1 / 64

Laurea in Medicina e Chirurgia Anno accademico 2013-2014

Laurea in Medicina e Chirurgia Anno accademico 2013-2014. Biochimica/biologia molecolare clinica e diabete Prof. Fabrizio Barbetti. Biochimica/biologia molecolare clinica del diabete: obiettivi della lezione. Fornire la definizione di diabete

hazel
Download Presentation

Laurea in Medicina e Chirurgia Anno accademico 2013-2014

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Laurea in Medicina e ChirurgiaAnno accademico 2013-2014 Biochimica/biologia molecolare clinica e diabete Prof. Fabrizio Barbetti

  2. Biochimica/biologia molecolare clinica del diabete: obiettivi della lezione • Fornire la definizione di diabete • Ripercorrere i meccanismi di controllo della glicemia • Descrivere la classificazione eziologica • Descrivere il supporto del laboratorio alla diagnosi del diabete e degli stati intermedi di alterato metabolismo del glucosio • Descrivere il supporto del lab. all’inquadramento su base eziologica • Descrivere il supporto del lab. al monitoraggio della terapia • Descrivere il supporto del lab. al monitoraggio delle complicanze acute del diabete • Descrivere il supporto del laboratorio al monitoraggio della complicanze croniche del diabete

  3. Definizione di diabete mellito • “Un gruppo di disordini metabolici eterogenei dal punto di vista clinico e genetico caratterizzati da elevati livelli ematici di GLUCOSIO” • Nella classificazione corrente si distinguono due tipi principali di diabete: • il tipo 1 (T1D, distruzione immuno-mediata delle cellule  pancreatiche). • il tipo 2 (T2D, conbinazione di “insulino resistenza” e deficit insulinico risultanti sia da fattori genetici che ambientali). • T1D + T2D: >95% dei casi

  4. Il controllo fisiologico dei livelli ematici del glucosio • Il glucosio ematico è regolato entro limiti stretti. • Il controllo fisiologico della glicemia è -tra l’altro- finalizzato al mantenimento di livelli minimi di glucosio durante la fase di digiuno notturna. H-C=O H-C-OH 3 OH-C-H H-C-OH H-C-OH CH2OH D-Glucosio

  5. + + + + Somatostatina Glicemia  Isola pancreatica 70 mg/dl 120   Glucagone Insulina Glucosio Uptake del gluocosio Glicolisi Lipogenesi Uptake del glucosio Gluconeogenesi Glicogenolisi MUSCOLO SCHELETRICO FEGATO TESSUTO ADIPOSO

  6. 2+ + + + + Somatostatina Glicemia  Isola pancreatica 400 mg/dl 600   Glucagone Insulina Glucosio Uptake del gluocosio Glicolisi Lipogenesi Uptake del glucosio Gluconeogenesi Glicogenolisi MUSCOLO SCHELETRICO FEGATO TESSUTO ADIPOSO

  7. La “soglia” renale • I livelli plasmatici di glicemia raggiunti i quali si “satura” il meccanismo di riassorbimento del glucosio a livello del tubulo renale: mediamente attorno a 180 mg/dl. • Primo dosaggio affidabile della glicemia su sangue intero: Folin-Wu (1920). Primi inibitori della glicolisi: 1931.

  8. I primordi della biochimica clinica: il “dosaggio” (!?!) della glicosuria nella diagnosi di diabete • Diagnosi rara nell’‘800: su circa 48.000 ricoveri al Massachussets General Hospital tra il 1824-1898, solo in 172 casi (0,004%) venne emessa diagnosi di diabete. Metodo analitico: far assaggiare al medico interno le urine del paziente.

  9. Dosaggio della glicemia: raccolta e conservazione del campione • Il dosaggio del glucosio in laboratorio è effettuato su siero o plasma (il sangue intero è utilizzato nell’autocontrollo domiciliare e fornisce valori più bassi del 12-15%). • Poiché la glicolisi diminuisce la concetrazione di glucosio ad un tasso del 5-7%/h a temperatura ambiente, si aggiungono al prelievo inibitori della glicolisi come il sodio fluoruro (NaF), in grado di stabilizzare i livelli di glucosio per almeno 3 giorni a temperatura ambiente ed un anticoagulante (ossalato di potassio).

