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基于脂肪酸燃烧的测定胰岛素抵抗性的方法及用于该方法的组合物

摘要

本发明提供一种测定受试者的胰岛素抵抗性的方法、以及适用于该方法的组合物。所述方法为下述测定受试者的胰岛素抵抗性的方法,即,使用用于测定胰岛素抵抗性的组合物,实施下述工序(a)及(b),所述组合物以经至少一个同位素C标记的碳原子数为12~38的脂肪酸作为有效成分,所述脂肪酸在机体内被转化为标记二氧化碳而被排出至呼出气中,工序(a)为将上述组合物施予至受试者并采集呼出气,工序(b)为求出呼出气中含有的标记CO

著录项

  • 公开/公告号CN105051533A

    专利类型发明专利

  • 公开/公告日2015-11-11

    原文格式PDF

  • 申请/专利权人 大塚制药株式会社;

    申请/专利号CN201480016082.7

  • 申请日2014-03-13

  • 分类号G01N33/497;A61B5/08;G01N33/50;

  • 代理机构北京市金杜律师事务所;

  • 代理人杨宏军

  • 地址 日本东京都

  • 入库时间 2023-12-18 12:11:39

法律信息

  • 法律状态公告日

    法律状态信息

    法律状态

  • 2023-03-03

    未缴年费专利权终止 IPC(主分类):G01N33/497 专利号:ZL2014800160827 申请日:20140313 授权公告日:20190326

    专利权的终止

  • 2019-03-26

    授权

    授权

  • 2016-03-09

    实质审查的生效 IPC(主分类):G01N33/497 申请日:20140313

    实质审查的生效

  • 2015-11-11

    公开

    公开

说明书

技术领域

本发明涉及测定受试者有无胰岛素抵抗性的方法、以及适用于 该方法的组合物。具体而言,本发明涉及基于受试者的脂肪酸燃烧 而利用13C等标记C-呼气试验来测定及监测该受试者有无胰岛素抵 抗性的方法、以及适用于该方法的组合物。需要说明的是,上述“测 定受试者有无胰岛素抵抗性的方法”包含辨别高胰岛素血症受试者 是否为胰岛素抵抗性的方法。前者的情况可判断为“为胰岛素抵抗 性”,后者的情况可判断为“不伴有胰岛素抵抗性的高胰岛素血症 (下文中也称为“非胰岛素抵抗性/高胰岛素血症”)”。

本发明还涉及利用标记C-呼气试验来测定受试者的糖/脂肪酸 燃烧比(combustionratio)的方法、以及适用于该方法的组合物。

背景技术

通常,糖耐量异常是指空腹时的血糖值低于110mg/dl~126mg/dl 或口服葡萄糖负荷试验中的2小时值为140mg/dl~199mg/dl的状态, 也被称为临界性糖尿病(borderlinediabetes)。临界性糖尿病患者尽 管血糖值不正常,但也并非糖尿病,然而若置之不理则成为糖尿病 的可能性较高,因此也被称作糖尿病预备军。此外,已知动脉硬化 将从该阶段发展。因此,从预防医学的观点考虑,将该阶段的对象 患者筛选出来也是重要的。

另一方面,对于糖尿病的诊断,通常首先利用尿糖检查或空腹 时的血糖值检查进行初筛,在上述检查为阳性的情况下,进行葡萄 糖负荷试验,从而确诊。近来,有时也在使用葡萄糖的糖负荷试验 之前检查血中的HbAlC、果糖胺。

但是,使用葡萄糖的糖负荷试验不仅已被指出存在因摄取大量 葡萄糖而导致副作用的问题,而且由于需要对受试者进行历经数小 时的约束并反复进行采血,所以受试者的身体负担大,现实中只能 对有限的对象患者实施该试验。此外,HbAlC、果糖胺的结果直到下 次就医时才能知晓,故存在快速性不足的缺点。就作为其前阶段试 验的尿糖检查、空腹时血糖值检查等方法而言,由于许多糖尿病患 者的尿糖呈阴性,血糖值显示为正常值,因此也经常漏诊糖尿病患 者,其灵敏度低已成为问题。因此,通过这样的被用于糖尿病诊断 的现有方法,无法判定至糖尿病虽未发作但为糖尿病前阶段的状态, 例如临界性糖尿病、还尚未达到临界性糖尿病的状态(胰岛素抵抗 性的状态及不伴有胰岛素抵抗性的高胰岛素血症的状态)。

近来,作为糖尿病的诊断方法之一,提出了如下方法:静脉内 施予用13C标记过的乙酸、油酸或棕榈酸,利用呼气试验测定呼出气 CO2中的13C浓度的增加率,由此来诊断胰岛素分泌不足型糖尿病(专 利文献1)。但是,通过上述方法是否能够诊断出还尚未达到临界性 糖尿病的状态(胰岛素抵抗性的状态及不伴有胰岛素抵抗性的高胰 岛素血症的状态)是不明确的。

此外,作为呈现胰岛素抵抗性的基础疾病,可举出肝疾病。尤 其是肝硬化患者在营养学上为蛋白质·能量营养不良(PEM, protein-energymalnutrition)的代表病态,在相当大比例的肝硬化患 者中并存有胰岛素抵抗性,对于胰岛素抵抗性的并存与肝癌的相关 性也已有报道。然而,诊断肝硬化患者中并存的胰岛素抵抗性的方 法尚未确立,要诊断PEM的程度时,存在间接热量计那样的检测糖 类与脂质的燃烧比例的方法。糖类与脂质的燃烧比例可以以呼吸商 (respiratoryquotient)的形式算出,已有报道称,当由于糖类的燃 烧下降/脂肪的燃烧亢进而导致呼吸商降低为0.85以下时,肝硬化、 肝癌的预后恶化。此外,还报道了随着肝硬化的严重程度的进展, 明显观察到了呼吸商的下降(以上,非专利文献1)。也就是说,通 过测定糖类与脂质的燃烧比例,能够判断肝硬化、肝癌等的严重程 度和预后。但是,认为计算呼吸商的现有方法缺乏实用性,不能简 易地客观获知营养状态。

另一方面,提出了将所谓的标记C-呼气试验(施予用13C标记 过的葡萄糖,测定以二氧化碳的形式排出至呼出气中的13CO2)应用 在糖尿病的诊断中(参见专利文献2~4)。具体而言,专利文献2 中记载了如下方法:使用将特定位置的碳用13C取代的葡萄糖进行呼 气试验,测定排出至呼出气中的13CO2浓度的增加率,由此来诊断有 无糖尿病及糖尿病的病型(I型糖尿病、II型糖尿病)。此外,专利 文献3及4中记载了下述内容:与专利文献2同样地使用经13C标记 过的葡萄糖进行呼气试验,可以以呼出气中的13C与12C之比 (13C/12C,其是根据排出至呼出气中的13CO2浓度算出的)是比健康 受试者低的值为指标来诊断糖尿病患者、胰岛素抵抗患者。

但是,无论哪一文献中均未记载或暗示通过将使用葡萄糖的标 记C-呼气试验与使用脂肪酸的标记C-呼气试验组合,能够高精度地 检测糖类与脂质的燃烧比例来代替呼吸商。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开平11-124343号公报

专利文献2:日本特开平10-67689号公报

专利文献3:日本特表2002-513911号公报

专利文献4:日本特开2008-292506号公报

非专利文献

非专利文献1:营养-评价与治疗,vol.29,No.1,37-40页

发明内容

本发明的目的在于提供一种通过使用了被同位素标记过的碳原 子数为12~38的脂肪酸的标记C-呼气试验来高精度且快速地检测受 试者的胰岛素抵抗性的方法。此外,本发明的目的在于提供一种用 于测定胰岛素抵抗性的组合物,以用于上述方法。

此外,本发明的目的在于提供一种通过将使用了被同位素标记 过的葡萄糖的标记C-呼气试验的结果或血糖值与使用了被同位素标 记过的碳原子数为12~38的脂肪酸的标记C-呼气试验的结果组合来 高精度地检测受试者的糖/脂肪酸燃烧比及胰岛素抵抗性的方法。

为了解决上述课题,本申请的发明人反复进行了锐意研究,结 果发现:根据经口施予用同位素标记过的碳原子数为12~38的脂肪 酸后被排出至呼出气中的同位素标记二氧化碳(CO2)的量、及由该 量算出的呼出气中含有的二氧化碳的存在比例(标记CO2量相对于 未标记CO2量或相对于CO2总量的比例),能够高精度且快速地测定 受试者的胰岛素抵抗性。此外,本申请的发明人发现,根据上述受 试者的结果,能够判定该受试者是否为胰岛素抵抗性、或是否为不 伴有胰岛素抵抗性的高胰岛素血症。

此外,本申请的发明人已确认到:通过将从使用经同位素标记 过的葡萄糖的呼气试验获得的结果或血糖值与从使用经同位素标记 过的碳原子数为12~38的脂肪酸的呼气试验获得的结果组合,能够 高精度地测定受试者的糖/脂肪酸燃烧比,并且,根据该糖/脂肪酸燃 烧比也能够高精度地测定受试者的胰岛素抵抗性。

本发明是基于上述发现而完成的,包括下述方案。

(1)测定胰岛素抵抗性的方法

(1-1)测定受试者的胰岛素抵抗性的方法,包括下述工序(a) 及(b):

工序(a),将组合物静脉内施予至受试者并采集呼出气,所述 组合物以经至少一个同位素C标记的碳原子数为12~38的脂肪酸或 其盐作为有效成分,所述脂肪酸或其盐在机体内被转化为标记二氧 化碳而被排出至呼出气中;以及

工序(b),求出呼出气中含有的标记CO2量相对于未标记CO2量或相对于CO2总量的比例。

需要说明的是,该工序(b)可以像下文所述那样通过求出例如 Δ%13C(13C浓度变化量:atom%)或Δ13C值(δ13C值变化量:‰) 来进行。

(1-2)如(1-1)所述的测定胰岛素抵抗性的方法,还包括下 述工序(c):

工序(c),将工序(b)中得到的受试者的“呼出气中含有的 标记CO2量相对于未标记CO2量或相对于CO2总量的比例”(受试 者值)与从健康受试者得到的“呼出气中含有的标记CO2量相对于 未标记CO2量或相对于CO2总量的比例”(对照值)进行比较,受 试者值高于对照值时,将该受试者确定为胰岛素敏感性下降(胰岛 素抵抗性),受试者值等于或低于对照值时,将该受试者确定为胰 岛素敏感性正常或未下降。

(1-3)如(1-1)所述的测定胰岛素抵抗性的方法,其中,受 试者为高胰岛素血症患者,所述方法还包括下述工序(d):

工序(d),将工序(b)中得到的受试者的“呼出气中含有的 标记CO2量相对于未标记CO2量或相对于CO2总量的比例”(受试 者值)与从健康受试者得到的“呼出气中含有的标记CO2量相对于 未标记CO2量或相对于CO2总量的比例”(对照值)进行比较,受 试者值低于对照值时,将该受试者确定为胰岛素敏感性正常或未下 降的“非胰岛素抵抗性的高胰岛素血症”。

(1-4)如(1-1)所述的测定胰岛素抵抗性的方法,其中,受 试者为高胰岛素血症患者,所述方法还包括下述工序(e):

工序(e),将工序(b)中得到的受试者的“呼出气中含有的 标记CO2量相对于未标记CO2量或相对于CO2总量的比例”(受试 者值)与从健康受试者得到的“呼出气中含有的标记CO2量相对于 未标记CO2量或相对于CO2总量的比例”(对照值)进行比较,受 试者值高于对照值时,将该受试者确定为胰岛素敏感性下降,换言 之,确定为“胰岛素抵抗性”或“胰岛素抵抗性的高胰岛素血症”; 受试者值低于对照值时,将该受试者确定为胰岛素敏感性正常或未 下降,换言之,确定为“非胰岛素抵抗性的高胰岛素血症”。

(1-5)如(1-1)~(1-4)中任一项所述的测定胰岛素抵抗性 的方法,其中,上述同位素为13C。

(1-6)如(1-1)~(1-5)中任一项所述的测定胰岛素抵抗性 的方法,其中,碳原子数为12~38的脂肪酸是碳原子数为12~28的 中链、长链或极长链的脂肪酸。

(1-7)如(1-1)~(1-6)中任一项所述的测定胰岛素抵抗性 的方法,其中,碳原子数为12~38的脂肪酸是选自由月桂酸、肉豆 蔻酸、十五烷酸、硬脂酸、油酸及棕榈酸组成的组中的至少1种。

