Upload
mihnea-caldararu
View
400
Download
4
Embed Size (px)
Citation preview
FIZIOPATOLOGIA DIABETULUI ZAHARAT
Glicemia
Nivelul glicemiei (concentraia plasmatic a glucozei) este meninut n limite normale (50-100 mg/dl) de echilibrul dintre: - absorbia intestinal n urma digestiei carbohidrailor; - catabolismul glucozei la nivel celular; - glicogenoliz (glicogenul reprezint forma de depozit a glucozei); - gluconeogenez (formarea de glucoz din aminoacizi, n special alanin i glutamin, precum i din acizi grai, lactat i glicerol. Postprandial, catabolizarea glucozei la nivel celular presupune: - 50 % din totalul glicemic este catabolizat prin glicoliz, cu formare de piruvat care ptrunde n ciclul Krebs i genereaz energie (ATP) ; - 40 % din totalul glicemic postprandial particip la formarea depozitelor adipoase ; - 5 % din totalul glicemic se depozitea sub form de glicogen. # Ficatul poate prelua glucoza din plasm i o poate depozita sub form de glicogen sau o poate transforma n acizi grai (AG). Acetia pot fi depozitai n ficat sau transportai, sub form de VLDL, la nivelul esuturilor.
1
n acelai timp, ficatul este sursa principal de glucoz endogen, producnd glucoz prin glicogenoliz i gluconeogenez. # La nivel renal sunt prezente, de asemenea, enzimele necesare pentru realizarea gluconeogenezei i glicogenolizei. Doar ficatul i rinichiul prezint glucozo-6-fosfataza, enzim cu rol n eliberarea glucozei de la nivel celular n circulaie (glucozo-6-fosfataza transform glucozo-6-fosfatul n glucoz). # Muchii pot folosi glucoza ca surs energetic sau o pot depozita sub form de glicogen. # esutul adipos poate utiliza glucoza pentru sinteza de acizi grai sau pentru formarea de glicerol-3-fosfat care esterific acizii grai (provenii n special din VLDL) pentru a forma trigliceride (forma de depozitare a lipidelor). # La nivel cerebral, n condiii fiziologice, glucoza este principalul substrat energetic. Doar n condiii de post alimentar prelungit corpii cetonici pot asigura necesarul energetic al celulelor cerebrale. Glucoza ajunge la nivelul celulelor cerebrale direct prin difuziune facilitat de concentraia plasmatic a glucozei (meninerea nivelului plasmatic normal al glucozei este foarte important pentru supravieuirea celulelor cerebrale). Mecanismele fiziologice de prevenire a hipoglicemiei sunt att de dezvoltate nct aceasta este un eveniment clinic relativ rar.
2
La un adult de talie medie, glicogenul nu poate asigura glucoza necesar mai mult de 8 ore de repaus alimentar. Dac repausul alimentar se prelungete, principala surs de glucoz devine gluconeogeneza (n principal din aminoacizi). Concentraia plasmatic a glucozei este meninut in limite normale prin aciunea factorilor glucoreglatori (n special hormonali). Insulina este principalul hormon hipoglicemiant care se sintetizeaz la nivelul celulelor beta-pancreatice. Hormonii hiperglicemiani sunt: - glucagonul (secretat de celulele alfa-pancreatice); - epinefrina (secretat de medulosuprarenal); - cortizolul (secretat de corticosuprarenal); -hormonul de cretere (secretat de hipofiz). Insulina i efectele ei metabolice Insulina este un hormon anabolizant, principalul su rol fiind acela de a stimula depozitarea elementelor nutritive. Rolul insulinei n metabolismul glucidic n condiii de repaus alimentar (peste 5-6 ore de la ultimul prnz), glucoza plasmatic se distribuie astfel: -50% la nivel cerebral3
