milieu de culture prévenait la diminution de l'expression de la γ-carboxylase, alors que les animaux diabétiques de notre modèle in vivo avaient des concentrations plasmatiques de vitamine K pratiquement triplées. D'autre part, l'étude des voies de signalisation impliquées a révélé que la voie PKCβ pourrait être responsable de l'altération de la γ-carboxylase. Ces résultats génèrent de nouvelles pistes de réflexion et de nouvelles idées de recherche. Par exemple, il serait important de vérifier l'effet de la supplémentation en vitamine K dans le modèle animal de rigidité artérielle en présence de diabète pour évaluer l'effet sur la γ-carboxylation de la MGP et par le fait même, sur la calcification vasculaire. De plus, l'évaluation de l'effet de l'administration de molécules ciblant la voie PKC chez ce même modèle animal permettrait de déterminer leur impact sur le développement de la calcification vasculaire et d'évaluer leur potentiel thérapeutique. Selon les résultats de ces études, de nouvelles options pourraient alors être à notre disposition pour prévenir ou traiter la calcification artérielle médiale associée au diabète, ce qui aurait pour effet de ralentir le développement de la rigidité artérielle et d'ainsi diminuer le risque cardiovasculaire associé à l'HSI.

Risque cardiométabolique et habitudes de vie des adultes atteints de diabète de type 1

Les patients atteints de diabète de type 1 (DbT1) présentent un risque accru de maladies cardiovasculaires. De plus, sous l’influence sociétale et iatrogénique, leur profil de risque cardiométabolique a défavorablement évolué au cours des dernières décennies. Cette population aurait aussi davantage de barrières à l’adoption d’un mode de vie sain. L’objectif de ce mémoire visait à explorer le mode de vie des adultes DbT1 et sa relation avec les facteurs de risque cardiométabolique. Une étude transversale observationnelle menée auprès de 124 adultes DbT1 a permis d’obtenir une caractérisation de leur profil cardiométabolique et de leurs habitudes de vie. Les résultats démontrent que la majorité des adultes atteints de DbT1 n'adoptent pas les saines habitudes de vie recommandées (bonne qualité alimentaire, pratique régulière d’activité physique, non fumeur) et que ceux-ci présentent un profil cardiométabolique altéré comparativement aux adultes DbT1 qui les adoptent. De plus, il y aurait une relation proportionnelle entre l’adoption d’un plus grand nombre de saines habitudes de vie et l’amélioration du profil cardiométabolique. Des études d’interventions ciblant les patients DbT1 et visant à améliorer ces trois grandes composantes des habitudes de vie sont nécessaires.

Le rôle du récepteur B1 des kinines dans l'insulite et dans les complications du diabète de type 1 dans un modèle de choc spectique

Les kinines sont des peptides vasoactifs et des neuromédiateurs centraux impliqués dans le contrôle cardiovasculaire, la douleur et l’inflammation. Leurs actions sont relayées par deux types de récepteurs couplés aux protéines G : le récepteur B2 (RB2), constitutif, et le récepteur B1 (RB1), inductible en présence de lésions tissulaires, de cytokines pro-inflammatoires, d’endotoxines bactériennes et dans certaines pathologies tel que le diabète. Le diabète sucré augmente à l’échelle mondiale et son étiologie est complexe; il aggrave les infections sévères et augmente la mortalité par hyperbactériémie résistante à un contrôle thérapeutique et une prise en charge en soins intensifs. Les décès surviennent dans la grande majorité des cas à la suite de l'apparition d'une coagulation intra- vasculaire disséminée (CIVD). Ce projet a pour but d’étudier le rôle du RB1 dans la CIVD dans un modèle de diabète de type 1 induit par la streptozotocine (STZ) (Article 1) et dans l’insulite (Article 2). La CIVD est produite par l’injection de lipopolysaccharide (LPS, 2 mg/kg, i.p.), 4 jours après le traitement à la STZ (65 mg/kg, i.p.). Dans le premier article, nous avons montré une augmentation significative de l'œdème et de la perméabilité vasculaire par le bleu d’Évans dans le rein, le poumon, le coeur et le foie chez les rats traités au LPS et/ou à la STZ, une situation qui favorise une hémoconcentration et le développement d'un état d'hypercoagulabilité. Nous avons aussi montré la présence d'indices de thrombus et de lésions tissulaires dans l'étude histologique ainsi qu’une augmentation de l'expression du RB1 dans le coeur, le rein et les plaquettes sanguines. Un traitement avec l’antagoniste du RB1, le SSR240612, a corrigé l’apparition de ces anomalies et a rendu normale la glycémie chez les rats STZ et l’hyperthermie induite par le LPS. De même, le SSR240612 a nettement amélioré la survie des animaux. Les bénéfices du SSR240612 ont été reproduits par l’inhibition de la iNOS avec le 1400W et de la COX-2 avec l’acide niflumique, suggérant que les médiateurs de ces enzymes pro-inflammatoires agissent en aval du RB1.Dans le deuxième article, le rat STZ est traité du jour 4 au jour 7 avec le SSR240612 (10 mg/kg/jr per os). Cet antagoniste du RB1 bloque l’infiltration du pancréas par les macrophages et les lymphocytes TCD4+ qui sont porteurs du RB1. L’antagoniste prévient aussi l’augmentation de l’expression de la iNOS, du TNF-α, du RB1 et du TRPV1 dans le pancréas des rats diabétiques. Le traitement avec l’antagoniste du RB1 a limité la perte des cellules β des îlots de Langerhans et a corrigé l’hypoinsulinémie et l’hyperglycémie. Ces deux études mettent en lumière un rôle important du RB1 dans la létalité associée au choc septique, à la thrombose et à l’insulite. Par conséquent, le RB1 représente une cible thérapeutique prometteuse dans le traitement du diabète et de ses complications.

