Plasma Branched-Chain Amino Acid Concentrations and Glucose Homeostasis in Kidney Transplant Recipients and Candidates.

ABSTRACT

Background: Post-transplant diabetes mellitus (PTDM) encompasses new-onset and previously unrecognized type 2 diabetes. Kidney failure masks type 2 diabetes. Branched-chain amino acids (BCAA) are closely associated with glucose metabolism. Therefore, understanding BCAA metabolism both in kidney failure and after kidney transplantation may inform PTDM mechanisms. Objective: To understand the impact of present or absent kidney function on plasma BCAA concentrations. Design: Cross-sectional study of kidney transplant recipients and kidney transplant candidates. Setting: Large kidney transplant center in Toronto, Canada. Measurements We measured plasma BCAA and aromatic amino acid (AAA) concentrations in 45 pre-kidney transplant candidates (15 with type 2 diabetes, 30 without type 2 diabetes) and 45 post-kidney transplant recipients (15 PTDM, 30 non-PTDM), along with insulin resistance and sensitivity by 75 g oral glucose loading for those in each group without type 2 diabetes. Methods: Plasma AA concentrations were analyzed using MassChrom AA Analysis and compared between groups. The insulin sensitivity for oral glucose tolerance tests or Matsuda index (a measure of whole-body insulin resistance), Homeostatic Model Assessment for Insulin Resistance (a measure of hepatic insulin resistance), and Insulin Secretion-Sensitivity Index-2 (ISSI-2, a measure of pancreatic ß-cell response) was calculated from fasting insulin and glucose concentrations, and compared with BCAA concentrations. Results: Each BCAA concentration was higher in post-transplant subjects than pre-transplant subjects (P < .001 for leucine, isoleucine, valine). In post-transplant subjects, each BCAA concentration was higher in PTDM versus non-PTDM (odds ratio for PTDM 3-4 per 1 SD increase in BCAA concentration, P < .001 for each). Tyrosine concentrations were also higher in post-transplant subjects than pre-transplant subjects, but tyrosine did not differ by PTDM status. By contrast, neither BCAA nor AAA concentrations were different in pre-transplant subjects with or without type 2 diabetes. Whole-body insulin resistance, hepatic insulin resistance, and pancreatic ß-cell response did not differ between nondiabetic post-transplant and pre-transplant subjects. Branched-chain amino acid concentrations correlated with the Matsuda index and Homeostatic Model Assessment for Insulin Resistance (P < .05 for each) only in nondiabetic post-transplant subjects-not in nondiabetic pre-transplant subjects. Branched-chain amino acid concentrations did not correlate with ISSI-2 in either pre-transplant or post-transplant subjects. Limitations: The sample size was small, and subjects were not studied prospectively for the development of type 2 diabetes. Conclusions: Plasma BCAA concentrations are higher post-transplant in type 2 diabetic states, but do not differ by diabetes status in the presence of kidney failure. The association of BCAA with measures of hepatic insulin resistance among nondiabetic post-transplant patients is consistent with impaired BCAA metabolism as a characteristic of kidney transplantation.

Contexte Le diabète post-transplantation (DPT) englobe les nouvelles manifestations du diabète de type 2 nouveau et le diabète précédemment non reconnu. L'insuffisance rénale masque le diabète de type 2. Les acides aminés à chaîne ramifiée (AACR) sont étroitement liés au métabolisme du glucose. Par conséquent, la compréhension du métabolisme des acides aminés à chaîne ramifiée (AACR) à la fois dans l'insuffisance rénale et après la transplantation rénale peut informer les mécanismes de DPT. Objectifs Comprendre l'impact de la présence ou de l'absence de fonction rénale sur les concentrations plasmatiques d'AACR. Type d'étude Étude transversale portant sur des receveurs d'une greffe rénale et des candidats à une transplantation de rein. Cadre Un grand centre de transplantation rénale de Toronto (Canada). Mesures Nous avons mesuré les concentrations plasmatiques d'AACR et d'AA aromatiques (AAA) chez 45 candidats pré-transplantation rénale (15 atteints de diabète de type 2; 30 non-diabétiques) et 45 patients ayant reçu une greffe rénale (15 DPT, 30 non-DPT). Les patients des groupes non-diabétiques ont en outre subi un test de résistance et de sensibilité à l'insuline à la suite de l'administration orale de 75 g de glucose. Méthodologie Les concentrations plasmatiques d'AA ont été analysées à l'aide de l'appareil Mass Chrom AA Analysis et comparées entre les groupes. La sensibilité à l'insuline pour les tests oraux de tolérance au glucose ou l'indice Matsuda (mesure de la résistance à l'insuline dans tout l'organisme), l'évaluation du modèle homéostatique de la résistance à l'insuline (mesure de la résistance hépatique à l'insuline) et l'indice de sensibilité à la sécrétion d'insuline-2 (mesure de la réponse des cellules ß pancréatiques) ont été calculés à partir des concentrations d'insuline et de glucose à jeun, et comparés aux concentrations d'AACR. Résultats Chacune des concentrations en AACR était plus élevée chez les sujets post-transplantation que chez les sujets pré-transplantation (p < 0,001 pour la leucine, l'isoleucine, la valine). Chez les sujets post-transplantation, chaque concentration d'AACR était plus élevée chez les sujets DPT que chez le cas des sujets non-DPT (RC pour DPT entre 3 et 4 pour chaque augmentation de l'écart-type; p < 0,001 pour chacun). Les concentrations de tyrosine étaient également plus élevées chez les sujets post-transplantation que chez les sujets pré-transplantation, mais ne différaient pas selon le statut du DPT. En revanche, ni les concentrations d'AACR ni les concentrations d'AAA n'étaient différentes chez les sujets pré-transplantation qu'ils soient ou non atteints de diabète de type 2. La résistance de tout l'organisme à l'insuline, la résistance hépatique à l'insuline et la réponse des cellules ß pancréatiques ne différaient pas entre les sujets non-diabétiques avant ou après la transplantation. Les concentrations d'AACR étaient corrélées avec l'indice Matsuda et l'évaluation du modèle homéostatique de la résistance à l'insuline (p<0,05 pour chacun) uniquement chez les sujets non-diabétiques après la transplantation, et non chez les sujets non-diabétiques avant la transplantation. Les concentrations d'AACR n'étaient pas en corrélation avec l'ISSI-2, que ce soit chez les sujets avant ou après la transplantation. Limites L'échantillon était de petite taille et les sujets n'ont pas été étudiés prospectivement pour le développement du diabète de type 2. Conclusion: Les concentrations plasmatiques d'AACR sont plus élevées après la transplantation chez les sujets diabétiques de type 2, mais ne diffèrent pas selon le statut du diabète en présence d'une insuffisance rénale. Les associations entre les AACR et les mesures de la résistance hépatique à l'insuline chez les patients non-diabétiques post-transplantation sont cohérentes avec une altération du métabolisme des AACR comme caractéristique de la transplantation rénale.