Principala surs de energie la nivel cerebral este glicoliza. esutul cerebral este dependent de nivelul glicemiei, deoarece, acesta nu poate sintetiza glucoz. Transportul intracelular al glucozei la acest nivel este insulinoindependent. - 25% la nivel splahnic (ficat i esut gastrointestinal) Transportul intracelular al glucozei la acest nivel este insulino-independent. n condiii de repaus alimentar, ficatul i asigur necesarul energetic prin beta-oxidarea AG. - 25 % la nivel muscular La acest nivel, transportul intracelular al glucozei este insulino-dependent. n condiii de repaus alimentar, la nivelul esutului muscular preluarea de glucoz poate fi redus pn aproape de zero, necesarul energetic asigurndu-se prin oxidarea AG. Prin glicogenoliz se genereaz glucozo-6-fosfat. Deoarece la nivel muscular glucozo-6-fosfataza (care transform glucozo-6-fosfatul n glucoz) lipsete, glucoza nu poate fi eliberat n circulaie. Glucozo-6-fosfatul ptrunde n calea glicolizei i se transform n piruvat care poate lua urmtoarele ci metabolice: - transformare n Acetil-coA care : - poate fi oxidat n ciclul Krebs pentru generarea de energie - poate participa la sinteza de acizi grai; - poate participa la formarea de corpi cetonici; - transaminare cu formarea de alanin; - reducere la lactat.4
(ATP);
Alanina i lactatul asigur suportul gluconeogenezei hepatice. n condiii de repaus alimentar, homeostazia glicemic este asigurat prin producia endogen de glucoz care se bazeaz n principal pe glicogenoliz i gluconeogenez hepatic din aminoacizi (n special alanin), glicerol i lactat. Postprandial, glicemia crete i stimuleaz secreia de insulin. Insulina secretat asigur un nivel plasmatic normal de glucoz prin: - stimularea transportului de glucoz la nivel muscular, unde, prin stimularea glicogenogenezei sunt refcute depozitele de glicogen, iar prin stimularea glicolizei este asigurat necesarul energetic; insulina activeaz hexokinazele care preiau glucoza, o fosforileaz i o introduc n celul sub form de glucozo-6-fosfat; - stimularea glicogenogenezei hepatice (depunerea glucozei la nivel hepatic sub form de glicogen) prin activarea glicogensintetazei; - inhibarea gluconeogenezei i glicogenolizei hepatice (prin inactivarea fosforilazelor care iniiaz acest proces); - stimularea transportului de glucoz la nivelul adipocitelor. Rolul insulinei n metabolismul lipidic n concentraii plasmatice normale, insulina are efecte anabolizante: - inhib lipoliza la nivelul esutului adipos periferic (inhib lipaza hormonosensibil);
5
- stimuleaz sinteza de trigliceride din AG (acizi grai) i glicerol (activeaz triglicerid-sintetaza); stimuleaz sinteza de AG (activeaz acetil-coenzima Acarboxilaza), favorizat i de formarea NADPH (pe calea untului pentozo-fosfailor stimulat de insulin); - stimuleaz sinteza de colesterol, prin activarea hidroximetil-glutarilcoenzima A-reductazei (HMG-CoA-reductaza); - inhib degradarea oxidativ (-oxidarea) a AG la nivelul ficatului (inactiveaz acilcarnitin-transferaza care transport acizii grai prin membrana mitocondrial) i orienteaz metabolizarea AG pe calea sintezei de trigliceride; - stimuleaz sinteza hepatic de lipoproteine, prin activarea sintezei de apoproteine (componentele proteice ale complexelor lipoproteice); - insulina stimuleaz metabolizarea periferic a lipoproteinelor (prin activarea sintezei receptorilor celulari specifici pentru lipoproteine i prin activarea lipoproteinlipazei), astfel nct, dei insulina stimuleaz sinteza hepatic de lipoproteine, nivelul plasmatic al acestora este meninut n limite normale. Rolul insulinei n metabolismul proteic Insulina stimuleaz sintezele proteice, prin: - favorizarea ptrunderii aminoacizilor n celule; - favorizarea formrii de legturi peptidice ntre aminoacizi; - stimularea sintezei de acizi nucleici (ADN i ARN), datorit - stimulrii unor enzime (ADN- i ARN-polimeraza);
6
- stimulrii untului pentozo-fosfailor (asigur necesarul de ribozo-fosfai).
