De ontdekking van insuline is een van de mijlpalen van de vorige eeuw geworden. Er is veel bekend over de regulatie van insulinesynthese, secretie en de fysiologische functies ervan in metabole weefsels. Er is echter minder aandacht besteed aan insulineafbraak en de regulerende mechanismen ervan. Insulinemetabolisme kan worden opgevat als het samenspel tussen bètacelfunctie, insulineresistentie (IR) of gevoeligheid en insulineklaring. Naast insulinesecretie speelt insulineklaring in de lever een cruciale rol bij het handhaven van het homeostatische insulineniveau dat nodig is om perifere doelweefsels te bereiken en bij het bevorderen van een goede insulinewerking1. Meerdere onderzoeken hebben een verminderde insulineklaring geïdentificeerd als een cruciale factor in de pathogenese van hyperinsulinemie bij het metabool syndroom, evenals bij andere aandoeningen zoals diabetes type 2 2,3, niet-alcoholische steatohepatitis4 en polycysteus ovariumsyndroom5. Hyperinsulinemie secundair aan verminderde klaring kan dus een rol spelen in de pathogenese van stofwisselingsziekten. Strategieën die de insulineklaring verbeteren, hebben het potentieel om de ongunstige effecten van hyperinsulinemie bij deze personen om te keren.
Insuline heeft een uniek distributiepatroon. Het niveau van circulerende plasma-insuline hangt af van het evenwicht tussen insulinesecretie en -verwijdering. De alvleesklier scheidt insuline op een pulserende manier af in de poortader en leidt deze naar de hepatocyten. Als het eerste orgaan dat insulinesecretie tegenkomt, breekt de lever het grootste deel van de insuline af tijdens de eerste passage, goed voor 60%-70% van de totale insuline6. De resterende insuline verlaat de lever via de leverader en komt in de systemische circulatie terecht, waar het gedeeltelijk wordt gebruikt door perifere weefsels (voornamelijk spieren, vetweefsel en nieren) voordat het verder wordt geëxtraheerd door de lever tijdens de tweede passage door de leverslagader7.
De nauwkeurige meting van de insulineklaring is cruciaal. Het direct meten van de insulineklaring in de lever in studies bij mensen is een uitdaging omdat het verkrijgen van bloedmonsters uit de portale en leveraders moeilijk is. Zowel directe als indirecte methoden worden gebruikt om de insulineklaring bij mensen en diermodellen te schatten. Er worden ongeveer drie strategieën gebruikt om de insulineklaring indirect te meten. De beoordelingen die in de klinische praktijk het meest worden gebruikt, hebben betrekking op methoden die zijn gebaseerd op de molaire verhouding C-peptide/insuline8. Deze benadering is gebaseerd op de equimolaire secretie van beide peptiden en de afwezigheid van C-peptide-extractie door de lever9. De tweede groep methoden is afhankelijk van de wiskundige analyse van plasmavervalcurven van insuline na een bekende en specifieke input van het hormoon in de bloedsomloop 2,10,11. De derde methode is gebaseerd op het feit dat de infusie van insuline met een constante snelheid leidt tot stabiele niveaus van het hormoon in het bloed, waarbij de verwijderingssnelheid overeenkomt met de toedieningssnelheid12. Deze indirecte methoden weerspiegelen voornamelijk de algehele insulineklaring in het lichaam. Aangezien de lever de primaire plaats is waar insuline wordt geklaard en een cruciale rol speelt in dit proces, is het essentieel om de insulineklaring in de lever direct te evalueren.
Eerdere studies hebben insuline-extractie in de lever bij gezonde honden direct gemeten13,14. Studies hebben ook een geïsoleerd geperfuseerd rattenlevermodel gebruikt om insuline-extractie uit de lever te beoordelen 15,16. Vanwege de hoge beschikbaarheid van genetisch gemodificeerde stammen dienen muizen als waardevolle modellen voor het onderzoeken van moleculaire routes. Een paar studies17 hebben leverperfusie gebruikt om de insulineklaring in de lever direct in een muismodel te beoordelen. In deze onderzoeken wordt een perfusaat met humane insuline in de poortader toegediend en verzameld uit de inferieure vena cava. Het aandeel insuline dat door de lever wordt geabsorbeerd, geeft de klaring aan. De leverperfusietechniek houdt de lever onder bijna-fysiologische omstandigheden in stand door een warm, zuurstofrijk en met voedingsstoffen verrijkt perfusaat door het levervaatstelsel te laten circuleren. Er is echter onvoldoende praktische begeleiding en essentiële tips voor het bevorderen en verspreiden van deze techniek.
Hoewel de insulineklaring in de lever dus steeds meer aandacht heeft gekregen, blijft de rol ervan bij aandoeningen, evenals de moleculaire mechanismen, onduidelijk18. Daarom zijn geavanceerde technieken hard nodig op het gebied van wetenschappelijk onderzoek. Dit protocol stelt een gedetailleerde gewijzigde leverperfusieprocedure vast bij muizen voor het evalueren van de insulineklaring in de lever. Bovendien kan deze methode ook worden gebruikt om de effecten van geneesmiddelen op de lever te bestuderen, inclusief het first-pass-effect, transportprocessen van geneesmiddelen en verschillende andere aspecten.