(1-8)如(1-1)~(1-7)中任一项所述的测定胰岛素抵抗性 的方法,其中,经至少一个同位素C标记的碳原子数为12~38的脂 肪酸是1位的碳被13C标记的1-13C-棕榈酸、1-13C-硬脂酸或1-13C- 油酸。

(1-9)如(1-1)~(1-8)中任一项所述的测定胰岛素抵抗性的方 法,其特征在于,针对处于非禁食状态的受试者实施工序(a)。

(1-10)如(1-1)~(1-9)中任一项所述的测定胰岛素抵抗性的 方法,所述方法是检测高胰岛素血症受试者有无胰岛素抵抗性的方 法。

(1-11)如(1-1)~(1-10)中任一项所述的测定胰岛素抵抗性的 方法,其中,受试者处于选自由临界性糖尿病、II型糖尿病、及肝 疾病(肝硬化、NASH、NAFLD)组成的组中的至少1种状态。

(2)糖/脂肪酸燃烧比的测定方法

(2-1)测定受试者体内的糖/脂肪酸燃烧比(combustionratio) 的方法,所述方法中,将针对受试者利用包括下述工序(i)及(ii) 的糖代谢能力测定方法得到的[Δ标记C(‰)-到呼出气采集时间t 为止的曲线下面积](以下称为“AUCt[标记C-葡萄糖]”)除以利用 上述(1-1)~(1-11)中任一项所述的测定胰岛素抵抗性的方法得到 的[Δ标记C(‰)-到呼出气采集时间t为止的曲线下面积](以下 称为“AUCt[标记C-脂肪酸]”)而得的值(AUCt[标记C-葡萄 糖]/AUCt[标记C-脂肪酸])作为指标,

工序(i),将组合物静脉内施予至受试者并采集呼出气,所述 组合物以经至少一个同位素C标记的葡萄糖作为有效成分,所述葡 萄糖在机体内被转化为标记二氧化碳而被排出至呼出气中;以及

工序(ii),求出呼出气中含有的标记CO2量相对于未标记CO2量或相对于CO2总量的比例。

(2-2)测定受试者体内的糖/脂肪酸燃烧比的方法,所述方法 中,将受试者的血糖值的倒数(1/血糖值)除以利用上述(1-1)~ (1-11)中任一项所述的测定胰岛素抵抗性的方法得到的[Δ标记C (‰)-到呼出气采集时间t为止的曲线下面积](以下称为“AUCt[标 记C-脂肪酸]”)而得的值([1/血糖值]/AUCt[标记C-脂肪酸])作为 指标。

(2-3)测定受试者体内的糖/脂肪酸燃烧比的方法,所述方法 中,根据受试者的血糖值的倒数(1/血糖值)除以利用上述(1-1)~ (1-11)中任一项所述的测定胰岛素抵抗性的方法得到的Δ标记C (‰)的Ct[标记C-脂肪酸](t=1-30min)而得的值([1/血糖值]/Ct[标 记C-脂肪酸](t=1-30min))来测定受试者体内的糖/脂肪酸燃烧 比。

(2-4)如(2-1)~(2-3)中任一项所述的测定糖/脂肪酸燃烧 比的方法,其中,受试者处于禁食状态或处于非禁食状态。

(3)用于测定胰岛素抵抗性的组合物

(3-1)用于测定胰岛素抵抗性的具有注射施予形态的组合物, 所述组合物以经至少一个同位素C标记的碳原子数为12~38的脂肪 酸或其盐作为有效成分,所述脂肪酸或其盐在机体内被转化为标记 二氧化碳而被排出至呼出气中。

(3-2)如(3-1)所述的用于测定胰岛素抵抗性的组合物,其 中,上述同位素为13C。

(3-3)如(3-1)或(3-2)所述的用于测定胰岛素抵抗性的组 合物,其中,碳原子数为12~38的脂肪酸是碳原子数为12~18的饱 和脂肪酸或碳原子数为18的不饱和脂肪酸。

(3-4)如(3-1)~(3-3)中任一项所述的用于测定胰岛素抵 抗性的组合物,其中,碳原子数为12~38的脂肪酸是选自由月桂酸、 肉豆蔻酸、十五烷酸、硬脂酸、油酸及棕榈酸组成的组中的至少1 种,。

(3-5)如(3-1)~(3-4)中任一项所述的用于测定胰岛素抵 抗性的组合物,其中,经至少一个同位素C标记的碳原子数为12~38 的脂肪酸是1位的碳被13C标记的1-13C-棕榈酸、1-13C-硬脂酸或 1-13C-油酸。

(4)标记C-脂肪酸的应用

(4-1)以经至少一个同位素C标记的碳原子数为12~38的脂 肪酸作为有效成分的具有注射施予形态的组合物在用于测定胰岛素 抵抗性的呼气试验中的应用,所述脂肪酸在机体内被转化为标记二 氧化碳而被排出至呼出气中。

(4-2)如(4-1)所述的应用,其中,上述组合物为上述(3-1) ~(3-5)中任一项所述的用于测定胰岛素抵抗性的组合物。

(4-3)以经至少一个同位素C标记的碳原子数为12~38的脂 肪酸作为有效成分的具有注射施予形态的组合物在用于测定糖/脂肪 酸燃烧比的呼气试验中的应用,所述脂肪酸在机体内被转化为标记 二氧化碳而被排出至呼出气中。

(4-4)如(4-3)所述的应用,其中,上述组合物为上述(3-1) ~(3-5)中任一项所述的用于测定糖耐量的组合物。

根据本发明的方法,能够高精度且快速地测定评价受试者的胰 岛素抵抗性。通过在非禁食条件下实施本发明的方法,能够更进一 步提高精度及快速性。根据本发明的方法,能够在60分钟以内、优 选为30分钟以内、更优选为15分钟以内的短时间内测定评价受试 者对胰岛素的敏感性的下降(胰岛素抵抗性)。因此,根据本发明 的方法,不需要长时间约束受试者,能够不给受试者施加身体或精 神上的负担地测定受试者的胰岛素抵抗性。

此外,根据本发明的方法,能够测定高胰岛素血症的受试者有 无胰岛素抵抗性,能够辨别胰岛素抵抗性的高胰岛素血症及非胰岛 素抵抗性的高胰岛素血症。需要说明的是,非胰岛素抵抗性的高胰 岛素血症是胰岛素抵抗性(对胰岛素的敏感性下降)的前阶段,对 于被判定为非胰岛素抵抗性的高胰岛素血症的受试者而言,可通过 运动、饮食疗法来预防发展为胰岛素抵抗性。

此外,根据本发明,不仅能够测定临界性糖尿病、II型糖尿病 等高胰岛素血症的患者的胰岛素抵抗性,而且也能够测定肝疾病(肝 硬化、NASH[非酒精性脂肪肝炎]、NAFLD[非酒精性脂肪肝病]等) 患者的胰岛素抵抗性。

此外,通过将使用了用同位素标记过的碳原子数为12~38的脂 肪酸的呼气试验与使用经同位素标记过的葡萄糖的呼气试验并用, 能够测定受试者的糖/脂肪酸燃烧比。根据该方法,能够代替呼吸商 且比呼吸商更灵敏地测定受试者将糖类和脂肪酸中的哪一个用作能 量来源。此外,根据通过本发明的方法得到的“糖/脂肪酸燃烧比” 也能够高精度地评价受试者的胰岛素抵抗性。

附图说明

[图1]表示向禁食过的Zucker系大鼠经口施予(po)(―◇―) 或静脉注射(iv)(―■―)1-13C-棕榈酸钠溶液后测得的呼出气中的 △13C(‰)的推移。纵轴表示呼出气中的△13C(‰),横轴表示施 予1-13C-棕榈酸钠后的各测定时间(t分钟)(实验例1)。

[图2]表示向禁食或非禁食状态的ZDF系大鼠(Lean及Fatty) 静脉注射U-13C-葡萄糖溶液后测得的呼出气中的△13C(‰)的推移。 (A)表示Lean大鼠(禁食:―◆―,非禁食:―◇―)的结果, (B)表示Fatty大鼠(禁食:―■―,非禁食:―□―)的结果。纵 轴表示呼出气中的△13C(‰),横轴表示施予U-13C-葡萄糖溶液后 的呼出气采集时间(t分钟)(实验例2)。

[图3]表示向禁食或非禁食状态的ZDF系大鼠(Lean及Fatty) 静脉注射1-13C-乙酸钠溶液后测得的呼出气中的△13C(‰)的推移。 (A)表示Lean大鼠(禁食:―◆―,非禁食:―◇―)的结果, (B)表示Fatty大鼠(禁食:―■―,非禁食:―□―)的结果。纵 轴表示呼出气中的△13C(‰),横轴表示施予1-13C-乙酸钠溶液后 的呼出气采集时间(t分钟)(实验例2)。

[图4]表示向禁食或非禁食状态的ZDF系大鼠(Lean及Fatty) 静脉注射1-13C-辛酸钠溶液后测得的呼出气中的△13C(‰)的推移。 (A)表示Lean大鼠(禁食:―◆―,非禁食:―◇―)的结果, (B)表示Fatty大鼠(禁食:―■―,非禁食:―□―)的结果。纵 轴表示呼出气中的△13C(‰),横轴表示施予1-13C-辛酸钠溶液后 的呼出气采集时间(t分钟)(实验例2)。

[图5]表示向禁食或非禁食状态的ZDF系大鼠(Lean及Fatty) 静脉注射1-13C-月桂酸溶液后测得的呼出气中的△13C(‰)的推移。 (A)表示Lean大鼠(禁食:―◆―,非禁食:―◇―)的结果, (B)表示Fatty大鼠(禁食:―■―,非禁食:―□―)的结果。纵 轴表示呼出气中的△13C(‰),横轴表示施予1-13C-月桂酸溶液后 的呼出气采集时间(t分钟)(实验例2)。

[图6]表示向禁食或非禁食状态的ZDF系大鼠(Lean及Fatty) 静脉注射1-13C-棕榈酸钠溶液后测得的呼出气中的△13C(‰)的推 移。(A)表示Lean大鼠(禁食:―◆―,非禁食:―◇―)的结 果,(B)表示Fatty大鼠(禁食:―■―,非禁食:―□―)的结果。 纵轴表示呼出气中的△13C(‰),横轴表示施予1-13C-棕榈酸钠溶 液后的呼出气采集时间(t分钟)(实验例2)。

[图7]表示向禁食或非禁食状态的ZDF系大鼠(Lean及Fatty) 静脉注射1-13C-油酸溶液后测得的呼出气中的△13C(‰)的推移。 (A)表示Lean大鼠(禁食:―◆―,非禁食:―◇―)的结果, (B)表示Fatty大鼠(禁食:―■―,非禁食:―□―)的结果。纵 轴表示呼出气中的△13C(‰),横轴表示施予1-13C-油酸溶液后的 呼出气采集时间(t分钟)(实验例2)。

[图8]表示向LETO及OLETF系大鼠(禁食组、非禁食组)的 各组静脉施予1-13C-棕榈酸钠溶液后测得的呼出气中的△13C(‰) 的推移。(A)表示LETO系大鼠(禁食:―◆―,非禁食:―◇―) 的结果,(B)表示OLETF系大鼠(禁食:―■―,非禁食:―□―) 的结果。纵轴表示呼出气中的△13C(‰),横轴表示施予1-13C-棕 榈酸钠溶液后的呼出气采集时间(t分钟)(实验例3)。

[图9](A)表示向禁食状态的ZDF系大鼠(Lean:―◆―,Fatty: ―■―)静脉注射1-13C-棕榈酸钠溶液后测得的呼出气中的△13C(‰) 的推移。(B)表示向非禁食状态的ZDF系大鼠(Lean:―◇―, Fatty:―□―)静脉注射1-13C-棕榈酸钠溶液后测得的呼出气中的△ 13C(‰)的推移。(A)及(B)中,纵轴表示呼出气中的△13C(‰), 横轴表示施予1-13C-棕榈酸钠溶液后的呼出气采集时间(t分钟)(实 验例3)。

[图10](A)表示向禁食状态的LETO大鼠(―◆―)及OLETF 大鼠(―■―)静脉注射1-13C-棕榈酸钠溶液后测得的呼出气中的△ 13C(‰)的推移。(B)表示向禁食状态的LETO大鼠(―◇―) 及OLETF大鼠(―□―)静脉注射1-13C-棕榈酸钠溶液后测得的呼出 气中的△13C(‰)的推移。(A)及(B)中,纵轴表示呼出气中的 △13C(‰),横轴表示施予1-13C-棕榈酸钠溶液后的呼出气采集时 间(t分钟)(实验例3)。