  10. Diabete tipo 2: rilevanza della diagnosi • T2D= circa 90% di tutti i casi. Insorge tipicamente > 50 anni di età ed ha una elevata morbidità e costo sociale. • L’aumento della prevalenza di T2D correla con l’aumento dell’obesità. • 30-35% degli individui con T2D sono asintomatici ed inconsapevoli della malattia. • L’iperglicemia asintomatica può precedere di molti anni (fino a 10) l’esordio clinico e correla con il rischio cardiovascolare. • Una significativa percentuale di pazienti con T2D (ca. 20% negli USA) presenta retinopatia diabetica alla diagnosi.

  11. Le lesioni della retinopatia diabetica sono uniche

  12. La severità delle lesioni aumenta nel tempo

  13. Le complicanze alla diagnosi come indicatore di malattia silente: la retinopatia • La retinopatia diabetica può essere presente alla diagnosi e correla con gli anni di malattia. Estrapolando i dati è evidente che il diabete tipo 2 può essere presente almeno 6.5 anni prima dei sintomi clinici (e oltre !).

  14. Criteri ADA*/WHO§ Sintomi classici di diabete e un valore di glicemia venosa plasmatica “casuale” =/> a 200 mg/dl (*, §). Glicemia a digiuno >126 mg/dl (per 2 volte) (*, §). Glicemia =/>200 mg/dl al tempo 120’ dell’OGTT(§, [*]). Categorie a rischio: IGT (alterata tolleranza al glucosio): coloro che hanno una glicemia plasmatica a 120’ dell’OGTT >140 e <200 mg/dl (§, [*]). IFG (alterata glicemia a digiuno): coloro che hanno una glicemia a digiuno >100** e <126 mg/dl (*). Diabete mellito: criteri diagnostici ADA* e WHO § ** RIVISTO NEL 2003 (precedente >110)

  15. 1964: il WHO stabilisce/propone i primi criteri diagnostici mediante il carico orale di “tolleranza” al GLUCOSIO (OGTT). In Giappone: “Shoukachi” ovvero malattia della sete. Primi del ‘900: test di “tolleranza” al RISO Diabetes (): “passare attraverso”

  16. OGTT “standard”: 75 g di glucosio (disciolto) per os e prelievi al tempo 0’ ed ogni 30’ per 2 ore. Da effettuarsi solo se la glicemia a digiuno NON abbia già valore diagnostico. Casi speciali. Bambini < 40 Kg: 1.75g per Kg di peso corporeo. Carico orale di glucosio (OGTT): modalità.

  17. Il “caso speciale” per definizione: il diabete gestazionale • Screening del diabete gestazionale (USA) “two steps”: • “minitest” (50 g), prelievi a 0’ e 60’. • se >140 mg/dl a 60’, OGTT con 100 g x 3 h. • Screening “single step”: • OGTT con 75 g

  18. Problematiche del diabete in gravidanza • Fetali • 1° trimestre: malformazioni (aumento in %) • 3° trimestre: macrosomia • Nascita: IPOcalcemia, IPOmagnesemia, IPOglicemia • Materne (pazienti con diabete tipo 1) • Retinopatia ? -> Forse • Nefropatia ? -> probabilmente NO

  19. Criterio di scelta della glicemia a digiuno diagnostica di diabete da parte degli esperti ADA • Il valore di 126 mg/dl è stato scelto come “equivalente” in termini di sensibilità e specificità al valore di 200 mg/dl a 120’ dell’OGTT.

  20. Uso o non uso dell’OGTT nella diagnosi di diabete: conseguenze pratiche

  21. Boston, 1946. Campione: circa 70.000 persone. USA 2000 (stima WHO): 17.700.000 Messico 2000 (stima WHO): 2.179.000 Italia 2000 (stima WHO): 4.252.000 Prevalenza diabete: 0.52 % USA 2030 (stima WHO: 30.3120.000 Messico 2030 (stima WHO): 6.130.000 Italia 2030 (stima WHO): 5.374.000 Cambiamento di prevalenza: non solo un problema metodologico

  22. Il diabete tipo 1 • Il T1D è una malattia autoimmune organo specifica caratterizzata dalla distruzione delle cellule beta pancreatiche mediata dai linfociti T. • Esordisce tra l’infanzia e la pubertà, ma nessuna età è risparmiata. • L’esordio clinico è spesso brusco, con forte dimagramento, poliuria, iperglicemia elevata accompagnata da chetosi.

