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Effects of bariatric surgery on the incretin effects of nutrients: relationship with post-surgical glucose homeostasis

English title Effects of bariatric surgery on the incretin effects of nutrients: relationship with post-surgical glucose homeostasis
Applicant Giusti Vittorio
Number 140946
Funding scheme Project funding (Div. I-III)
Research institution Division de Physiologie Département de Médecine Université de Fribourg
Institution of higher education University of Lausanne - LA
Main discipline Clinical Endocrinology
Start/End 01.04.2013 - 31.10.2016
Approved amount 315'000.00
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Keywords (6)

Glucose homeostasis; Bariatric surgery; Hypoglycemia; Type 2 diabetes mellitus; Incretins; Obesity

Lay Summary (French)

Lead
Effets des nutriments sur la sécretion des hormones intestinales après chirurgie bariatrique: relation avec l'homéostase glucidique.
Lay summary

La chirurgie, dite bariatrique,  constitue actuellement le seul traitement qui permet d’obtenir une perte pondérale significative et durable dans le cas d’obésité sévère.  Le bypass gastrique est l’intervention la plus utilisée et consiste à réduire le volume de l’estomac, afin de diminuer la prise alimentaire,  et court-circuiter une partie de l’intestin grêle, afin de réduire l’absorption des aliments. Ce type de chirurgie permet d’obtenir non seulement une réduction de poids considérable, mais également d’induire une amélioration importante de la glycémie, voire une disparition du diabète. Une amélioration de la sécrétion de l’insuline est sûrement impliquée, mais les mécanismes restent mal compris. De nombreux facteurs peuvent contribuer à la résolution du diabète, y compris la restriction calorique, la stimulation des hormones sécrétées au niveau intestinal, le détournement des nutriments dans l'intestin distal. Dans la présente étude, nous nous proposons de tester l'hypothèse que les changements dans la dynamique de l’absorption, à la fois des glucides et des lipides, jouent un rôle primordial pour améliorer la sécrétion d'insuline. Les objectifs spécifiques de cette étude sont les suivants :
Objectif spécifique A: évaluer le rôle d'une accélération du taux d'absorption des glucides dans l’augmentation des hormones intestinales (incrétines) post-opératoires. Hypothèse A1: après une intervention chirurgicale, une absorption plus rapide du glucose provenant des glucides alimentaires produit un plus grand effet sur les incrétines. Hypothèse A2: cet effet renforcé des incrétines peut être atténué par l'alimentation des glucides à absorption lente. Pour tester ces hypothèses les effets des repas absorbés contenant des glucides rapides, intermédiaires et lents seront mesurés.

Objectif spécifique B: évaluer la contribution relative des glucides et des lipides sur l’augmentation des incrétines observée chez les patients ayant un bypass gastrique. Hypothèse B: une absorption accélérée des graisses est présente après un bypass gastrique et est responsable d’une augmentation des incrétines. Pour tester cette hypothèse les effets des repas contenant des glucides, des lipides, des glucides + des lipides seront mesurés.

Objectif spécifique C: évaluer le rôle potentiel des incrétines chez les patients atteints d’hypoglycémies symptomatiques après chirurgie bariatrique. Hypothèse C: des hypoglycémies post-chirurgicales sont liées à une augmentation  exagérée de l’incrétine et peuvent être contrôlées en fournissant des nutriments à faible effet sur les incrétines.

Importance et impact de la proposition: actuellement, le bypass gastrique est reconnu comme la méthode la plus efficace pour obtenir une perte de poids importante et également très efficace dans le traitement du diabète de type 2. Par conséquence, cette procédure est désormais considérée comme une «chirurgie métabolique». L’identification des facteurs par lesquels la chirurgie bariatrique améliore le métabolisme du glucose est d'une grande importance, elle permet de proposer de nouvelles approches thérapeutiques pour les patients diabétiques de type 2, obèses, d'une part, et d'autre part de réduire la survenue d'hypoglycémie post-prandiale, une maladie rare, mais invalidante pour les patients opérés. L'approche originale de notre proposition repose sur l'évaluation des effets spécifiques des nutriments dans l'axe entéro-insulaire lors de la perte de poids rapide et en situation de poids stable après un bypass gastrique.
Direct link to Lay Summary Last update: 25.03.2013

Responsible applicant and co-applicants

Employees

Publications

Publication
Effects of gastric bypass surgery on postprandial gut and systemic lipid handling
Jegatheesan Prasanthi, Seyssel Kévin, Stefanoni Nathalie, Rey Valentine, Schneiter Philippe, Giusti Vittorio, Lecoultre Virgile, Tappy Luc (2019), Effects of gastric bypass surgery on postprandial gut and systemic lipid handling, in Clinical Nutrition ESPEN.
Effects of roux-en-Y gastric bypass surgery on postprandial fructose metabolism
Surowska Anna, De Giorgi Sara, Theytaz Fanny, Campos Vanessa, Hodson Leanne, Stefanoni Nathalie, Rey Valentine, Schneiter Philippe, Laville Martine, Giusti Vittorio, Gabert Laure, Tappy Luc (2016), Effects of roux-en-Y gastric bypass surgery on postprandial fructose metabolism, in Obesity, 24(3), 589-596.
Energy and macronutrient intake after gastric bypass for morbid obesity: a 3-y observational study focused on protein consumption
Giusti Vittorio, Theytaz Fanny, Di Vetta Veronique, Clarisse Murielle, Suter Michel, Tappy Luc (2016), Energy and macronutrient intake after gastric bypass for morbid obesity: a 3-y observational study focused on protein consumption, in American Journal of Clinical Nutrition, 103(1), 18-24.
Long-term effects of Roux-en-Y gastric bypass on postprandial plasma lipid and bile acids kinetics in female non diabetic subjects: A cross-sectional pilot study
De Giorgi Sara, Campos Vanessa, Egli Leonie, Toepel Ulrike, Carrel Guillaume, Cariou Bertrand, Rainteau Dominique, Tappy Luc, Giusti Vittorio (2015), Long-term effects of Roux-en-Y gastric bypass on postprandial plasma lipid and bile acids kinetics in female non diabetic subjects: A cross-sectional pilot study, in Clinical Nutrition, 34(5), 911-917.