[图11](A)表示向非禁食状态的ZDF系大鼠(Lean:―◇―, Fatty:―□―)静脉注射1-13C-棕榈酸钠溶液后测得的呼出气中的△ 13C(‰)的推移。(B)表示向禁食状态的ZDF系大鼠(Lean:― ◆―,Fatty:―■―)静脉注射1-13C-棕榈酸钠溶液后测得的呼出气 中的△13C(‰)的推移。(A)及(B)中,纵轴表示呼出气中的△ 13C(‰),横轴表示施予1-13C-棕榈酸钠溶液后的呼出气采集时间 (t分钟)(实验例4)。

[图12](A)表示向非禁食状态的LETO大鼠(―◇―)及OLETF 大鼠(―□―)静脉注射1-13C-棕榈酸钠溶液后测得的呼出气中的△ 13C(‰)的推移。(B)表示向禁食状态的LETO大鼠(―◆―) 及OLETF大鼠(―■―)静脉注射1-13C-棕榈酸钠溶液后测得的呼出 气中的△13C(‰)的推移。(A)及(B)中,纵轴表示呼出气中的 △13C(‰),横轴表示施予1-13C-棕榈酸钠溶液后的呼出气采集时 间(t分钟)(实验例4)。

[图13]表示针对处于禁食状态及处于非禁食状态的ZDF系大鼠 (Lean:―◆―,Fatty:―□―)进行测定而得到的呼吸商(RQ) 的平均值±SD(实验例4)。

[图14]表示针对ZDF系大鼠(Lean及Fatty)、分别以禁食状态 下的值和非禁食状态下的值来比较实验例2中通过(a)U-13C葡萄 糖溶液施予(禁食状态、非禁食状态)得到的△13C(‰)AUC(120 分钟)与通过(f)1-13C棕榈酸钠溶液施予(禁食状态、非禁食状 态)得到的△13C(‰)AUC(60分钟)的比率(AUC[U-13C-葡萄 糖]/AUC[1-13C-棕榈酸钠])的结果。

[图15]表示针对ZDF系大鼠(Lean及Fatty)、分别以禁食状态 下的值和非禁食状态下的值来比较血糖值的倒数(禁食状态、非禁 食状态)与实验例2中通过(f)1-13C棕榈酸钠溶液施予(禁食状 态、非禁食状态)得到的△13C(‰)的AUC(60分钟)的比率([1/ 血糖值]/AUC[1-13C-棕榈酸钠])的结果。

[图16]表示针对ZDF系大鼠(Lean及Fatty)、分别以禁食状态 下的值和非禁食状态下的值来比较血糖值的倒数(禁食状态、非禁 食状态)与实验例2中通过(f)1-13C-棕榈酸钠溶液施予(禁食状 态、非禁食状态)得到的△13C(‰)的Cmax的比率([1/血糖 值]/Cmax[1-13C-棕榈酸钠])的结果。

[图17]自左侧起依次表示向对照组(非禁食时的血糖值:108 mg/dL)、轻度糖尿病组(非禁食时的血糖值:166mg/dL)及重度 糖尿病组(非禁食时的血糖值:281mg/dL)静脉内施予3-13C-葡萄 糖与1-13C-棕榈酸钠的混合溶液、从利用呼气试验测得的13CO2浓度 算出的△13C(‰)的推移。

具体实施方式

(I)对与标记C-呼气试验相关的术语及分析方法的说明

本发明的胰岛素抵抗性及糖/脂肪酸燃烧比的测定方法以采用 13C-呼气试验等标记C-呼气试验为基础。因此,在说明本发明之前, 对与标记C-呼气试验相关的术语及其分析方法进行说明。

需要说明的是,此处,作为本发明中使用的“同位素C”的一 个例子,示例13C进行说明。

(1)δ13C值(‰)

表示同位素的存在比例时,采用将同一元素中组成比例最高的 元素作为分母的同位素比(R)。因此,碳13(13C)的R值用以碳 12(12C)作为分母的下式表示。

R=13C/12C……(式1)

由于R是非常小的数值,因此难以直接进行测定。为了更准确 地进行定量而使用质谱仪时,常与标准物质进行比较,测定结果用 下式定义的δ值表示。

δ13C=([RSAM/RSTD]-1)×1000……(式2)

δ13C:δ13C值(‰)

RSAM:样品气中的13C存在比例

RSTD:标准气中的13C存在比例

需要说明的是,使用来自石灰石的二氧化碳(PDB)作为标准 气时,RSTD为RPDB=0.0112372。

(2)Δ13C值(‰)

如下式所示,“Δ13C值(‰)”是指将施予试剂前的δ13C值(即, 天然存在的13C的δ值)作为背景(background)从施予试剂后的δ13C 值中减去而得到的值(Δ13C)。

Δ13C(‰)=(δ13C)t-(δ13C)0……(式3)

Δ13C(‰):δ13C值变化量(‰)

13C)t:施予试剂后t小时处的δ13C值(‰)

13C)0:施予试剂前0小时处的δ13C值(‰)

(3)呼出气中的13C浓度(%13C:atom%)

呼出气中的13C浓度(%13C:atom%)用下式定义。

13C=[13C/(13C+12C)]×100

为了将(1)中定义的相对值δ13C值转换为总碳中的总碳中的13C 含量(%)(其为通常的浓度的概念)的形式,可以采用下述方法。

首先,将上式的右边的分母和分子除以12C,基于(式1)转换 为R,则成为下式。

13C=[R/(R+1)]×100……(式4)

将(式2)中求出的RSAM代入该R中进行整理,则成为下式, 可以用δ13C值表示13C浓度(%13C)。

13C={[(δ13C/1000)+1]×RPDB×100}/{[[(δ13C/1000)+1]×RPDB]+1}…(式5)

13C:13C浓度(atom%)

δ13C:δ13C值(‰)

RPDB:PDB标准气中的13C存在比例=0.0112372

(4)13C浓度的变化量(Δ%13C)

如下式所定义地那样,呼出气中的13C浓度(%13C)的变化量 (Δ%13C),可以通过将施予前0小时的13C浓度〔(%13C)0〕从施予 t小时后的13C浓度〔(%13C)t〕中减去而求出。

Δ%13C=(%13C)t-(%13C)0……(式6)

Δ%13C:13C浓度变化量(atom%)

(%13C)t:施予试剂t小时后的13C浓度(atom%)

(%13C)0:施予试剂前0小时处的13C浓度(atom%)

(5)Δ13C值(‰)与13C浓度变化量(Δ%13C)的关系

13C的天然存在比例(R)为约0.011,即使在施予标记试剂的情 况下,呼出气中的增加量也仅为+0.001~0.002左右。因此,可以视 为天然存在比例R→0,用R表示%13C的(式4)可以用下式进行近 似。

13C=[R/(R+1)]×100≈R×100

使用上述近似式,首先利用作为δ13C的定义的(式2)求出RSAM, 将其代入上式的R中进行整理,则可得到计算13C浓度的近似(式7)。

13C=[(δ13C/1000)+1]×RPDB×100……(式7)

将其代入(式6),则如下式(式8)所示,可以由Δ13C算出Δ%13C。

Δ%13C=(%13C)t-(%13C)0

={[(δ13C)t-(δ13C)0]/1000}×RPDB×100

=(Δ13C×RPDB)/10……(式8)

Δ%13C:13C浓度变化量(atom%)

Δ13C:δ13C值变化量(‰)

RPDB:PDB标准气中的13C存在比例=0.0112372

(II)用于测定胰岛素抵抗性的组合物

本发明的用于测定胰岛素抵抗性的组合物以经至少一个同位素 C标记的碳原子数为12~38的脂肪酸或其盐作为有效成分,所述脂 肪酸或其盐在机体内被转化为标记的CO2气体而被排出至呼出气 中。可在本发明中使用的标记C-脂肪酸或其盐具有下述特性:施予 至受试者后,根据体内的脂质代谢能力而进行代谢,以含有标记C 的二氧化碳(其反映了脂质代谢能力的大小)的形式排出至呼出气 中。

作为可在本发明中使用的脂肪酸,如上所述可举出碳原子数为 12~38的脂肪酸。这些脂肪酸中包括碳原子数为12~小于18的中链 脂肪酸、碳原子数为18~小于24的长链脂肪酸、碳原子数为24~28 的极长链脂肪酸、碳原子数为30~38的超长链脂肪酸。优选为碳原 子数为12~28的中链、长链及极长链的脂肪酸,更优选为碳原子数 为12~小于24的中链及长链脂肪酸。具体而言,可举出月桂酸(C12)、 肉豆蔻酸(C14)、十五烷酸(C15)、棕榈酸(C16)、硬脂酸(C18) 及花生酸等饱和脂肪酸;棕榈油酸(C16)、油酸(C18)、异油酸 (C18)及神经酸(C24)等具有一个双键的不饱和脂肪酸;亚油酸 (C18)、8,11-二十碳二烯酸(8,11-icosadienoicacid)等具有两个双 键的不饱和脂肪酸;亚麻酸(C18)、花生四烯酸(C20)等具有三 个以上双键的不饱和脂肪酸。优选为饱和脂肪酸及具有一个双键的 不饱和脂肪酸,其中优选为月桂酸(C12:0)、硬脂酸(C18:0)、 棕榈酸(C16:0)及油酸(C18:1),更优选为硬脂酸(C18)及棕榈 酸(C16)。

作为可用于标记构成脂肪酸的碳原子的同位素,没有特别限定, 具体可举出13C及14C。上述同位素无论为放射性及非放射性均可, 但从安全性的观点考虑优选为非放射性同位素。作为上述同位素, 可合适地举出13C。

同位素元素-标记脂肪酸是以下述方式标记而成的:经由脂质 代谢途径(脂肪酸代谢途径)生成的CO2中的至少一部分被同位素 标记。例如,作为如上所述的同位素元素-标记脂肪酸,可举出脂 肪酸的1位的碳原子被同位素标记而形成的化合物,具体可举出 1-13C标记脂肪酸。此外,也可以是脂肪酸的至少1位的碳原子被同 位素标记而形成的的化合物,即,可以是除1位的碳原子以外、其 他碳原子中的任意1个以上或全部碳原子被同位素标记而形成的化 合物。用13C、14C等同位素标记脂肪酸等化合物的方法没有特别限 定,可广泛采用通常所使用的方法(佐佐木,“5.1稳定同位素在临 床诊断中的应用”:化学领域107“稳定同位素在医·药学、生物学 中的应用”,pp.149-163(1975),南江堂;梶原,RADIOISOTOPES, 41,45-48(1992)等)。这些同位素标记化合物、尤其是实施例中 示出的1-13C标记-月桂酸、1-13C标记-棕榈酸、1-13C标记-硬脂酸、 1-13C标记-油酸及它们的盐均可以以商业方式获得,简便起见也可以 使用相关的市售品。

需要说明的是,作为碳原子数为12~38的脂肪酸的盐,只要为 可向生物体施予的、所谓的药学上允许的盐即可,具体可举出钠、 钾等的碱金属盐、镁、钙等的碱土类金属盐,但优选为碱金属盐, 特别优选为钠盐。

关于本发明的组合物,只要基本上满足下述条件即可,并不特 别限定其形态、标记C-脂肪酸以外的成分、各成分的配合比例、组 合物的制备方法等,所述条件为:在施予后,标记C-脂肪酸被吸收 至体内,再在被代谢后,以标记二氧化碳的形式排出至呼出气中。

如下文所述的实验例1所示,从“Δ13C(‰)”的上升速度(换 言之,施予13C标记脂肪酸后,以13CO2的形式被排出至呼出气中的 速度)考虑,优选具有注射施予形态、尤其是静脉内施予形态。此 处,注射施予形态包括注射剂、滴注剂的施予形态(液态、悬浮态 或乳液态)。

本发明的组合物可以实质上仅包含作为有效成分的上述标记C- 脂肪酸,但只要无损于本发明的作用及效果,则也可以是根据各制 剂形态(施予形态)配合有本领域中通常使用的药学上允许的任意 载体和添加剂作为其他成分的形态。在该情况下,作为有效成分而 配合的标记C-脂肪酸的量没有特别限定,可举出在100重量%的组 合物中为例如1~99重量%的范围,可以在上述范围内适宜调整。