  23. Gli autoanticorpi circolanti confermano la diagnosi clinica • Islet Cell Antibodies (ICA) • Glutamic Acid Decarboxylase Antib. (GADA) • Insulinoma-associated protein 2 Antib. (IA-2A) • Insulin autoantibodies (IAA) • ZnT8 autoantibodies (ZnT8A)

  24. Il dosaggio degli autoanticorpi nei parenti di primo grado di soggetti con T1D combinato con la valutazione delle secrezione insulinica è un valido predittore di insorgenza di T1D. Circa il 3-5% dei pazienti clinicamente T1D sono negativi al dosaggio degli autoanticorpi. Ruolo degli autoanticorpi per la predizione del T1D

  25. 6.8-8.3 % dei pazienti con T1D hanno la malattia celiaca, confermata con biopsia intestinale. Di questi, circa il 70% sono sintomatici. IgA antiendomisio (EmA) o anti-TG2 (sensib.>90%, spec.>95% Se IgA tot. <5 g/L-> IgG antigliadina (AGA) Elevata percentuale di malattia celiaca nei pazienti con T1D

  26. Entrambe malattie poligeniche (nessun andamento di tipo mendeliano) Geni maggiori del T1D: 1) HLA; 2) VNTR del gene INS Geni maggiori del T2D: polimorfismi del gene TCF7L2, moltissimi altri GENETICA del T1D e T2D

  27. La famiglia “GCK/MODY 2” Glic.= 143 Età= 65 anni “Scoperta” = 39 aa Terapia=Dieta Complicanze=NO Glic.= 132 Età= 31 anni “Scoperta”= 24 aa Terap.=Dieta = Normale Glicemia= 118 Età= 6 anni Glicemia= 130 Età= 3 anni = mutazione GCK

  28. Le mutazioni GCK/MODY 2 (1) • Il gene della glucochinasi (GCK) è uno dei sette geni noti che causano un sottotipo monogenico di diabete mellito denominato MODY (Maturity Onset Diabetes of the Young). • Il MODY si definisce come una condizione autosomica dominante in cui il diabete -non di tipo 1- insorge prima dei 25 anni di età.

  29. 2 2

  30. Le mutazioni GCK/MODY 2 (2) • Le mutazioni della glucochinasi sono relativamente frequenti quando ricercate in una casistica pediatrica. • L’iperglicemia è modesta e NON progredisce nel tempo. • La diagnosi molecolare derime i dubbi nei famigliari del bambino portatore ed è utile per l’indirizzo terapeutico e della valutazione delle complicanze.

  31. Il diabete tipo 1: un esempio clinico. • Bambino di 14 anni con recente perdita di peso, poliuria, polidipsia, alito acetonico • Glicemia a digiuno: 318 mg/dl • Chetoni nelle urine: presenti (Ketostix +++, semiquantitativo= 80-100 mg/dl) • Diagnosi clinica: diabete tipo 1. • E’ una diagnosi corretta ?

  32. Il dosaggio degli autoanticorpi nel sospetto clinico di T1D in soggetti ad elevata familiarità • ICA • Decarbossilasi dell’acido glutamico (GAD65) • Islet antigen 2 (IA-2) • Insulina (IAA) Ab - probabile MODY3/HNF 1 = Diabete mellito ad esordio precoce (<40 anni) Ab + T1D = Sospetto T1D

  33. Topo HNF-1 -/-. Ridotta espressione genica nella cellula  di: 1) Ins-1 (ma non Ins-2) 2) Glut 2, GK 3) Ipf-1/Pdx-1 4) NeuroD, HNF-4 Mutazioni MODY 3/HNF-1: possibili meccanismi di iperglicemia

  34. Efficacia delle solfaniluree nei paz. MODY 3 • Deterioramento della HbA1c-> 10.3% dopo cambio per metformina • Perdita di peso - 5.3kg • Ripristinata Glibenclamide 5mg • HbA1c 5.3% Pearson et al. Diab Med 2000

  35. Casi sporadici con insorgenza nei primi 6 mesi di vita:diagnosi ? • Neonato che alla terza giornata di vita esordisce con glicemia 400 mg/dl, chetoacidosi • Peso alla nascita: 2.400 g • Familiarità per diabete: nessuna

  36. KATP channel activity KCOs sulphonylureas + + + _ KATP independent or augmentation pathway - prolonged 2nd phase insulin release KATP dependent or triggering pathway produce 1st phase insulin release pulsatile insulin release KATP channels and insulin secretion regulation Ca2+ SUR1 depolarize VDCC KIR6.2 K+ metabolism [Ca2+]i ATP/ADP Glucose Cav2.3

