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Insulin levels in thyrotoxicosis and primary myxoedema: Response to intravenous glucose and glucagon

Taux d'insuline dans la thyrotoxicose et le myxoedème primaire: Réponse au glucose et au glucagon intraveineux

Insulinspiegel bei Thyreotoxikose und primärem Myxödem: Verhalten nach intravenösen Gaben von Glucose und Glucagon

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Summary

Glucose disappearance, insulin-like activity (ILA) and serum immunoreactive insulin (IRI) were studied after intravenous injection of glucose or glucagon in patients suffering from thyrotoxicosis or primary myxoedema. A group of normal subjects was also investigated. Glucose disappearance rate appeared to be normal in hyperthyroid, and markedly reduced in hypothyroid subjects. Fasting ILA levels were significantly higher than normal in myxoedema, and lower than normal in thyrotoxicosis. On the other hand, fasting IRI levels were higher than normal in myxoedema but normal in thyrotoxicosis. After glucose administration ILA in myxoedema remained at higher values than in thyrotoxicosis at any time of the study; in myxoedema, peak ILA levels were reached later than in thyrotoxicosis; peak IRI levels of similar magnitude were reached slightly earlier than normal in thyrotoxicosis, and later in myxoedema; in the latter condition, elevated IRI levels were observed for a longer period than in either euthyroidism or hyper-thyroidism. During this test the insulingogenic index showed only slight changes in normal and in thyrotoxic subjects, whereas it increased significantly up to 60 min in myxoedema. The data indicate that the reduced glucose utilization in hypothyroidism is not due to insulin deficiency, but rather to insulin resistance. It also seems possible that thyroid function influences the time of maximal insulin response to intravenous glucose administration. After glucagon injection, the increase in blood glucose was lower and shorter than normal in thyrotoxicosis; it was initially somewhat slower, but later higher and more sustained than normal, in myxoedema. The smaller increment in blood glucose in the former condition is probably connected with reduced glycogen stores. ILA response was very high and well sustained in myxoedema, whereas it was moderate and shortlasting in thyrotoxicosis. IRI response was higher than normal in hypothyroid subjects, and lower than normal in thyrotoxic subjects. No difference in the time required for maximal response was observed among the three groups.

Résumé

La disparition du glucose, l'activité insulinique (ILA) et l'insuline immunoréactive (IRI) du sérum ont été étudiées après injection intraveineuse de glucose et de glucagon chez des malades affectés de thyréotoxicose ou de myxoedème primaire de l'adulte. Un groupe de sujets témoins a été également étudié. La vitesse de disparition du glucose était normale chez les hyperthyroïdiens et remarquablement réduite chez les myxoedémateux. Les niveaux d'ILA à jeun étaient beaucoup plus élevés chez les myxoedémateux et plus bas chez les hyperthyroïdiens par comparaison avec les sujets normaux. D'autre part les niveaux d'IRI à jeun étaient plus élevés chez les hypothyroïdiens, mais étaient normaux chez les hyperthyroïdiens. Après l'administration de glucose, l'activité insulinique resta à des valeurs plus élevées chez les hypothyroïdiens que chez les hyperthyroïdiens pendantl'épreuve. Chez les myxoedémateux les taux maximum d'ILA étaient atteints plus tard que chez les hyperthyroïdiens. Des taux maximum d'IRI, de même grandeur, étaient obtenus un peu plus rapidement dans l'hyperthyroïdie et plus lentement dans l'hypothyroïdie par comparaison avec l'état normal; chez les myxoedémateux des taux élevés d'IRI ont été observés plus longtemps que chez les normaux et les thyréotoxicosiques. Pendant l'épreuve l'index insulinogénique montra seulement de légères modifications chez les normaux et les hyperthyroïdiens tandis qu'il augmenta significativement à 60 min chez les myxoedémateux. Les résultats semblent indiquer que l'utilisation réduite du glucose dans le myxoedème n'est pas due à une déficience en insuline, mais plutôt à la résistance à l'insuline. Il semble également possible que la fonction thyroïdienne influence le temps de réponse maximale de l'insuline à l'administration intraveineuse de glucose. Après injection de glucagon l'augmentation de la glycémie dans l'hyperthyroïdie était réduite; dans le myxoedème au début elle était plus lente, mais plus tard très élevée et soutenue. La fugace augmentation glycémique après glucagon dans l'hyperthyroïdie est probablement liée aux réserves réduites de glycogène. La réponse de l'ILA était élevée et prolongée dans le myxoedème, tandis qu'elle était modérée et brève dans la thyréotoxicose. La réponse de l'IRI était plus élevée que normalement chez les sujets hypothyroïdiens, et plus basse chez les hyperthyroïdiens. En ce qui concerne le temps nécessaire pour obtenir la réponse maximale, aucune différence n'était observée entre les trois groupes.