具体而言,在将本发明的组合物制备成液体、悬浮液或乳状液 等注射施予形态时,除了可以使用纯化水或注射用蒸馏水以外,还 可以根据各种形态使用各种载体或添加剂。例如,作为添加剂,可 使用等渗剂(例如氯化钠等)、pH调节剂(例如盐酸、氢氧化钠等)、 缓冲剂(例如硼酸、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠等)、防腐剂(例如 苯扎氯铵等)、增稠剂(例如羧基乙烯基聚合物等)之类通常使用 的添加剂。需要说明的是,本发明的组合物只要在使用时具有上述 注射施予形态即可,也可以具有在使用时用注射用蒸馏水等溶解从 而进行使用的形态,例如经冷冻干燥或喷雾干燥而成的制剂等固体 形态。

本发明的组合物可用作下文所述的测定方法中向受试者施予的 样品(被测样品)。具体而言,可用作为了测定受试者的胰岛素抵 抗性而施予的被测样品,还可用作为了测定受试者的糖/脂肪酸燃烧 比而施予的被测样品。

上述测定方法均可如下进行测定:将本发明的组合物静脉内施 予至受试者(包括人和动物)后,采集呼出气,测定呼出气中含有 的二氧化碳的存在比例(标记CO2量相对于未标记CO2量或相对于 CO2总量的比例),由此以该存在比例为指标进行测定。其详细内容 在下述(III)中进行说明。

作为在本发明的用于测定胰岛素抵抗性的组合物中配合的标记 C-脂肪酸(有效成分)的量,可根据情况适宜地进行调节设定。具 体而言,可以以每1次的施予量换算成标记C-脂肪酸(有效成分) 的量为5mg/个体~50g/个体、优选为10mg/个体~25g/个体的范围的 方式进行制备。

(III)测定胰岛素抵抗性的方法

通过使用上文所述的本发明的用于测定胰岛素抵抗性的组合 物,能够测定受试者(人或人以外的哺乳动物)对胰岛素的敏感性 下降(胰岛素抵抗性)。

如下所述,该胰岛素抵抗性的测定基本上可经由下述工序进行: 将以标记C-脂肪酸为有效成分的上述组合物施予至以人为代表的哺 乳动物(受试者),采集呼出气[下述本发明方法的工序(a)];测 定该呼出气中含有的二氧化碳的存在比例(标记CO2量相对于未标 记CO2量或相对于CO2总量的比例)[下述本发明方法的工序(b)]。

[(a)工序]将以经至少一个同位素C标记的碳原子数为12~38 的脂肪酸或其盐(以下,只要没有特别说明,则将它们统称为“标 记C-脂肪酸”。)为有效成分的组合物施予至受试者并采集呼出气, 所述脂肪酸或其盐在机体内被转化为标记二氧化碳而被排出至呼出 气中。

[(b)工序]求出呼出气中含有的标记CO2量相对于未标记CO2量或相对于CO2总量的比例。

如上文所述,本发明中使用的标记C-脂肪酸具有下述特性:静 脉内施予至受试者后,根据受试者的脂质代谢能力而进行代谢,以 含有标记C的二氧化碳(其反映了该脂质代谢能力的大小)的形式 排出至呼出气中。

需要说明的是,此处,如实验例1所示,从精度高低的观点考 虑,以标记C-脂肪酸为有效成分的本发明组合物的施予方法优选为 静脉内施予。

作为配合在本发明的用于测定胰岛素抵抗性的组合物中的标记 C-脂肪酸(有效成分)的量,可根据情况〔受试者的区分、受试者 的状态(禁食/非禁食的区分)等〕适宜地进行调节设定。作为每1 次静脉内施予的量,可以以换算成标记C-脂肪酸(有效成分)的量 为5mg/个体~50g/个体、优选为10mg/个体~25g/个体的范围的方式 进行制备。

如上文所述,本发明中作为对象的受试者为人或人以外的哺乳 动物。作为人以外的哺乳动物,可举出小鼠、大鼠、豚鼠、兔、狗、 猫、猴、猪、牛及马等,但优选为小鼠、大鼠、豚鼠、兔、狗、猴 等实验动物。

在实施(a)工序之前,上述受试者可以为禁食状态,也可以为 非禁食状态。如下文所述的实验例2所示,与处于禁食状态的受试 者相比,通过针对处于非禁食状态的受试者实施工序(a),能够在 工序(b)中于短时间内高精度地测定“标记CO2量相对于未标记 CO2量或相对于CO2总量的比例”,因此非禁食状态是优选的。

作为使用工序(a)中采集的呼出气、根据工序(b)中求出的 呼出气中含有的二氧化碳的存在比例(标记CO2量相对于未标记CO2量或相对于CO2总量的比例)测定受试者的胰岛素抵抗性的方法的 一个例子,以使用将13C-标记脂肪酸作为有效成分的组合物的情况 (即,测定的标记CO213CO2的情况)为例进行说明,如下所述。

(1)按照下文中记载的方法,以减去了施予13C-标记脂肪酸 之前的13C含量(atom%)〔(%13C)0〕而得的13C浓度的变化量 (Δ%13C)的形式算出采集的呼出气中含有的二氧化碳的存在比例 (13CO2量相对于CO2总量的比例)。

求出呼出气中含有的总碳中的13C含量(atom%)〔呼出气中的 13C浓度(%13C)〕,进而按照式6减去施予13C-标记化合物之前的 13C浓度(atom%)〔(%13C)0〕,求出13C浓度的变化量(Δ%13C)。

13C浓度(atom%)=[13C/(13C+12C)]×100

Δ%13C=(%13C)t-(%13C)0……(式6)

Δ%13C:13C浓度变化量(atom%)

(%13C)t:施予试剂t小时后的13C浓度(atom%)

(%13C)0:施予试剂前0小时处的13C浓度(atom%)

(2)需要说明的是,根据需要,可基于式5及式3将上述13C 浓度的变化量(Δ%13C)换算为Δ13C值(‰)〔δ13C值变化量(‰) 或DOB(‰)〕。

13C={[(δ13C/1000)+1]×RPDB×100}/{[[(δ13C/1000)+1]×RPDB]+1}……(式5)

13C:13C浓度(atom%)

δ13C:δ13C值(‰)

RPDB:PDB标准气中的13C存在比例=0.0112372

Δ13C(‰)=(δ13C)t-(δ13C)0……(式3)

Δ13C:δ13C值变化量(‰)

13C)t:施予试剂后t小时处的δ13C值(‰)

13C)0:施予试剂前0小时处的δ13C值(‰)

如下文所述的实验例所示,施予以标记C-脂肪酸为有效成分的 用于测定胰岛素抵抗性的组合物后被排出至呼出气中的标记C含 量、或者与之相对应的Δ%13C(atom%)或Δ13C值(‰),反映出 受试者的胰岛素抵抗性,根据使用该组合物的本发明的方法,能够 精度良好且快速地测定该受试者的胰岛素抵抗性。

需要说明的是,对呼出气样品中中含有的标记二氧化碳的测定 ·分析根据使用的同位素为放射性还是非放射性而不同,但通常可 采用液体闪烁计数法(liquidscintillationcountermethod)、质谱法 (massspectrometry)、红外分光光度法(infraredspectroscopy)、 发射光谱法(emissionspectrometry)、磁共振波谱法(magnetic resonancespectrummethod)等常规使用的分析手法进行。从测定精 度的观点考虑优选红外分光光度法及质谱法。

可以将上述工序(b)中得到的“呼出气中含有的标记CO2量相 对于未标记CO2量或相对于CO2总量的比例”(Δ%13C(atom%)或 Δ13C值(‰))作为指标,利用下述方法确定受试者的胰岛素抵抗 性。

(c-1)将工序(b)中得到的受试者的“呼出气中含有的标记 CO2量相对于未标记CO2量或相对于CO2总量的比例”(Δ%13C (atom%)或Δ13C值(‰))(受试者值)与从健康受试者得到的 相应的“呼出气中含有的标记CO2量相对于未标记CO2量或相对于 CO2总量的比例”(Δ%13C(atom%)或Δ13C值(‰))(对照值) 进行比较。

(c-2)通过上述进行比较的结果,当受试者值高于对照值时, 将该受试者确定为对胰岛素的敏感性下降,即,“有胰岛素抵抗性”; 将受试者值等于或低于对照值的情况确定为受试者对胰岛素的敏感 性正常或未下降。

需要说明的是,此处所谓健康受试者,是指就对胰岛素的敏感 性而言为健康(正常)的受试者。也就是说,该健康受试者为胰岛 素分泌方面没有异常、且没有产生糖尿病(包括II型、妊娠糖尿病)、 临界性糖尿病及肝疾病(肝硬化、NASH、NAFLD等)等糖代谢异 常(包括高胰岛素血症)的受试者。

对于是否为健康受试者,可采用本领域中已知或常用的糖尿病 诊断方法(75g葡萄糖负荷试验等血糖值的测定、胰岛素抵抗性试 验、血红蛋白A1c等)进行确定。例如,75g葡萄糖负荷试验的情 况下,若空腹时的血糖值低于110mg/dl且负荷后第2小时的血糖值 低于140mg/dl,则能够判断糖代谢能力正常。

如实验例2(图2)所示,与健康模型(相当于图2中的ZDFlean 大鼠)相比,已出现糖尿病病症或处于糖尿病的前期状态的受试模 型(胰岛素抵抗性的模型)(相当于图2中的ZDFfatty大鼠)的糖 代谢能力下降。若向该受试模型施予标记C-脂肪酸并实施工序(b), 则由图6的(B)图(关于ZDFfatty的图)可知,与从健康模型得 到的“呼出气中含有的标记CO2量相对于未标记CO2量或相对于CO2总量的比例”(Δ%13C(atom%)或Δ13C值(‰))(对照值)(图 6的(A)图(关于ZDFlean的图))相比,通过该工序(b)求出 的“呼出气中含有的标记CO2量相对于未标记CO2量或相对于CO2总量的比例”(Δ%13C(atom%)或Δ13C值(‰))(受试者值) 在禁食状态(fasting)及非禁食状态(feeding)下均普遍上升(亢进) (实验例2)。从作为受试动物使用了作为胰岛素抵抗性模型的 OLETF大鼠(其是出现伴有肥胖或/及脂肪肝的糖尿病和糖尿病并发 症病症的2型糖尿病的模型动物)来代替上述ZDFfatty大鼠的实验 也获得了同样的结果(实验例3,参见图7)。此外,胰岛素抵抗性 模型的Δ%13C(atom%)或Δ13C值(‰)相对于健康模型的上升差 (亢进差),在非禁食状态(feeding)下更为显著(实验例3,图8 (A)与(B)的比较、及图9(A)与(B)的比较)。也就是说, 由上述结果可知,与健康受试者相比,已出现糖尿病病症或处于糖 尿病的前期状态且胰岛素敏感性有所下降的受试者(胰岛素抵抗性 的受试者)的脂肪酸代谢亢进。因此,根据本发明的方法,能够根 据受试者的脂肪酸代谢能力来间接地测定该受试者的胰岛素抵抗 性。由非禁食状态下的实验结果即图8及9中的各(B)图可知,上 述本发明的方法的特征为:从胰岛素敏感性下降的受试者得到的值 (Δ%13C(atom%)或Δ13C值(‰))与从健康受试者得到的对照 值的差异明确,可在采集呼出气后的短时间(1分钟~30分钟以内、 优选为1分钟~15分钟以内)内获得高精度的结果。

此外,如实验例4(图10及11)所示,与健康模型(图10:ZDF lean大鼠,图11:LETO大鼠)相比,“非胰岛素抵抗性/高胰岛素 血症”(虽为高胰岛素血症但对胰岛素的敏感性没有下降)的受试 模型(图10:ZDFfatty大鼠,图11:OLETF大鼠)的脂肪酸代谢 能力下降。若在优选为非禁食的状态下对该“非胰岛素抵抗性/高胰 岛素血症”模型施予标记C-脂肪酸并实施工序(b),则由图10及 11中的各(A)图(图10:ZDFfatty大鼠的曲线图,图11:OLETF 大鼠的曲线图)可知,与从健康模型(图10:ZDFlean大鼠,图11: LETO大鼠)得到的“呼出气中含有的标记CO2量相对于未标记CO2量或相对于CO2总量的比例”(Δ%13C(atom%)或Δ13C值(‰)) (对照值)相比,通过该工序(b)求出的“呼出气中含有的标记 CO2量相对于未标记CO2量或相对于CO2总量的比例”(Δ%13C (atom%)或Δ13C值(‰))(受试者值)有所下降(减小)(实 验例4)。由上述结果可知,与健康受试者相比,不伴有胰岛素抵抗 性的高胰岛素血症(非胰岛素抵抗性/高胰岛素血症)的受试者的脂 肪酸代谢下降。也就是说,根据本发明的方法,能够根据高胰岛素 血症受试者的脂肪酸代谢能力间接地测定该受试者有无胰岛素抵抗 性,能够辨别“非胰岛素抵抗性/高胰岛素血症”及“胰岛素抵抗性/ 高胰岛素血症”。根据表示实验例4的结果的图10~11、尤其是表示 非禁食状态下的实验结果的各(A)图可知,该方法的特征也在于能 够在采集呼出气后的短时间(1分钟~30分钟以内、优选为1分钟~15 分钟以内)内获得高精度的结果。