  37. Insulin weaning and transfer to SU in patients with KCNJ11 mutation Tonini,…Barbetti, Diabetologia 2006

  38. Casi PNDM da Mutazioni KATP nella casistica italiana (Ottobre 2012) • KCNJ11/Kir6.2= 26 • ABCC8/SUR1= 6 • Svezzati da insulina= 30 (93%) (di cui 3 adulti)

  39. Casi sporadici e non con insorgenza nei primi 6 mesi di vita:diagnosi ? • Neonato che al terzo mese di vita esordisce con glicemia 500 mg/dl, chetoacidosi • Peso alla nascita: 3.100 g • Familiarità per diabete: un genitore con diabete diagnosticato entro i primi due anni di vita

  40. NH2 M A L W M R L L P L Signal peptide 3 2 1 L 4 N V F A A A P D P G W L A L L A E 17 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 18 19 20 21 22 H 5 L C G S H L V E A L Y L V C G E R 23 G s=s s=s 24 F C E 5 C C T S I S L Y Q L N Y C N COOH Q 6 7 8 9 10 11 12 13 15 16 17 18 19 20 21 14 25 F s=s A-chain 4 E 26 PC-2 Y V 3 27 T I 2 G R K Q L C S 28 P 1 G 29 K B-chain E Insulin precursor L Q P L A L 30 T S G R A R G P G G G L E V Q G V E L D E A E C-peptide

  41. Peptide segnale NH2 M A L W M R L L P L L A A A P D P G W L A L L A PC-2 R K Q L S G E L Q P L A L S PC-1/3 G A R P G G R G G L E V Q G V E L D E A E Peptide C 3 2 1 4 N V F E 17 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 18 19 20 21 22 H 5 L C G S H L V E A L Y L V C G E R 23 G s=s s=s 5 24 F C E C C T S I S L Y Q L N Y C N 11 Q 6 7 8 9 10 12 13 15 16 17 18 19 20 21 14 COOH 25 F 4 s=s Catena A E 26 Y 3 V T 27 I Catena B 2 G 28 P 1 (pro) Insulina Pre 29 K 30 T

  42. nd-PS/1: valori di C-peptide a 70, 90, 150 e 350 giorni dopo la scoperta dell’iperglicemia

  43. Insulina, IGF1 ed i loro recettori

  44. Taniguchi et al.Nature Reviews Molecular Cell Biology 7, 85–96 (February 2006) | doi:10.1038/nrm1837

  45. Mutazioni che aboliscono la funzione dello INSR causano la sindrome di Donohue (“lepreconismo”) Caso IR-NA/1: R974X/R974X Insulinemia: 4000 mU/ml (v.n. 2-20)

  46. I chetoni Glucagone Insulina; Glucagone (portale) Insulina Acidi grassi liberi plasmatici (FFA) Ossidazione epatica FFA b-Idrossibutirrato deidrogenasi epatica Acetoacetato ematico spontanea Acetone b-Idrossibutirrato Acetoacetato, b-Idrossibutirrato urinari

  47. I corpi chetonici si possono testare con strisce reattive • Il reagente è il nitroprussato di sodio • Reagisce con acido acetoacetico e con acetone, mnon con beta-OH-butirrato • Range: 5-160 mg/dl

  48. Una complicanza acuta: la chetoacidosi diabetica (DKA) • Si verifica più comunemente: a) all’esordio del diabete tipo 1; b) durante infezioni; c) per la sospensione della terapia insulinica. • Parametri di diagnosi: • Glicemia >250 (solitamente molto più alta) • pH ematico: < 7.3 • Bicarbonati 18 mEq o meno • Chetoni > 5mEq (o chetonuria) • ESAME DA EFFETTUARE: EMOGASANALISI

  49. Gli “old-days” della biochimica clinica nel controllo metabolico: la “soglia” renale • I livelli plasmatici di glicemia raggiunti i quali si “satura” il meccanismo di riassorbimento del glucosio a livello del tubulo renale: mediamente attorno a 180 mg/dl. • Inibitori del cotrasportatore sodio-glucosio SLGT2 costituiscono una nuova classe di farmaci antidiabetici.

  50. DCCT (T1D): -35% del rischio di progressione della retinopatia diabetica ad ogni decremento del 10% (ad es. da 8 a 7.2%) della HbA1c UKPDS (T2D): -35% di rischio di progressione delle complicanze microvascolari ogni decremento di 1 punto percentuale (ad es. da 9 a 8%) della HbA1c Rilevanza della HbA1c come marcatore di rischio delle complicanze microvascolari

More Related