The impact of obesity, sex, and diet on hepatic glucose production in cats

Abstract

Obesity is a risk factor for type 2 diabetes in cats. The risk of developing diabetes is severalfold greater for male cats than for females, even after having been neutered early in life. The purpose of this study was to investigate the role of different metabolic pathways in the regulation of endogenous glucose production (EGP) during the fasted state considering these risk factors. A triple tracer protocol using (2)H(2)O, [U-(13)C(3)]propionate, and [3,4-(13)C(2)]glucose was applied in overnight-fasted cats (12 lean and 12 obese; equal sex distribution) fed three different diets. Compared with lean cats, obese cats had higher insulin (P < 0.001) but similar blood glucose concentrations. EGP was lower in obese cats (P < 0.001) due to lower glycogenolysis and gluconeogenesis (GNG; P < 0.03). Insulin, body mass index, and girth correlated negatively with EGP (P < 0.003). Female obese cats had approximately 1.5 times higher fluxes through phosphoenolpyruvate carboxykinase (P < 0.02) and citrate synthase (P < 0.05) than male obese cats. However, GNG was not higher because pyruvate cycling was increased 1.5-fold (P < 0.03). These results support the notion that fasted obese cats have lower hepatic EGP compared with lean cats and are still capable of maintaining fasting euglycemia, despite the well-documented existence of peripheral insulin resistance in obese cats. Our data further suggest that sex-related differences exist in the regulation of hepatic glucose metabolism in obese cats, suggesting that pyruvate cycling acts as a controlling mechanism to modulate EGP. Increased pyruvate cycling could therefore be an important factor in modulating the diabetes risk in female cats.

Glicemia de gatos obesos obtida por meio do teste de tolerância à glicose

“…Esta rápida recuperação está de acordo com Kley et al (2009) que observaram que o fígado de gatos obesos ainda é sensível à insulina e que a autorregulação hepática ainda está intacta, apesar da resistência periférica à insulina. Gatos obesos compensam a resistência à insulina, mesmo em jejum e no período pós-prandial por serem capazes de manter a sensibilidade hepática à insulina e a produção de glicose endógena, o que lhes permite manter a normoglicemia (Hoenig et al, 2012).…”

“…Hoenig et al (2012) afirmaram que isso deve ocorrer devido à diminuição da produção de glicose no fígado, mantendo as concentrações normais mesmo no período pós-prandial durante vários anos, apesar da resistência à insulina. Provavelmente, a diabetes em gato só deve se desenvolver quando o fígado se torna resistente à insulina e/ou a secreção de insulina se torna demasiado baixo para superar o aumento da produção de glicose (Kley et al, 2009;Hoenig et al, 2012).…”

“…A obesidade é um comprovado fator de risco para diabetes mellitus tipo 2 tanto em seres humanos, quanto em felinos domésticos e está relacionada à resistência à insulina, isto é, quando concentrações maiores de insulina são necessárias para o metabolismo da glicose (Kley et al, 2009). A resistência à insulina e a consequente hiperglicemia pós-prandial provocam lesões nas células-β do pâncreas, ocasionando a redução na secreção de insulina, um fenômeno denominado toxicidade da glicose, sendo o mecanismo postulado como contribuinte para a progressão e manutenção de diabetes mellitus do tipo 2 (Verkest et al, 2012).…”

“…A resistência à insulina e a consequente hiperglicemia pós-prandial provocam lesões nas células-β do pâncreas, ocasionando a redução na secreção de insulina, um fenômeno denominado toxicidade da glicose, sendo o mecanismo postulado como contribuinte para a progressão e manutenção de diabetes mellitus do tipo 2 (Verkest et al, 2012). Foi relatado que um aumento de 50% no índice de massa corporal (IMC) de gatos poderia levar a uma diminuição em cerca de 60% na sensibilidade à insulina (Kley et al, 2009). …”

“…Gatos obesos apresentam resistência à insulina em tecidos periféricos (Kley et al, 2009) e podem demonstrar intolerância à glicose quando desafiados com administração desta. Apesar da possibilidade de interferência da hiperglicemia provocada por catecolaminas liberadas pela manipulação, o teste de tolerância à glicose intravenosa tem sido realizado em gatos para avaliar a eliminação de glicose (Hoenig et al, 2012).…”