Collaboration

Group / person Country
Types of collaboration
Radcliffe Department of Medicine, Oxford Center For Diabetes and Metabolism Great Britain and Northern Ireland (Europe)
- in-depth/constructive exchanges on approaches, methods or results
- Publication
Division of Endocrinology, Diabetes & Metabolism, University of Cincinnati Medical Center United States of America (North America)
- in-depth/constructive exchanges on approaches, methods or results
Centre de Recherche en Nutrition Humaine, Lyon France (Europe)
- in-depth/constructive exchanges on approaches, methods or results
- Publication
- Exchange of personnel

Scientific events

Active participation

Title Type of contribution Title of article or contribution Date Place Persons involved
EB 2015 Talk given at a conference Effects of Roux-en-Y gastric bypass on sugar-induced hypertriglyceridemia 28.03.2015 San Diego, United States of America Tappy Luc; Lecoultre Virgile;


Communication with the public

Communication Title Media Place Year
Media relations: radio, television La chirurgie de l'obésité RTS Western Switzerland 2016
Talks/events/exhibitions Porquoi est-ce si difficile de perdre du poids ? Western Switzerland 2016
Talks/events/exhibitions Pourquoi est-ce si difficile de perdre du poids ? Western Switzerland 2015

Associated projects

Number Title Start Funding scheme
121995 Metabolic effects of dietary proteins in insulin resistance 01.10.2008 Project funding (Div. I-III)

Abstract

Background: Bariatric surgery, i.e. surgery aimed at reducing body weight in patients with severe obesity, has been shown to be the most efficient treatment for obese patients with type 2 diabetes. Surgical procedures involving a bypass of the proximal small intestine has been shown to improve glucose homeostasis through a variety of weight-dependent and weight-independent mechanisms. An improved glucose-induced insulin secretion appears to be involved, but mechanisms remain incompletely understood. Numerous factors may contribute to the resolution of diabetes including caloric restriction, stimulation of the entero-insular axis, diversion of nutrients into the distal gut. In the present study, we propose to test the hypothesis that changes in the kinetics of both carbohydrates and lipid absorption play a primordial role to enhance insulin secretion. The specific aims of this study are: Specific aim A: To evaluate the role of an accelerated rate of carbohydrate absorption in the increased post-surgery incretin effect. Hypothesis A1: after surgery, a more rapid absorption of glucose derived from dietary carbohydrate produces a larger incretin effect. Hypothesis A2: this enhanced incretin effect can be attenuated by feeding slowly absorbed carbohydrate. To test these hypothesis, glucose homeostasis will be assessed by a combined hyperglycaemic clamp (maintenance of a constant hyperglycemia by exogenous glucose infusion)-oral meal method in obese type 2 diabetic patients before and after bariatric surgery. The effects of fast, intermediate, and slowly absorbed carbohydrate meals will be measured.Specific aim B: to evaluate the relative contribution of carbohydrate and fat to the increased incretin effect observed in patients with gastric bypass. Hypothesis B: an accelerated fat absorption is present after gastric bypass and is responsible for an enhanced incretin effect. To test these hypothesis, glucose homeostasis will be assessed by a combined hyperglycaemic clamp-oral meal method in obese type 2 diabetic patients before and after bariatric surgery. The effects of meals containing carbohydrates, lipids, and carbohydrates + lipids will be measured.Specific aim C: to evaluate the incretin response in patients with symptomatic hypoglycemias after bariatric surgery. Hypothesis C: post-surgical hypoglycemias are related with an exaggerated incretin effect and can be controlled by providing nutrients with a low incretin effect. To test these hypothesis, glucose homeostasis will be assessed by a combined hyperglycaemic clamp-oral meal method in a group of patients presenting severe hypoglycemias after surgery and in a group of normoglycemic patients after surgery. The effects of meals eliciting a high or a low insulin secretion (selected from results of study A and B) will be measured.Importance and impact of the proposal: presently, gastric bypass is recognized as the most effective method to achieve major weight loss and as highly efficient to revert type 2 diabetes. As a result, this procedure is now considered as “metabolic surgery”. Identification of the factors by which bariatric surgery improves glucose metabolism is of high importance, to propose novel therapeutic approaches for obese type 2 diabetic patients on one hand, to reduce the occurance of post-prandial hypoglycemia, a rare, but disabling conditions occurring in operated patients on the other hand. The original approach of our proposal reposes on the evaluation of specific nutrient effects in the entero-insular axis during rapid weight loss and in weight stable condition after gastric bypass.
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