Description de l’évolution du profil socio-cognitif et clinique d’une cohorte d’adolescents diabétiques de type 1 ayant suivi un programme d’éducation thérapeutique

Thèse réalisée en cotutelle entre Aix-Marseille Université et l'Université de Montréal

Prediction of postprandial blood glucose under intra-patient variability and uncertainty and its use in the design of insulin dosing strategies for type 1 diabetic patients

In this thesis I propose a novel method to estimate the dose and injection-to-meal time for low-risk intensive insulin therapy. This dosage-aid system uses an optimization algorithm to determine the insulin dose and injection-to-meal time that minimizes the risk of postprandial hyper- and hypoglycaemia in type 1 diabetic patients. To this end, the algorithm applies a methodology that quantifies the risk of experiencing different grades of hypo- or hyperglycaemia in the postprandial state induced by insulin therapy according to an individual patient’s parameters. This methodology is based on modal interval analysis (MIA). Applying MIA, the postprandial glucose level is predicted with consideration of intra-patient variability and other sources of uncertainty. A worst-case approach is then used to calculate the risk index. In this way, a safer prediction of possible hyper- and hypoglycaemic episodes induced by the insulin therapy tested can be calculated in terms of these uncertainties.

Differential coronary resistance microvessel remodeling between type 1 and type 2 diabetic mice: Impact of exercise training

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Glucose homeostasis in type 1 diabetic rats after acute physical activity

Physical activity is considered an extremely effective therapy in cases of type 1 diabetes (DM-1), as it promotes glucose uptake independent of insulin action. However, there are few studies on the effect of a single session of exercise on glucose uptake in DM-1 (i.e., in the absence of insulin). Therefore, the purpose of this study was to assess the effect of a single exercise session on glucose homeostasis in DM-1 rats. For this purpose, 30 male rats were divided into three groups: sedentary control (SC), sedentary diabetic (SD), and exercise diabetic (ED). DM was induced by administration of alloxan and identified by the value of fasting glucose. The physical activity consisted of a single swimming session at the anaerobic threshold intensity for diabetic rats (3.5% body weight overload) for 30 min. The oral glucose tolerance test (OGTT) was performed immediately after the physical activity. The animals were sacrificed 48 hr after the OGTT, and samples were taken from the blood, liver, gastrocnemius, and mesenteric and subcutaneous adipose tissue. We observed that DM caused significant reduction in body weight. A single session of physical activity did not modify the response to the OGTT or glucose. However, it resulted in increased HDL cholesterol and hepatic glycogen content. These results suggest that, despite not having an effect on glucose homeostasis, acute physical activity performed at anaerobic threshold intensity leads to beneficial changes in the context of type 1 diabetes.

Metabolic control of type 1 diabetic patients followed at the University Children's Hospital in Berne: Have we reached the goal?