Fig. 2 Beta oxidarea acizilor graimembran mitocondrial
Citoplasm CAT I Acid gras-acil-coA
Mitocondrie
CAT II
Acid gras-acil-coA
Beta-oxidareMalonil coA inhib CAT I
Acetil-coA
Ciclul Krebs
ATP
Ciclul HMG - coA
Colesterol
Corpi cetonici
CAT - carnitin-acil-transferaza = carnitin-palmitoil-transferaza (CPT)7
HMG-coA - hidroxi- metil-glutaril-coA
Biosinteza i secreia insulinei Insulina este un hormon peptidic cu rol anabolizant secretat de celulele beta ale pancreasului endocrin. Insulina deriv dintr-un precursor numit proinsulin. Proinsulina se formeaz din pre-proinsulin la nivelul reticulului endoplasmic al celulelor betapancreatice. De la acest nivel, proinsulina este transportat la nivelul aparatului Golgi unde este nglobat n granulele secretorii. Granulele secretorii sunt eliberate in citoplasm. n interiorul acestora, sub aciunea proteazelor, proinsulina este clivat n insulin i peptid C. Granulele secretorii intracitoplasmatice conin cantiti echimolare de insulin i peptid C. # Glucoza plasmatic este principalul stimul al secreiei de insulin. Glucoza este transportat prin difuziune pasiv n interiorul celulelor beta-pancreatice cu ajutorul transportorului de glucoz GLUT2 (Glucose Transporter). Concentraia extracelular de glucoz este n echilibru cu concentraia intracelular de glucoz. Creterea glicemiei are drept consecin creterea transportului de glucoz n interiorul celulei beta- pancreatice. Intracelular, glucoza stimuleaz activitatea enzimei glucokinaz (hexokinaza IV) care transform glucoza n glucozo-6-fosfat, cu declanarea procesului de glicoliz.8
In urma glicolizei se produce ATP. Creterea concentraiei intracelulare a ATP determin nchiderea canalelor de potasiu ATP- dependente (KATP) de la nivelul membranei celulelor beta-pancreatice. Canalele de potasiu ATP- dependente (KATP) aparin sub-familiei Kir , (ir inward rectifier), implicate n facilitarea transportul intracelular al ionilor de Granule secretorii n + citoplasm K , cu rol n meninerea potenialul membranar de repaus. nchiderea canalelor KATP duce la depolarizarea membranelor celulelor betapancreatice ceea ce are drept rezultat deschiderea canalelor de calciu voltaj Insulin dependente. Prin aceste canalele membranare are loc influxul ionilor de Peptid C Proinsulin calciu, cu creterea concentraiei intracitoplasmatice a acestora. Ionii de calciu stimuleaz exocitoza granulelor secretorii care conin insulin Crete Ca i peptid C i, astfel, se produce secreia insulinei. intracitoplasmatic Ca # Glucoza este iScade K principalul reglator al biosintezei de insulin. Glucoza Depolarizare stimuleaz creterea concentraiei intracelulare de AMPc (adenozin membranar monofosfat ciclic) ce determin activarea proteinkinazei A. ATP Proteinkinaza A este o enzim implicat ntr-o serie de procese de fosforilare Hexokinaza IV a unor proteine cu rol n creterea translaiei i transcripiei ARNm (acidul ribonucleic mesager) al insulinei. Glucoza Glicoliza
Celula pancreatic
Fig 6 Secreia de insulin Canalele de Calciu se deschid
Canalele de K ATP dependente se nchid
GLUT 2 9 Glucoza din snge
# Ali stimulatori ai secreiei de insulin sunt glucagonul secretat de celulele alfa ale pancreasului endocrin i incretinele.10
S-a observat c administrarea oral de glucoz stimuleaz mai puternic secreia de insulin dect administrarea intravenoas. Aceast observaie a condus la evidenierea unor substane cu rol n favorizarea rspunsul insulinosecretor la glucoza administrat oral. Aceste substane au fost denumite incretine. Au fost identificate dou substane (incretine) secretate de celulele endocrine de la nivelul duodenului i jejunului, ca rspuns la ncrcarea oral cu glucoz: - polipeptidul insulinotropic glucozo-dependent. - peptidul glucagon like-1, GLP -1. # Inhibitori ai secreiei de insulin sunt: - catecolaminele care acioneaz la nivelul receptorilor adrenergici de la suprafaa celulelor beta-pancreatice; - somatostatina, hormon secretat de celulele delta-pancreatice. Secreia de insulin n 24 de ore se realizeaz pulsatil. # n condiii bazale (de repaus alimentar), insulina este eliberat de la nivelul celulelor beta-pancreatice, la intervale de 8-15 minute, sub forma unor oscilaii rapide de mic amplitudine peste care se suprapun, la intervale de 80-150 minute, oscilaii lente cu amplitudine mai mare. Grafice # Postprandial, secreia insulinic este bifazic:
11
- o prim faz se caracterizeaz prin creterea rapid a insulinemiei; aceast faz dureaz aproximativ 5 minute i este urmat de un declin rapid al secreiei de insulin; - o a doua faz se caracterizeaz prin creterea mai lent a insulinemiei, iar platoul acestei faze secretorii se menine aproximativ 2 ore postprandial. Din secreia zilnic de insulin (n 24 de ore), 50% este secretat n condiii de repaus alimentar i 50% este secretat postprandial. Importana fiziologic a acestui tip de secreie pulsatil a insulinei nu este pe deplin elucidat, dar se cunoate faptul c n DZ de tip 2 acest patern este modificat. Peptidul C nu are activitate biologic cunoscut. Peptidul C, care nu este metabolizat la nivelul ficatului, se elimin direct la nivel renal, ceea ce face ca nivelurile sale plasmatice s reflecte fidel secreia endogen a acestuia. Peptidul C este co-secretat n cantiti echimolare cu insulina. Determinarea nivelului plasmatic al peptidului C este utilizat pentru aprecierea secreiei endogene de insulin la pacieni diabetici tratai cu insulin exogen, deoarece, dozarea peptidului C nu interfer cu dozarea insulinei plasmatice. Odat cu secreia de insulin i peptid C se secret i mici cantiti de proinsulin. Proinsulina are activitate biologic redus (5% din activitatea hipoglicemiant a insulinei).