需要说明的是,也可以以与利用呼气试验的本发明的方法同时 实施的方式进行本领域中已知或常用的糖代谢能力的测定(血糖值 的测定、胰岛素抵抗性试验、血红蛋白A1c等)。通过并用糖代谢 能力的测定,能够进一步判断、确定已通过本发明的方法被确定为 胰岛素抵抗性的受试者是否为伴有胰岛素抵抗性的临界性糖尿病或 糖尿病(II型糖尿病、妊娠糖尿病)。此外,也可以以与利用呼气 试验的本发明的方法同时实施的方式进行本领域中已知或常用的肝 疾病·肝功能的测定。通过并用肝疾病·肝功能的测定,能够进一 步判断、确定已通过本发明的方法被确定为胰岛素抵抗性的受试者 是否为伴有胰岛素抵抗性的肝疾病(肝硬化、NASH、NAFLD)。

在该情况下,作为适用本发明的方法的受试者,可举出已罹患 或可能罹患上述疾病(伴有胰岛素抵抗性的临界性糖尿病或糖尿病、 肝疾病、肝功能障碍)的人或其他哺乳类。此外,本发明的方法可 以出于检测有无胰岛素抵抗性的目的、或同时检测上述疾病的罹患 及有无胰岛素抵抗性的目的而广泛适用于人或其他哺乳类。由于本 发明的方法的精度高,因此能够有效地用于辨别、判定受试者的下 述状态:虽然为正常并且既非糖尿病亦非临界性糖尿病、但胰岛素 敏感性下降的状态;虽然为正常并且胰岛素敏感性没有下降、但为 高胰岛素血症的状态。

需要说明的是,根据作为其他指标的测定值(血糖值),当空 腹时的血糖值为100mg/dl~低于126mg/dl、优选为110mg/dl~低于 126mg/dl,或口服葡萄糖负荷试验(75gOGTT)的2小时值为140 mg/dl~199mg/dl时,可确定为“临界性糖尿病”。此外,当符合下 述任一条件时,可确定为“糖尿病”,所述条件为:(1)空腹时的 血糖值为126mg/dl以上,(2)口服葡萄糖负荷试验(75gOGTT) 的2小时值为200mg/dl以上,(3)随机血糖值为200mg/dl以上, 或(4)血红蛋白A1c为6.5%以上。

(IV)糖/脂肪酸燃烧比的测定方法

机体内的糖及脂质的代谢燃烧比率通常可根据呼吸商进行评 价,所述呼吸商是从排出至呼出气中的二氧化碳量和氧量基于下式 算出的。

呼吸商=每单位时间的二氧化碳排出量/每单位时间的摄氧量

具体而言,摄取糖类时的呼吸商为RQ=1.0,摄取脂质时的呼 吸商为RQ=0.7,根据通过上式得到的呼吸商的值,能够确定糖及 脂质中的哪一个在机体内以多大的比例被利用(燃烧比)。

本发明的糖/脂肪酸燃烧比的测定方法(糖/脂肪酸燃烧比测定 法)是用于测定机体内的糖与脂肪酸的燃烧比(糖/脂肪酸燃烧比) 的方法,能够代替作为现有方法的上述呼吸商,并且能够以比呼吸 商更高的精度求出受试者的期望的糖/脂肪酸燃烧比,在这方面是一 种有用的方法。

本发明的糖/脂肪酸燃烧比测定法可大体分为下述3个方法。

(1)根据针对受试者通过施予标记C-葡萄糖后的呼气试验得 到的△标记C(‰)的AUC(t)、及通过施予标记C-脂肪酸后的呼 气试验得到的△标记C(‰)的AUC(t)(t是指从施予标记C-脂 肪酸开始到采集呼出气为止的时间、即呼出气采集时间。下同。), 求出两者的比率(AUCt[标记C-葡萄糖]/AUCt[标记C-脂肪酸])的方 法。

(2)根据从受试者得到的血糖值的倒数(1/血糖值)及通过施 予标记C-脂肪酸后的呼气试验得到的△标记C(‰)的AUC(t), 求出两者的比率([1/血糖值]/AUCt[标记C-脂肪酸])的方法。

(3)根据从受试者得到的血糖值的倒数(1/血糖值)及通过施 予标记C-脂肪酸后的呼气试验得到的△标记C(‰)的最大值(Ct) (t=1~30min),求出两者的比率([1/血糖值]/Cmax[标记C-脂肪 酸])的方法。

以下,对上述3个方法进行说明。

(1)计算“AUCt[标记C-葡萄糖]/AUCt[标记C-脂肪酸]”的方

(1-1)AUCt[标记C-脂肪酸]的计算方法

该方法中,AUCt[标记C-脂肪酸]是指通过上述本发明的基于标 记C-脂肪酸施予的呼气试验求出的[Δ标记C(‰)-到呼出气采集 时间t为止的曲线下面积](AUCt)。

该“△标记C(‰)-到呼出气采集时间t为止的曲线下面积” (AUCt)可由表示通过本发明的基于标记C-脂肪酸施予的呼气试验 得到的△标记C(‰)的经时变化的曲线图求出。具体而言,可如 下求出:从以通过本发明的基于标记C-脂肪酸施予的呼气试验得到 的Δ13C(‰)为纵轴、以施予标记C-脂肪酸后的经过时间(呼出气 采集时间:t)(分钟)为横轴的曲线图,算出其曲线下面积(AUCt)。

标记C-脂肪酸、标记C-脂肪酸的施予形态及施予方法、及△标 记C(‰)的计算方法等如(III)中所述,其记载可在此引用。

需要说明的是,此处,作为呼出气采集时间(t),可以为标记 C-脂肪酸施予后1分钟到60分钟之间的任何时间,可在该范围内选 择任意时间。优选为标记C-脂肪酸施予后1~30分钟,更优选为1~15 分钟。

(1-2)AUCt[标记C-葡萄糖]的计算方法

此外,该方法中,AUCt[标记C-葡萄糖]是指通过基于标记C-葡 萄糖施予的呼气试验求出的[Δ标记C(‰)-到呼出气采集时间t 为止的曲线下面积](AUCt)。该“△标记C(‰)-到呼出气采集 时间t为止的曲线下面积”(AUCt)可由表示上述本发明的呼气试 验中通过向受试者施予标记C-葡萄糖来代替标记C-脂肪酸而得到的 △标记C(‰)的经时变化的曲线图求出。具体而言,可如下求出: 从以通过基于标记C-葡萄糖施予的呼气试验得到的Δ13C(‰)为纵 轴、以施予标记C-葡萄糖后的经过时间(呼出气采集时间:t)(分 钟)为横轴的曲线图,算出其曲线下面积。

需要说明的是,此处,作为呼出气采集时间(t),可以为标记 C-葡萄糖施予后1分钟到120分钟之间的任何时间,可在该范围内 选择任意时间。优选为标记C-葡萄糖施予后1~60分钟,更优选为 1~30分钟。其中,在计算“AUCt[标记C-葡萄糖]/AUCt[标记C-脂肪 酸]”时,可以使用与AUCt[标记C-脂肪酸]的计算中所采用的呼出气 采集时间(t)相同的时间(t)。

标记C-葡萄糖为将在机体内被转化为标记的CO2气体而被排出 至呼出气中的、经至少一个同位素C标记的葡萄糖即可。该标记C- 葡萄糖具有下述特性:施予至受试者后,根据体内的糖代谢能力而 进行糖代谢,以含有标记C的二氧化碳(其反映了糖代谢能力的大 小)的形式排出至呼出气中。作为可用于标记构成葡萄糖的碳原子 的同位素,没有特别限定,具体可举出13C及14C。上述同位素无论 为放射性及非放射性均可,但从安全性的观点考虑优选为非放射性 同位素。作为上述同位素,可合适地举出13C。

同位素元素-标记葡萄糖是以下述方式标记而成的:经由糖代 谢途径生成的CO2中的至少一部分被同位素标记。例如,作为如上 所述的葡萄糖,可举出葡萄糖的1位或6位、2位或5位、以及3 位或4位中任一方的至少1个碳原子被同位素标记而形成的化合物, 具体可举出1-13C标记葡萄糖、2-13C标记葡萄糖、3-13C标记葡萄糖。 此外,也可以是葡萄糖的1位、2位、3位、4位、5位及6位的全 部碳原子被同位素标记而形成的物质。优选为3位、4位的碳原子被 同位素标记而形成的葡萄糖(例如,3-13C标记葡萄糖、4-13C标记葡 萄糖),以及1位、2位、3位、4位、5位及6位的全部碳原子被 同位素标记而形成的葡萄糖。

13C、14C等同位素标记葡萄糖等化合物的方法没有特别限定, 可广泛采用通常所使用的方法。这些同位素标记化合物、尤其是实 施例2中示出的13C标记-葡萄糖均可以以商业方式获得,简便起见 也可以使用相关的市售品。

进行呼气试验时,可以向受试者施予包含标记C-葡萄糖的组合 物作为被测样品。该组合物只要基本上满足下述条件即可,并不特 别限定其形态、标记C-葡萄糖以外的成分、各成分的配合比例、组 合物的制备方法等,所述条件为:在施予后,标记C-葡萄糖被吸收 至体内,再在被代谢后,以标记二氧化碳的形式排出至呼出气中。 例如作为形态,可以具有经口施予形态,也可以具有静脉内施予形 态。在前者的情况下,可采用下述任意经口施予形态:液体制剂(包 括糖浆剂)、悬浮剂及乳剂等液体形态;片剂(包括未包衣剂、包 衣剂)、咀嚼片剂、胶囊剂、丸剂、散剂(粉末剂)、细粒剂及颗 粒剂等固体形态等。在后者的情况下,可采用例如注射剂、滴注剂 的施予形态(液态、悬浮态或乳液态)。从为非侵害性测定方法的 观点考虑优选为经口施予形态,但从能获得高的测定精度的观点考 虑优选为静脉内施予形态。在该情况下,在制备成例如滴注剂或注 射剂等液体、悬浮液或乳状液的形态时,除了可以使用纯化水或注 射用蒸馏水以外,还可以根据各种形态使用各种载体或添加剂。例 如,作为添加剂,可使用等渗剂(例如氯化钠等)、pH调节剂(例 如盐酸、氢氧化钠等)、缓冲剂(例如硼酸、磷酸氢二钠、磷酸二 氢钠等)、防腐剂(例如苯扎氯铵等)、增稠剂(例如羧基乙烯基 聚合物等)那样的通常使用的添加剂。

此外,该组合物并不限定于具有制剂形态,只要含有上述标记 C-葡萄糖且无损于本发明的作用效果即可,可以将上述标记C-葡萄 糖与任意食品素材组合,制成固体食品、流体食品或液态食品的形 态。本发明的组合物可以实质上仅包含作为有效成分的上述标记C- 葡萄糖,但只要无损于本发明的作用及效果,则也可以是根据各制 剂形态(施予形态)配合有本领域中通常使用的药学上允许的任意 载体和添加剂作为其他成分的形态。在该情况下,作为有效成分而 配合的标记C-葡萄糖的量没有特别限定,可举出在100重量%的组 合物中为1~95重量%,可以在上述范围内适宜调整。

作为标记C-葡萄糖的施予量,可根据情况适宜地进行调节设定, 作为每1次的施予量,可举出5mg/个体~50g/个体、优选为10mg/ 个体~25g/个体的范围。

(1-3)“AUCt[标记C-葡萄糖]/AUCt[标记C-脂肪酸]”

根据上文中求出的AUCt[标记C-葡萄糖]与AUCt[标记C-脂肪酸] 之比(AUCt[标记C-葡萄糖]/AUCt[标记C-脂肪酸]),能够测定受试 者的糖/脂肪酸的燃烧比。