In type 1 diabetes (T1DM), a good metabolic control is important to reduce and/or postpone complications. Guidelines regarding how to achieve this goal are published by the American Diabetes Association (ADA) and the International Society of Paediatric and Adolescence Diabetes (ISPAD). The aims of this study were to determine the current level of metabolic control in T1DM patients on different treatment regimens, followed at the diabetes outpatient unit of the University Children's Hospital Bern, Switzerland, and to compare it with both the reported data from ten years ago (1998) and with the current guidelines of the ADA and ISPAD.

Fetal haemoglobin levels in adult type 1 (insulin-dependent) diabetic patients

Glycated haemoglobin levels (HbA1 and HbA1c) are established parameters of long-term glycaemic control in diabetic patients. Depending on the method used, fetal haemoglobin interferes with the assays for glycated haemoglobin. If present in high amounts, fetal haemoglobin may lead to overestimation of glycated haemoglobin levels, and therefore, of average blood glucose concentration in diabetic patients. Glycated (HbA1c) and fetal haemoglobin levels were measured by high pressure liquid chromatography in 60 (30 female) adult Type 1 (insulin-dependent) diabetic patients of Swiss descent, and were compared with levels obtained from 60 normal, non-diabetic control subjects matched for age and sex. Fetal haemoglobin levels were significantly higher in the diabetic patients (0.6 +/- 0.1%, mean +/- SEM; range: 0-3.6%) than in the control subjects (0.4 +/- 0.1%, p < 0.001). Elevated fetal haemoglobin levels (> or = 0.6%) were found in 23 of 60 diabetic patients (38%) compared to 9 of 60 control subjects (15%; chi 2 = 8.35, p < 0.01). In addition, fetal haemoglobin levels in diabetic patients are weakly correlated with glycated haemoglobin (HbA1c) (r = 0.38, p < 0.01). Fetal haemoglobin results were confirmed with the alkali denaturation procedure, and by immunocytochemistry using a polyclonal rabbit anti-fetal haemoglobin antibody. A significant proportion of adult patients with Type 1 diabetes has elevated fetal haemoglobin levels. In certain patients this may lead to a substantial over-estimation of glycated haemoglobin levels, and consequently of estimated, average blood glucose levels. The reason for this increased prevalence of elevated fetal haemoglobin remains unclear, but it may be associated with poor glycaemic control.

Prevalence of cholecystolithiasis and its management among kidney/pancreas-transplanted type 1 (insulin-dependent) diabetic patients

BACKGROUND: Simultaneous pancreas/kidney transplantation (SPK) should be the procedure of choice for (pre)uremic patients with type 1 diabetes. All standard immunosuppressive protocols for SPK include a calcineurin-inhibitor. Both calcineurin inhibitors, cyclosporine (CyA) and probably tacrolimus (FK506) too, are associated with the occurrence of cholelithiasis due to their metabolic side effects. PATIENTS AND METHODS: We evaluated the prevalence of cholelithiasis in 83 kidney/pancreas transplanted type I-diabetic patients (46 males, 37 females, mean age 42.8 +/- 7.5 years) by conventional B-mode ultrasound 5 years after transplantation. 56 patients received CyA (group 1) and 27 received tacrolimus (group 2) as first-line-immunosuppressive drug. Additional immunosuppression consisted of steroids, azathioprine or mycophenolate mofetil. Additionally, laboratory analyses of cholestasis parameters (gamma-GT and alcalic phosphatasis) were performed. RESULTS: In total, 23 patients (28%) revealed gallstones and 52 patients (62%) revealed a completely normal gallbladder. In eight patients (10%) a cholecystectomy was performed before or during transplantation because of already known gallstones. No concrements in the biliary ducts (choledocholithiasis) could be detected. In group 2 the number of patients with gallstones was slightly lower (22%) compared with group 1 patients (30%), but without statistical significance. - Cholestasis parameters were not increased and HbA1c values were normal in both groups of patients. CONCLUSION: The prevalence of biliary disease in kidney/pancreas transplanted type I-diabetic patients with 28% is increased in comparison to the general population (10-15%). Lithogenicity under tacrolimus seems to be lower as under cyclosporine based immunosuppressive drug treatment. We recommend regular sonographical examinations to detect an acute or chronic cholecystis as early as possible, which may develop occultly in these patients.