Zusammenfassung

Die Glucoseaufnahme, die Insulinähnliche Aktivität (ILA) und das Immunoreaktive Insulin (IRI) im Serum wurden bei Patienten mit Thyreotoxikose oder primärem Myxödem nach intravenösen Gaben von Glucose oder Glucagon untersucht. Die gleichen Untersuchungen wurden bei einem Vergleichskollektiv durchgeführt. Bei Patienten mit Schilddrüsenüberfunktion fand sich eine normale, bei solchen mit Unterfunktion eine deutlich erniedrigte Glucoseaufnahme. Die Nüchtern-ILA-Spiegel waren bei Myxödem signifikant erhöht, bei Hyperthyreose niedriger als normal. Andererseits lagen die Nüchtern-IRI-Spiegel bei Myxödem über den Normalwerten und bei Hyperthyreose im Normbereich. Nach Glucosezufuhr überstiegen die ILA Werte zu allen Untersuchungszeitpunkten bei Hypothyreose die bei Hyperthyreose. Der Maximalwert für die ILA wurde bei Myxödem später als bei Thyreotoxikose erreicht. IRI-Höchstwerte von ähnlichem Ausmaß wurden bei Hyperthyreose etwas früher und bei Myxödem etwas später als normal erreicht. Die Erhöhung der IRI Werte hielt bei Hypothyreose länger als bei Euthyreose oder Hyperthyreose an. Während dieser Glucose-Belastung war der Insulinogenic Index bei Normalpersonen und Patienten mit Hyperthyreose nur leicht verändert, während er bei Myxödem-Kranken bis 60 min signifikant erhöht war. Die Ergebnisse deuten darauf hin, daß die verringerte Glucoseaufnahme bei Hypothyreose nicht auf einem Insulinmangel, sondern eher auf einer Insulinresistenz beruht. Es erscheint möglich, daß die Schilddrüsenfunktion den Zeitpunkt der maximalen Insulinausschüttung nach Glucosezufuhr beeinflußt. Nach Glucagoninjektion war der Blutzuckeranstieg bei Hyperthyreose etwa geringer und kürzer als normal. Bei Myxödem trat er zwar zunächst langsamer ein, war aber stärker und hielt länger an als bei den Vergleichspersonen. Der geringere Anstieg bei Hyperthyreose dürfte wahrscheinlich durch den Abbau der Glykogenreserven bedingt sein. Der ILA-Anstieg war sehr stark und anhaltend bei Myxödem und nur mäßig und kurzdauernd bei Thyreotoxikose. Der IRI-Anstieg fiel bei Patienten mit Hypothyreose deutlicher und bei solchen mit Hyperthyreose geringer als normal aus. Die Maximal-anstiege traten bei den 3 Kollektiven etwa zur gleichen Zeit ein.

References

  1. 1.

    Althausen, T.L., Stockholm, M.: Influence of thyroid gland on absorption in digestive tract. Amer. J. Physiol. 123, 577–588 (1938).