例如,将从受试者得到的“AUCt[标记C-葡萄糖]/AUCt[标记C- 脂肪酸]”与从糖代谢能力及脂质代谢能力(脂肪酸代谢能力)正常 的健康受试者得到的“AUCt[标记C-葡萄糖]/AUCt[标记C-脂肪酸]” 进行比较时,在受试者的“AUCt[标记C-葡萄糖]/AUCt[标记C-脂肪 酸]”低的情况下,可以判断受试者的糖代谢能力下降或脂质代谢能 力(脂肪酸代谢能力)亢进。

对此,基于下文所述的实验例5的图13的结果进行说明。

实验例5的图13有关通过上述方法求出的AUCt[标记C-葡萄糖] 与AUCt[标记C-脂肪酸]之比(AUCt[标记C-葡萄糖]/AUCt[标记C- 脂肪酸]),是表示分别在禁食状态和非禁食状态下对呈现出糖代谢 异常(胰岛素抵抗性)的糖尿病的模型动物(ZDFfatty大鼠)的该 比与糖代谢能力(对胰岛素的敏感性)正常的健康受试者的模型动 物(ZDFlean大鼠)的该比进行比较的结果的图。

如图13所示,在禁食状态及非禁食状态中的任一状态下,糖尿 病模型(ZDFfatty大鼠)的“AUCt[标记C-葡萄糖]/AUCt[标记C-脂 肪酸]”均较之健康模型(ZDFlean大鼠)显著低,可在两者中观察 到明显的差异。由此可知,与健康模型相比,糖尿病模型的糖代谢 能力(对胰岛素的敏感性)下降,或脂质代谢能力(脂肪酸代谢能 力)亢进以代偿糖代谢能力的下降。

(2)计算“[1/血糖值]/AUCt[标记C-脂肪酸]”的方法

(2-1)AUCt[标记C-脂肪酸]的计算方法

该AUCt[标记C-脂肪酸]的计算方法如上文所述,可将上述记载 引用于此。

(2-2)[1/血糖值]的计算方法

受试者的血糖值可按照常规方法计算。具体而言,可通过使用 葡萄糖脱氢酶(GDH)的酶电极法装置(LifeCheckSensor:Gunze Limited)进行测定。

可以从由此得到的血糖值的倒数求出[1/血糖值]。

(2-3)“[1/血糖值]/AUCt[标记C-脂肪酸]”

根据上文中求出的[1/血糖值]与AUCt[标记C-脂肪酸]之比([1/ 血糖值]/AUCt[标记C-脂肪酸]),能够测定受试者的糖/脂肪酸的燃 烧比。

例如,将从受试者得到的“[1/血糖值]/AUCt[标记C-脂肪酸]” 与从糖代谢能力(对胰岛素的敏感性)及脂质代谢能力(脂肪酸代 谢能力)正常的健康受试者得到的“[1/血糖值]/AUCt[标记C-脂肪酸]” 进行比较时,在受试者的“[1/血糖值]/AUCt[标记C-脂肪酸]”低的 情况下,可以判断受试者的糖代谢能力(对胰岛素的敏感性)下降 或脂质代谢能力(脂肪酸代谢能力)亢进。

对此,基于下文所述的实验例5的图14的结果进行说明。

实验例5的图14有关通过上述方法求出的[1/血糖值]与AUCt[标 记C-脂肪酸]之比([1/血糖值]/AUCt[标记C-脂肪酸]),是表示分别 在禁食状态和非禁食状态下对呈现出糖代谢异常(胰岛素抵抗性) 的糖尿病的模型动物(ZDFfatty大鼠)的该比与糖代谢能力(对胰 岛素的敏感性)正常的健康受试者的模型动物(ZDFlean大鼠)的 该比进行比较的结果。

如图13所示,在禁食状态及非禁食状态中的任一状态下,糖尿 病模型(ZDFfatty大鼠)的“[1/血糖值]/AUCt[标记C-脂肪酸]”均 较之健康模型(ZDFlean大鼠)显著低,可在两者中观察到明显的 差异。由此可知,与健康模型相比,糖尿病模型的糖代谢能力(对 胰岛素的敏感性)下降,或脂质代谢能力(脂肪酸代谢能力)亢进 以代偿糖代谢能力的下降。

(3)计算“[1/血糖值]/Ct[标记C-脂肪酸](t=1-30min)”的方法

(3-1)[1/血糖值]的计算方法

该[1/血糖值]的计算方法如上文所述,可将上述记载引用于此。

(3-2)Ct[标记C-脂肪酸](t=1-30min)的计算方法

该方法中,Ct[标记C-脂肪酸](t=1-30min)是指通过上述本发 明的基于标记C-脂肪酸施予的呼气试验而求出的、在标记C-脂肪酸 施予后1~30分钟的范围内的任意呼出气采集时间(t)处的△标记C (‰)的值(Ct)。该呼出气采集时间(t)只要为标记C-脂肪酸施 予后1~30分钟的范围内的至少1点即可,没有特别限制,但是优选 为标记C-脂肪酸施予后1~15分钟的范围内、更优选为1~10分钟的 范围内任意的至少1点。该Ct[标记C-脂肪酸](t=1-30min)中包 含△标记C(‰)的最大值(Cmax)。

该Ct[标记C-脂肪酸](t=1-30min)可如下求出:由在本发明 的基于标记C-脂肪酸施予的呼气试验中在标记C-脂肪酸施予后 1~30分钟以内、优选为1~15分钟以内、更优选为1~10分钟以内采 集的呼出气,算出△标记C(‰)。

此外,在作为Ct[标记C-脂肪酸](t=1-30min)的一种实施方 式求出△标记C(‰)的最大值(Cmax)的情况下,可采用表示通 过本发明的基于标记C-脂肪酸施予的呼气试验得到的△标记C(‰) 的经时变化的曲线图。具体而言,在以通过本发明的基于标记C-脂 肪酸施予的呼气试验得到的Δ13C(‰)为纵轴、以施予标记C-脂肪 酸后的经过时间(呼出气采集时间:t,其中t=1-30)(分钟)为横 轴的曲线图中,将Δ13C(‰)峰的最大值作为Cmax[标记C-脂肪酸]。

标记C-脂肪酸、标记C-脂肪酸的施予形态及施予方法及△标记 C(‰)的计算方法等如(III)中所述,其记载可在此引用。

(3-3)“[1/血糖值]/Ct[标记C-脂肪酸](t=1-30min)

根据上文中求出的[1/血糖值]与Ct[标记C-脂肪酸](t=1-30 min)之比([1/血糖值]/Ct[标记C-脂肪酸](t=1-30min)),能够 测定受试者的糖/脂肪酸的燃烧比。

例如,将从受试者得到的“[1/血糖值]/Ct[标记C-脂肪酸](t=1-30 min)”与从糖代谢能力(对胰岛素的敏感性)及脂质代谢能力(脂 肪酸代谢能力)正常的健康受试者得到的“[1/血糖值]/Ct[标记C-脂 肪酸](t=1-30min)”进行比较时,在受试者的“[1/血糖值]/Ct[标 记C-脂肪酸](t=1-30min)”低的情况下,可以判断受试者的糖代 谢能力(对胰岛素的敏感性)下降或脂质代谢能力(脂肪酸代谢能 力)亢进。

实施例

以下给出实施例及实验例,以更进一步阐明本发明。但是,本 发明并不受这些实施例等的任何限制。

实验例1

(1)1-13C-棕榈酸钠溶液的制备

于约80℃将1-13C-棕榈酸钠以浓度成为500μmol/mL的方式溶 解在含水乙醇中,将其加入已预先加热至37℃的20%BSA中,搅 拌混合进行溶解从而使得1-13C-棕榈酸钠的浓度成为20μmol/2mL, 制成1-13C-棕榈酸钠溶液(在以下实验例中也相同。)

(2)实验方法

使用大鼠(雄性,Zucker系大鼠)作为受试动物。将自试验前 一天起实施禁食的该大鼠分为经口施予组及静脉施予组两组(各组 n=3),以2mL/kg的比例分别经口施予及静脉内施予(1)中制备的 1-13C-棕榈酸钠溶液(20μmol/2mL)。在施予前(0分钟)和到施 予后180分钟为止的各时间点(t分钟)采集呼出气,使用呼出气分 析用质谱仪(ABCA:SerCon公司制)由排出至呼出气中的13CO2浓度求出△13C(‰)。

需要说明的是,△13C(‰)如下进行计算:分别测定1-13C-棕 榈酸钠施予前(0分钟)和施予后的各呼出气采集时间点(t分钟) 的呼出气中的13CO2/12CO2浓度比(δ13C值),由各采集时间点(t) 的δ13C值(δ13Ct)与施予前的δ13C值(δ13C0)之差(δ13Ct-δ13C0) 算出△13C(‰)值(在以下实验例中也相同。)

(3)实验结果

经口施予(po)或静脉内施予(iv)1-13C-棕榈酸钠溶液后测得 的呼出气中的△13C(‰)的推移示于图1。图中,纵轴表示呼出气 中的△13C(‰),横轴表示施予1-13C-棕榈酸钠后的呼出气采集时 间(t分钟)。

如图1所示,在经口施予组(―◇―)中,△13C(‰)的测定 值在各测定时间之间没有变化,但是在静脉内施予组(-■―)中, 在比较早的时间(施予后10分钟以内)观察到了△13C(‰)的峰。

从该结果可知,1-13C-棕榈酸钠以13CO2的形式被排出至呼出气 中。此外,从该结果可知,通过静脉内施予(而非经口施予)1-13C- 棕榈酸钠溶液,能够判定禁食时的脂肪燃烧。

实验例2使用各种13C标记化合物的胰岛素抵抗性评价

(1)含有各种13C标记化合物的溶液的制备

(a)U-13C-葡萄糖溶液

将U-13C-葡萄糖以浓度成为50μmol/mL的方式溶解在生理盐水 中,将该溶液作为U-13C-葡萄糖溶液。

(b)1-13C-乙酸钠溶液

将1-13C-乙酸钠以浓度成为50μmol/mL的方式溶解在生理盐水 中,将该溶液作为1-13C-乙酸钠溶液。

(c)1-13C-辛酸钠溶液

将1-13C-辛酸钠以浓度成为50μmol/mL的方式溶解在生理盐水 中,将该溶液作为1-13C-辛酸钠溶液。

(d)1-13C-月桂酸溶液

于约80℃将1-13C-月桂酸溶解在含水乙醇中,使其浓度成为500 μmol/mL。将其加入已预先加热至37℃的20%BSA中,进行搅拌溶 解从而使得1-13C-月桂酸的浓度成为20μmol/2ml,将该溶液作为 1-13C-月桂酸溶液。

(e)1-13C-棕榈酸钠溶液

通过与实验例1相同的方法,将1-13C-棕榈酸钠以浓度成为20 μmol/2ml的方式溶解在含水乙醇中,将该溶液作为1-13C-棕榈酸钠 溶液。

(f)1-13C-油酸溶液

将0.5g油酸、0.5g大豆油、0.12g精制蛋黄卵磷脂加入塑料管 中,溶解后,一边以每次0.5mL的量添加甘油溶液(24.7mg/mL) 一边进行乳化。达到约9mL后,使用1.2μm过滤器进行过滤,加 水定容至10mL。

测定该溶液中的油酸含量,用甘油溶液(22mg/mL)进行稀释, 制成5.65mg/mL(20μmol/mL)的溶液。

(2)胰岛素抵抗性的评价

(2-1)实验方法

作为受试动物,使用下文中说明的(A)及(B)。

(A)ZDF系大鼠[雄性,Lean(18周龄,禁食时的血糖值和 胰岛素值分别为73mg/dL和1.0ng/mL,非禁食时的血糖值和胰岛素 值分别为98mg/dL和3.9ng/mL)及Fatty(18周龄,禁食时的血糖 值和胰岛素值分别为369mg/dL和1.7ng/mL,非禁食时的血糖值和 胰岛素值分别为474mg/dL和13.6ng/mL)]。

(B)ZDF系大鼠[雄性,Lean(13周龄,禁食时的血糖值和胰 岛素值分别为63.8mg/dL和0.21ng/mL,非禁食时的血糖值和胰岛 素值分别为111.5mg/dL和2.26ng/mL)及Fatty(13周龄,禁食时 的血糖值和胰岛素值分别为240.3mg/dL和1.97ng/mL,非禁食时的 血糖值和胰岛素值分别为595.8mg/dL和2.77ng/mL)]。

ZDFFatty大鼠是出现接近成年人的II型糖尿病及其并发症的病 态症状的、对胰岛素的敏感性下降的胰岛素抵抗性模型动物。另一 方面,ZDFLean大鼠是血糖值及对胰岛素的敏感性正常的健康模型 动物。将(A)的Lean及Fatty大鼠各自分为禁食组(自前一天起实 施禁食)和非禁食组,将各组进一步分为5组,向各组分别静脉内 施予上文中制备的(a)U-13C-葡萄糖溶液、(b)1-13C-乙酸钠溶液、 (c)1-13C-辛酸钠溶液、(f)1-13C-油酸溶液(以上,各自每次1 ml/kg)、(d)1-13C-月桂酸溶液、或(e)1-13C-棕榈酸钠溶液(以 上,各自每次2ml/kg),对于(a)~(e),使用(A)的大鼠采集 呼出气;对于(f),使用(B)的大鼠采集呼出气(各组n=3)。

在(a)~(f)的溶液施予前(0分钟)和到施予后60分钟为止 的各时间点(t分钟)采集呼出气,使用呼出气分析用质谱仪(ABCA: SerCon公司制)由排出至呼出气中的13CO2浓度求出△13C(‰)。

(2-2)实验结果

(2-2-1)U-13C-葡萄糖溶液的施予

向ZDF系大鼠(Lean及Fatty)静脉内施予U-13C-葡萄糖溶液后 测得的呼出气中的△13C(‰)的推移示于图2。图2(A)示出Lean 大鼠的结果,图2(B)示出Fatty大鼠的结果。图中,纵轴表示呼 出气中的△13C(‰),横轴表示施予U-13C-葡萄糖溶液后的呼出气 采集时间(t分钟)。

由图2的结果可知,由于Lean大鼠为健康模型,所以在非禁食 时利用饵食中的糖类作为能量来源。因此,△13C(‰)的值较之禁 食时增高。另一方面,由于Fatty大鼠为胰岛素抵抗性模型,遗传性 地无法利用糖类,因此不论是禁食状态还是非禁食状态,两者的△13C (‰)的推移大体相同,几乎没有差异。

(2-2-2)1-13C-乙酸钠溶液的施予

向ZDF系大鼠(Lean及Fatty)静脉内施予1-13C-乙酸钠溶液后 测得的呼出气中的△13C(‰)的推移示于图3。图3(A)示出Lean 大鼠的结果,图3(B)示出Fatty大鼠的结果。图中,纵轴表示呼 出气中的△13C(‰),横轴表示施予U-13C-乙酸钠溶液后的呼出气 采集时间(t分钟)。由图3可知,Lean大鼠的结果和Fatty大鼠的 结果几乎没有差异,各组的△13C(‰)显示出了同样的推移。

(2-2-3)1-13C-辛酸钠溶液的施予

向ZDF系大鼠(Lean及Fatty)静脉内施予1-13C-辛酸钠溶液后 测得的呼出气中的△13C(‰)的推移示于图4。图4(A)示出Lean 大鼠的结果,图4(B)示出Fatty大鼠的结果。图中,纵轴表示呼 出气中的△13C(‰),横轴表示施予U-13C-辛酸钠溶液后的呼出气 采集时间(t分钟)。由图4可知,Lean大鼠的结果和Fatty大鼠的 结果几乎没有差异,各组的△13C(‰)显示出了同样的推移。

(2-2-4)1-13C-月桂酸溶液的施予

向ZDF系大鼠(Lean及Fatty)静脉内施予1-13C-月桂酸溶液后 测得的呼出气中的△13C(‰)的推移示于图5。图中,纵轴表示呼 出气中的△13C(‰),横轴表示施予1-13C-月桂酸溶液后的呼出气 采集时间(t分钟)。(A)示出Lean大鼠的结果,(B)示出Fatty 大鼠的结果。由图5可知,就静脉内施予1-13C-月桂酸后的△13C(‰) 的推移、尤其是静脉内施予后10分钟内的推移而言,在健康模型 (Lean)中,在禁食组和非禁食组之间观察到了差异;但在胰岛素 抵抗性模型(Fatty)中,在禁食组和非禁食组之间没有观察到差异。 对比健康模型(Lean)和胰岛素抵抗性模型(Fatty)时,观察到了 尤其是非禁食组的△13C(‰)的推移、尤其是静脉内施予后15分钟 内的推移存在差异,观察到了胰岛素抵抗性模型(Fatty)的△13C(‰) 比健康模型(Lean)的△13C(‰)更高的倾向。

(2-2-5)1-13C-棕榈酸钠溶液

向ZDF系大鼠(Lean及Fatty)静脉施予1-13C-棕榈酸钠溶液后 测得的呼出气中的△13C(‰)的推移示于图6。图6(A)示出Lean 大鼠的结果,图6(B)示出Fatty大鼠的结果。图中,纵轴表示呼 出气中的△13C(‰),横轴表示施予1-13C-棕榈酸钠溶液后的呼出 气采集时间(t分钟)。

(2-2-6)1-13C-油酸溶液的施予

向ZDF系大鼠(Lean及Fatty)静脉内施予1-13C-油酸溶液后测 得的呼出气中的△13C(‰)的推移示于图7。图7(A)示出Lean 大鼠的结果,图7(B)示出Fatty大鼠的结果。图中,纵轴表示呼 出气中的△13C(‰),横轴表示施予1-13C-油酸溶液后的呼出气采 集时间(t分钟)。

由图6可知,就静脉内施予1-13C-棕榈酸钠后的△13C(‰)的 推移而言,在健康模型(Lean)及胰岛素抵抗性模型(Fatty)中均 观察到:禁食(空腹)状态下的△13C(‰)的值比非禁食状态下高, 非禁食状态和禁食状态之间在体内的能量利用方面存在差异。对比 健康模型(Lean)和胰岛素抵抗性模型(Fatty)时,观察到了尤其 是非禁食组的△13C(‰)的推移、尤其是静脉内施予后15分钟内的 推移存在差异,观察到了胰岛素抵抗性模型(Fatty)的△13C(‰) 比健康模型(Lean)的△13C(‰)更高的倾向。

此外,由图7可知,就静脉内施予1-13C-油酸后的△13C(‰) 的推移而言,在健康模型(Lean)及胰岛素抵抗性模型(Fatty)中 均观察到:禁食(空腹)状态下的△13C(‰)的值比非禁食状态下 高,非禁食状态和禁食状态之间在体内的能量利用方面存在差异。 对比健康模型(Lean)和胰岛素抵抗性模型(Fatty)时,观察到了 尤其是非禁食组的△13C(‰)的推移、尤其是静脉内施予后30分钟 内的推移存在差异,观察到了胰岛素抵抗性模型(Fatty)的△13C(‰) 比健康模型(Lean)的△13C(‰)更高的倾向。

此外,与(2-2-1)的施予U-13C-葡萄糖溶液时相比,禁食时与 非禁食时的能量利用的差异更明确,能够更精密地监测能量来源的 转换。从该结果可知,通过在禁食及非禁食状态下(优选为非禁食 状态下)静脉内施予1-13C-棕榈酸或其盐或者1-13C-油酸或其盐并进 行呼气试验,能够判定有无胰岛素抵抗性。

实验例3使用1-13C-棕榈酸钠溶液的胰岛素抵抗性评价

(1)实验方法

作为受试动物,使用LETO大鼠(雄性)(25周龄,禁食时的 血糖值和胰岛素值:80mg/dL和1.4ng/mL,非禁食时的血糖值和胰 岛素值:105mg/dL和3.2ng/mL)及OLETF大鼠(雄性)(25周龄, 禁食时的血糖值和胰岛素值:101mg/dL和1.1ng/mL,非禁食时的 血糖值和胰岛素值:198mg/dL和14.4ng/mL)。需要说明的是, OLETF大鼠是伴有肥胖或/及脂肪肝的2型糖尿病的模型动物,LETO 大鼠是其对照(健康模型)。禁食时,OLETF大鼠为正常血糖,但 在非禁食时,为高胰岛素血症及高血糖,显示出了隐性糖尿病的状 态。上述结果表明,OLETF大鼠是对胰岛素的敏感性下降的高胰岛 素血症大鼠,可以认为其是胰岛素抵抗性的模型动物。

将上述各大鼠分为禁食组(自前一天起实施禁食)和非禁食组, 向各组静脉内施予上述实验例2中制备的1-13C-棕榈酸钠溶液(2 ml/kg)(各组n=3)。在1-13C-棕榈酸钠溶液施予前(0分钟)和到 施予后60分钟为止的各时间点(t分钟)采集呼出气,使用呼出气 分析用质谱仪(ABCA:SerCon公司制)由排出至呼出气中的13CO2浓度求出△13C(‰)。

(2)实验结果

向作为健康模型的LETO大鼠及作为胰岛素抵抗性模型的 OLETF大鼠(分别分为禁食组及非禁食组)的各组静脉内施予1-13C- 棕榈酸钠溶液后测得的呼出气中的△13C(‰)的推移示于图8。(A) 示出LETO大鼠的结果,(B)示出OLETF大鼠的结果。图中,纵 轴表示呼出气中的△13C(‰),横轴表示施予1-13C-棕榈酸钠溶液 后的呼出气采集时间(t分钟)。

由图8可知,就静脉内施予1-13C-棕榈酸钠后的△13C(‰)的 推移而言,与实验例2(2)(2-2-5)的结果同样地,在LETO及 OLETF系大鼠中均观察到:禁食(空腹)状态下的△13C(‰)的数 值比非禁食状态下高,非禁食状态和禁食状态之间在体内的能量利 用方面存在差异。此外,对比健康模型(LETO)和伴有肝疾病的胰 岛素抵抗性模型(OLETF)时,在禁食组及非禁食组中的任一组中, 均观察到了△13C(‰)的推移、尤其是静脉内施予后15分钟内的推 移存在差异,观察到了伴有肝疾病的胰岛素抵抗性模型(OLETF) 的△13C(‰)比健康模型(LETO)的△13C(‰)更高的倾向。

根据上述结果确认到:通过使用1-13C-棕榈酸的呼气试验,不仅 对已出现糖尿病病症的胰岛素抵抗性模型、即使是对伴有肝疾病的 隐性糖尿病的模型,也能够灵敏地监测胰岛素抵抗性。

在禁食状态及非禁食状态下对ZDF系大鼠(雄性,Lean及Fatty) 静脉施予1-13C-棕榈酸钠后的△13C(‰)的推移分别示于图9(A) 及(B),在禁食状态及非禁食状态下对LETO大鼠(其为健康模型) 及OLETF系大鼠(其为伴有肝疾病的胰岛素抵抗性模型)静脉施予 1-13C-棕榈酸钠后的△13C(‰)的推移分别示于图10(A)及(B)。 如图9(A)及图10(A)所示,可知即使在禁食时,也能够判定健 康模型和伴有肝疾病的胰岛素抵抗性模型的糖代谢能力(对胰岛素 的敏感性)的差异;但如图9(B)、图10(B)所示,可知通过在 非禁食时进行测定,能够基于更大的差别来判定两者的差异。

实验例4不伴有胰岛素抵抗性的高胰岛素血症(非胰岛素抵抗性-高胰岛素血症)的评价

(1)实验方法

作为处于胰岛素抵抗性(对胰岛素的敏感性的下降)发生的前 阶段的动物,使用OLETF大鼠(11周龄,禁食时的血糖值和胰岛素 值:104mg/dL和0.6ng/mL,非禁食时的血糖值和胰岛素值:124 mg/dL和2.7ng/mL)及ZDFFatty大鼠(11周龄,禁食时的血糖值 和胰岛素值:91mg/dL和3.4ng/mL,非禁食时的血糖值和胰岛素值: 116mg/dL和19.0ng/mL)。此外,作为它们的对照(健康模型), 使用LETO大鼠(11周龄,禁食时的血糖值和胰岛素值:57mg/dL 和0.3ng/mL,非禁食时的血糖值和胰岛素值:98mg/dL和1.4ng/mL) 及ZDFLean大鼠(11周龄,禁食时的血糖值和胰岛素值:72mg/dL 和0.3ng/mL,非禁食时的血糖值和胰岛素值:113mg/dL和1.7 ng/mL)。处于胰岛素抵抗性发生的前阶段的动物(OLETF大鼠、 ZDFFatty大鼠)虽然患有高胰岛素血症,但血糖值在正常范围内。 因此,将其称为不伴有胰岛素抵抗性的高胰岛素血症模型,简称为 “非胰岛素抵抗性/高胰岛素血症模型”。