  2. 2.

    Andreani, D.: Glucose metabolism in thyroid disease. In press.

  3. 3.

    Balfour, W.M., Sprague, R.G.: Association of diabetes mellitus and disorders of anterior pituitary, thyroid and adrenal cortex. Amer. J. Med. 7, 596–608 (1949).

  4. 4.

    Baron, D.N.: Hyperthyroidism and diabetes mellitus. Lancet 1955 II, 796–798.

  5. 5.

    Bloomer, H.A., Kyle, L.H.: Myxœdema (80 cases). Arch. intern. Med. 104, 234–241 (1959).

  6. 6.

    Butterfield, W.J.H., Whichelow, M.J.: Are thyroid hormones diabetogenic? Metabolism 13, 620–628 (1964).

  7. 7.

    Cassano, C., Andreani, D., Menzinger, G., Pinchera, A., Fallucca. F., Aliberti, G., de Santis, R., Tamburrano, G.: Thyréopathies et diabète. Journées Annuelles de diabétologie de l'Hôtel-Dieu, 1967, p. 229.

  8. 8.

    Cramer, W., Krause, R.A.: Carbohydrate metabolism in its relation to the thyroid gland; the effect of thyroid feeding on the glycogen content of the liver and on the nitrogen distribution in the urine. Proc. roy. Soc. (London) B 86, 550 (1943).

  9. 9.

    Daweke, H., Oberdisse, K., Reinwein, D., Bethge, F., Schilling, W.: Insulinähnliche Aktivität und Glucosetoleranz bei Hyperthyreose und Myxoedem. Diabetologia 1, 78–79 (1965).

  10. 10.

    Documenta Geigy: Tables scientifiques — VI ed. p. 634. Basle: Geigy, 1963.

  11. 11.

    Elgee, M.J., Williams, R.W.: Effect of thyroid function on insulin I131 degradation. Amer. J. Physiol. 180, 13–15 (1955).

  12. 12.

    Elrick, H.G., Hlad, C.J., Arai, Y.: Influence of thyroid function on carbohydrate metabolism and a new method for assessing response to insulin. J. clin. Endocr. 21, 387–400 (1961).

  13. 13.

    Hagen, G.H.: Effect of insulin on the metabolism of adipose tissue from hyperthyroid rats. J. biol. Chem. 235, 2600–2602 (1960).

  14. 14.

    Hales, C.N., Randle, P.J.: Immunoassay of insulin with insulin-antibody precipitate. Biochem. J. 88, 137–146 (1963).

  15. 15.

    — and Hyams, D.E.: Plasma concentrations of glucose, non-esterified fatty acid, and insulin during oral glucose-tolerance test in thyrotoxicosis. Lancet 1964 II, 69–70.

  16. 16.

    Hoffman, W.S.: A rapid photoelectric method for the determination of glucose in blood and urine. J. biol. Chem. 120, 51–55 (1937).

  17. 17.

    Holdsworth, C.D., Besser, G.M.: Influence of gastric emptying-rate and of insulin response on oral glucose tolerance in thyroid disease. Lancet 1968 II, 700–703.

  18. 18.

    Houssay, B.A.: The action of the thyroid on diabetes. Recent Progr. Hormone Res. 2, 277–291 (1948).

  19. 19.

    Joslin, E.P., Lahey, F.H.: Diabetes and hyperthyroidism. Amer. J. med. Sci. 176, 1–22 (1928).

  20. 20.

    Kreines, K., Jett, M., Knowles, H.C.: Observations in hyperthyroidism of abnormal glucose tolerance and other traits related to diabetes mellitus. Diabetes 14, 740–744 (1965).

  21. 21.

    Lamberg, B.A.: Glucose metabolism in thyroid diseases. In Cassano C. and Andreoli M.: Current topics in thyroid research. Proc. 5th Int. Thyroid Conference, pag. 1074. New York: Acad. Press., 1965.