将上述大鼠分为禁食组(自前一天起实施禁食)和非禁食组, 向各组静脉内施予上述实验例2中制备的1-13C-棕榈酸钠溶液(2 ml/kg)(各组n=3)。在1-13C-棕榈酸钠溶液施予前(0分钟)和到 施予后30分钟为止的各时间点(t分钟)采集呼出气,使用呼出气 分析用质谱仪(ABCA:SerCon公司制)由排出至呼出气中的13CO2浓度求出△13C(‰)。

(2)实验结果

向ZDF系大鼠(雄性,Lean及Fatty)(非禁食组、禁食组) 的各组静脉内施予1-13C-棕榈酸钠溶液后测得的呼出气中的△13C (‰)的推移示于图11。图11(A)示出非禁食组的结果,11(B) 示出禁食组的结果。图中,纵轴表示呼出气中的△13C(‰),横轴 表示施予1-13C-棕榈酸钠溶液后的呼出气采集时间(t分钟)。

在非禁食状态及禁食状态下对LETO及OLETF大鼠静脉施予 1-13C-棕榈酸钠溶液后的△13C(‰)的推移分别示于图12。图12(A) 示出非禁食组的结果,12(B)示出禁食组的结果。

如图11(B)及图12(B)所示,就胰岛素抵抗性发生的前阶段 中禁食时的△13C(‰)的推移而言,在健康模型与非胰岛素抵抗性/ 高胰岛素血症模型之间几乎没有观察到差异。但是,如图11(A) 及图12(A)所示,确认到了非禁食时的非胰岛素抵抗性/高胰岛素 血症模型的△13C(‰)值显著低于健康模型的△13C(‰)值。该模 式与实验例2中示出的已出现糖尿病病症的胰岛素抵抗性模型的模 式、实验例3中示出的伴有肝疾病的隐性糖尿病的胰岛素抵抗性模 型的模式(施予1-13C-棕榈酸钠溶液后的△13C(‰)的推移显著高 于健康模型的△13C(‰)的模式)(图7~10)相反。根据该结果确 认到:与胰岛素抵抗性的患者相反地,非胰岛素抵抗性/高胰岛素血 症的患者的脂肪酸代谢下降。从该结果可知,通过将有无脂肪酸代 谢的亢进及下降作为指标,能够辨别高胰岛素血症患者有无胰岛素 抵抗性。具体而言,对于高胰岛素血症患者,当在使用标记C-脂肪 酸的呼气试验中较之健康受试者而言脂肪酸的代谢亢进时,能够确 定对胰岛素的敏感性下降(有胰岛素抵抗性。胰岛素抵抗性/高胰岛 素血症),反之,当较之健康受试者而言脂肪酸的代谢下降时,能 够确定对胰岛素的敏感性没有下降(无胰岛素抵抗性。非胰岛素抵 抗性/高胰岛素血症)。

实验例5呼吸商的评价

作为受试动物,将大鼠(雄性,ZDF系大鼠,Lean及Fatty)分 别分为2组(禁食组及经口施予组)。对于禁食组,从实验的前一 天起实施禁食;对于经口施予组,在转移至呼出气分析用腔室 (chamber)内后40分钟后,以4mL/kg的比例经口施予已溶解在水 中的葡萄糖(2g/4mL)(n=1)。

使用生物气体分析用质谱仪(“ARCO-2000”:ArcoSystemInc. 制),由各组的排出至呼出气中的二氧化碳量和氧气量基于下式算 出呼吸商。

呼吸商(RQ)=每单位时间的二氧化碳排出量/每单位时间的摄氧量

此处,糖类的呼吸商为RQ=1.0,脂质的呼吸商为RQ=0.7。因此, 可以根据通过上式得到的呼吸商的值来测定糖及脂质中的哪一个以 多大的比例被利用。

针对ZDF系大鼠(Lean及Fatty)进行测定而得到的呼吸商的 平均值±SD示于图13。

从该结果可知,健康模型(Lean)在非禁食时利用糖类作为能 量来源,而已出现糖尿病病症的胰岛素抵抗性模型(Fatty)则没有 利用糖类。此外,可知在禁食时两组之间几乎没有差异。

实验例6糖/脂肪酸燃烧比

使用实验例2中进行的(a)U-13C-葡萄糖溶液施予的结果和(e) 1-13C-棕榈酸钠溶液施予的结果,计算糖/脂肪酸燃烧比。

(1)糖类/脂肪酸燃烧比(A)

针对ZDF系大鼠(Lean及Fatty),分别以禁食状态下的值和 非禁食状态下的值来比较实验例2中通过(a)U-13C-葡萄糖溶液施 予(禁食状态、非禁食状态)得到的△13C(‰)的AUC(120分钟) 与通过(e)1-13C-棕榈酸钠溶液施予(禁食状态、非禁食状态)得 到的△13C(‰)的AUC(60分钟)的比率(AUC[13-C-葡萄 糖]/AUC[1-13C-棕榈酸钠]),结果示于图14。该比率(AUC[13C-葡 萄糖]/AUC[1-13C-棕榈酸钠])表示糖/脂肪酸燃烧比。

需要说明的是,由于U-13C-葡萄糖有6个碳,所以使用了乘以 1/6的AUC120分钟值。由于1-13C-棕榈酸钠的施予量为20μmol/kg, 所以使用了乘以2.5的AUC60分钟值,以与U-13C-葡萄糖的施予量 50μmol/kg一致。

如图14所示,就呼吸商(RQ)而言,禁食时的健康模型(Lean) 与已出现糖尿病病症的胰岛素抵抗性模型(Fatty)之间的差异不明 确,由此可知,不能准确地判定在禁食时受试者将糖类和脂肪酸中 的哪一个用作能量来源。与此相对,如图14所示,根据从使用标记 C-葡萄糖的呼气试验和使用标记C-脂肪酸的呼气试验的结果算出的 “AUC[U-13C-葡萄糖]/AUC[1-13C-脂肪酸]”,在禁食时及非禁食时, 健康模型(Lean)与已出现糖尿病病症的胰岛素抵抗性模型(Fatty) 之间的差异均明确,由此可知,不论在禁食及非禁食中的哪一种状 态下,均能准确地测定受试者将糖类和脂肪酸中的哪一个用作能量 来源。也就是说,根据上述方法,能够作为呼吸商的替代且能够比 呼吸商更灵敏地测定糖类和脂肪酸中的哪一个被用作能量来源。

此外,由图14可知,与健康模型(Lean)相比,已出现糖尿病 病症的胰岛素抵抗性模型(Fatty)的禁食时与非禁食时的 “AUC[U-13C-葡萄糖]/AUC[1-13C-脂肪酸]”的差异极小。因此,通 过测定受试者的禁食时与非禁食时的“AUC[U-13C-葡萄 糖]/AUC[1-13C-脂肪酸]”的差异,能够以更高的精度测定受试者对胰 岛素敏感性的下降(胰岛素抵抗性)。

(2)糖类/脂肪酸燃烧比(B)

针对ZDF系大鼠(Lean及Fatty),分别以禁食状态下的值和 非禁食状态下的值来比较血糖值的倒数(禁食状态、非禁食状态) 与实验例2中通过(e)1-13C-棕榈酸钠溶液施予(禁食状态、非禁 食状态)得到的△13C(‰)的AUC(60分钟)的比率([1/血糖 值]/AUC[1-13C-棕榈酸钠]),结果示于图15。该比率([1/血糖 值]/AUC[1-13C-棕榈酸钠])表示糖/脂肪酸燃烧比。

与图14同样地,可知不论在禁食时还是在非禁食时,均能够判 定健康模型(Lean)、已出现糖尿病病症的胰岛素抵抗性模型(Fatty) 中利用了糖类、脂肪酸中的哪一个来作为能量来源。由此可知,仅 通过进行利用1-13C-棕榈酸钠的测定即可代替呼吸商,并且比呼吸商 更灵敏。

此外,由图15可知,与健康模型(Lean)相比,已出现糖尿病 病症的胰岛素抵抗性模型(Fatty)的禁食时与非禁食时的“[1/血糖 值]/AUC[1-13C-脂肪酸]”的差异极小。因此,通过测定受试者的禁食 时与非禁食时的“[1/血糖值]/AUC[1-13C-脂肪酸]”的差异,能够以 更高的精度测定受试者的胰岛素抵抗性糖耐量。

(3)糖类/脂肪酸燃烧比(C)

针对ZDF系大鼠(Lean及Fatty),分别以禁食状态下的值和 非禁食状态下的值来比较血糖值的倒数(禁食状态、非禁食状态) 与实验例2中通过(e)1-13C-棕榈酸钠溶液施予(禁食状态、非禁 食状态)得到的△13C(‰)的Ct的比率([1/血糖值]/Ct[1-13C-棕榈 酸钠]),结果示于图15。需要说明的是,此处,作为呼出气采集时 间(t),采用△13C(‰)的值显示出最大值的时间。具体而言,对 于处于禁食状态及处于非禁食状态的健康模型(Lean),分别采用 了t=2分钟及5分钟;此外,对于处于禁食状态及处于非禁食状态 的糖尿病模型(Fatty),分别采用了t=2分钟及5分钟。

该比率([1/血糖值]/Ct)表示糖/脂肪酸燃烧比。

由图16可知,与图14和图15同样地,不论在禁食时还是在非 禁食时,均能够判定健康模型(Lean)、糖尿病模型(Fatty)中利 用了糖类、脂肪酸中的哪一个来作为能量来源。由此可知,本发明 中,为了实施利用1-13C-棕榈酸钠的测定,仅通过以在1-13C-棕榈酸 钠施予后1分钟到30分钟的范围内的1个时间点进行测定的方式进 行,由此即可代替呼吸商,并且比呼吸商更灵敏。

此外,由图16可知,与健康模型(Lean)相比,糖尿病模型(Fatty) 的禁食时与非禁食时的“[1/血糖值]/Ct[1-13C-脂肪酸](t=1-30min)” 的差异极小。因此,通过测定受试者的禁食时与非禁食时的“[1/血 糖值]/Cmax[1-13C-脂肪酸](t=1-30min)”的差异,能够以更高的 精度测定受试者对胰岛素敏感性的下降(胰岛素抵抗性)。

实验例7

(1)3-13C-葡萄糖+1-13C-棕榈酸钠混合液的制备

于约80℃将1-13C-棕榈酸钠以浓度成为500μmol/mL的方式溶 解在含水乙醇中,将其加入已预先加热至37℃的20%BSA中并进 行搅拌。进一步加入3-13C-葡萄糖溶液,制备3-13C-葡萄糖(50μmol/2 mL)和1-13C-棕榈酸钠(20μmol/2mL)的混合溶液(以下将其称为 “葡萄糖/棕榈酸混合液”)。

(2)实验方法

使用大鼠(LETO、OLETF,均为雄性)作为受试动物。OLETF 大鼠是伴有肥胖及脂肪肝的糖尿病模型、即胰岛素抵抗性模型, LETO大鼠是其对照(健康模型)。分别分成对照组(非禁食时的血 糖值:108mg/dL)、轻度糖尿病组(非禁食时的血糖值:166mg/dL)、 及重度糖尿病组(非禁食时的血糖值:281mg/dL),在非禁食状态 下以2ml/kg的用量向上述各组静脉内施予(1)中制备的葡萄糖/棕 榈酸混合液(n=1)。

然后,在静脉施予葡萄糖/棕榈酸混合液之前(0分钟)及施予 后的各时间点(t分钟)采集呼出气,使用呼出气分析用质谱仪 (ABCA:SerCon公司制)由排出至呼出气中的13CO2浓度求出△13C (‰)。

(3)实验结果

结果示于图17。图17中,自左侧起依次表示分别向对照组(非 禁食时的血糖值:108mg/dL)、轻度糖尿病组(非禁食时的血糖值: 166mg/dL)、及重度糖尿病组(非禁食时的血糖值:281mg/dL)静 脉内施予葡萄糖/棕榈酸混合液、从利用呼气试验测得的13CO2浓度 算出的△13C(‰)的推移。需要说明的是,各图中,纵轴表示呼出 气中的△13C(‰),横轴表示静脉内施予后的呼出气采集时间(t 分钟)。

图17所示的实测值与模拟结果(未示出)非常一致,由此可知 能够根据实测值的△13C(‰)的推移来监测糖尿病的发展程度(对 照→轻度糖尿病→重度糖尿病)、换言之亦即对胰岛素的敏感性的 下降(胰岛素抵抗性的增高)。此外,通过模型分析(药物动态), 还能够将施予葡萄糖/棕榈酸混合液而得到的实测值分解成葡萄糖和 棕榈酸各自的呼出气反应。

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