  22. 22.

    Lundbaek, K.: Intravenous glucose tolerance as a tool in definition and diagnosis of diabetes mellitus. Brit. Med. J. 1962 I, 1507–1513.

  23. 23.

    Macho, L.: Influence of endocrine glands on carbohydrate metabolism: II the effect of thyroid gland on the insulin sensitivity in rabbits. Arch. int. Physiol. 67, 4 (1959).

  24. 24.

    Menzinger, G., Fallucca, F., Pellegrinotti, A.: Attività insulinosimile del siero nell'ipertiroidismo. Folia endocr. 18, 691–701 (1965).

  25. 25.

    ——, Aliberti, G., Tamburrano, G. Andreoli, M.: Comportamento dell'attività insulinosimile del siero in risposta al carico di glucosio e di glucagone nell'ipotiroidismo e nell'ipertiroidismo. Folia endocr. 21, 104–120 (1968).

  26. 26.

    Mirsky, A., Broh-Kahn, R.H.: The effect of experimental hyperthyroidism on carbohydrate metabolism. Amer. J. Physiol. 117, 6–12 (1936).

  27. 27.

    Papalia, D., Vigneri, R., Casale, P., Motta, L.: La funzione tiroidea nel diabete mellito. Folia endocr. 20, 94–107 (1967).

  28. 28.

    Perlman, L.V.: Familial incidence of diabetes in hyperthyroidism. Ann. int. Med. 55, 796–799 (1961).

  29. 29.

    Pirart, J.: Action diabétogène de la thyroide. Ann. Endocr. 62, 27–42 (1965).

  30. 30.

    Regan, J.F., Wilder, R.M.: Hyperthyroidism and diabetes. Arch. intern. Med. 65, 1116–1122 (1940).

  31. 31.

    Renold, A.E., Martin, D.B., Dagenais, Y.M., Steinke, J., Nickerson, R.G., Sheps, M.C.: Measurement of small quantities of insulin like activity using rat adipose tissue. J. clin. Invest. 39, 1487–1498 (1960).

  32. 32.

    Seltzer, H.S., Allen, W.E., Herron, A.L., Brennan, M.T.: Insulin secretion in response to glycemic stimulus: relation to delayed initial release to carbohydrate intolerance in mild diabetes mellitus. J. clin. Invest. 46, 323–335 (1967).

  33. 33.

    Spergel, G., Levy, L., Goldner, M.: The impaired carbohydrate metabolism of thyroid disease. Diabetes 17, Suppl. 1, 345 (1968).

  34. 34.

    Soskin, S., Levine, R., Heller, R.E.: Role of thyroid in carbohydrate disturbance which follows hypophysectomy. Amer. J. Physiol. 125, 220–226 (1939).

  35. 35.

    Trisotto, A., Federspil, G., Scandellari, C., Frezzato, S., Lazzatin, M.: Disfunzioni tiroidee e metabolismo del glucosio. Metabolismo 4, 273–286 (1968).

  36. 36.

    Wilder, R.M.: Clinical diabetes mellitus and hyperinsulinism. Philadelphia and London: W. B. Saunders Company, 1940.

  37. 37.

    Yalow, R.S., Berson, S.A.: Immunoassay of endogenous plasma insulin in man. J. clin. Invest. 39, 1157–1175 (1960).

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Andreani, D., Menzinger, G., Fallucca, F. et al. Insulin levels in thyrotoxicosis and primary myxoedema: Response to intravenous glucose and glucagon. Diabetologia 6, 1–7 (1970). https://doi.org/10.1007/BF00425884

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  • Thyrotoxicosis
  • myxoedema
  • hyperthyroidism
  • hypothyroidism
  • ILA levels
  • IRI levels
  • intravenous glucose tolerance test
  • intravenous glucagon test
  • insulin resistance
  • insulinogenic index
  • glucose disappear ance rate