12
Dozarea insulinei plasmatice poate conduce la rezultate false, deoarece, n condiiile utilizrii unor tehnici uzuale de determinare, proinsulina reacioneaz ncruciat cu insulina. Aciunea insulinei la nivel celular n condiii fiziologice, o molecul de insulin se leag specific de un receptor pentru insulin situat la nivelul membranei celulare. Receptorul pentru insulin este o glicoprotein heterotetrameric format din dou subuniti alfa situate extracelular i dou subuniti beta situate transmembranar i intracelular, legate prin legturi disulfurice. Numrul receptorilor pentru insulin este reglat de gene situate pe cromozomul 19 i depinde de stri fiziologice, precum exerciiul fizic i ingestia de alimente. Ingestia de alimente este nsoit de creterea insulinemiei, care, prin feed-back negativ (down regulation), determin scderea numrului i activitii receptorilor insulinici. Fiecare subunitate beta prezint un domeniu cu activitate de tip tirozinkinaz. Cele dou domenii se afl n juxtapoziie ceea ce permite autofosforilarea reziduurilor de tirozin.
13
Fig 13 Semnalul insulinic celularReceptor insulin
Insulinorezistena
Membrana celular
Autofosforilare Tirozin
Transfosforilare
Translocare GLUT
Shc Grb2 Ras Raf MEK
IRS Glicogenogeneza
PI3 kinaza mTOR PDK1Sintezele proteice
AKT MAP kinaza FKHR SREBP
Gene implicate n glicoliz i gluconeogenez
Gene Lipogenez
Transportul glucozei implic ptrunderea acesteia n celul prin difuziune Gene implicate n creterea i diferenierea celular mediat (cu ajutorul moleculelor transportatoare de glucoz -celular Nucleu GLUT).14
Primul eveniment n aciunea celular a insulinei este legarea acesteia la nivelul subunitilor alfa ale receptorului pentru insulin, legare ce stimuleaz autofosforilarea domeniilor cu activitate de tip tirozin-kinaz. Prin fosforilare are loc activarea kinazei de la nivelul subunitilor beta ale receptorului pentru insulin. Dup acest eveniment, urmeaz o serie de fosforilri ale mai multor tipuri de substrate proteice intracelulare, evenimente care vor constitui baza efectelor biologice ale insulinei. Dup legarea insulinei la nivelul receptorului celular specific, complexul insulin-receptor este internalizat, insulina fiind, astfel, ndeprtat din circulaie. Dup degradarea insulinei din complexul insulin-receptor la nivel lizozomal, receptorul celular specific pentru insulin poate fi reciclat. Expunerea prelungit n timp la cantiti plasmatice mari de insulin induce fenomenul de down-regulation a receptorilor celulari specifici. Importana clinic a acestui fenomen const n faptul c hiperinsulinemia prezent la pacienii cu DZ tip 2 poate determina scderea numrului de receptori membranari pentru insulin contribuind, astfel, la fenomenul insulinorezistenei. Dup activarea receptorului pentru insulin, prin autofosforilare tirozinkinazic, acesta, la rndul su, transfosforileaz (tot tirozinic) urmtoarele substrate: - IRS (insulin receptor substrate), substratul pentru receptorul insulinei, care, ulterior activrii, declaneaz efectele metabolice ale insulinei;15
- C-Cbl cu rol n translocarea GLUT4 (Glucose Transporters) la nivelul adipocitelor; - SHC i Grb2 (growth factor receptor-bound protein 2), care, ulterior, mediaz efectele mitogenice ale insulinei pe calea MAP-kinazei (Mitogenactivated protein kinases). # IRS (insulin receptor substrate) substratul pentru receptorul insulinei IRS este reprezentat de proteine multifuncionale care prezint mai multe domenii prin intermediul crora acestea interacioneaz cu alte tipuri de proteine pentru a media semnalul insulinic. Exist mai multe tipuri de IRS, fiecare tip avnd distribuie tisular specific: - IRS-1 se gsete la nivel muscular; - IRS-2 se gsete la nivel hepatic. Dup ce substratul pentru receptorul insulinei (IRS) este fosforilat tirozinic de ctre receptorul insulinic autofosforilat, acesta (IRS) poate interaciona cu subunitatea proteic 85-kDa (subunitate reglatorie cu greutatea molecular 85 kilodaltoni) a fosfatidilinozitol-3-kinazei (PI3-kinaza), ceea ce induce activarea acestei enzime. Activarea PI3-kinazei are un rol pivot n exercitarea efectelor metabolice i mitogenice ale insulinei. PI3-kinaza fosforileaz substratul fosfatidil-inozitol genernd fosfolipide cu rol de mesageri secunzi:16
- fosfatidil-inozitol 3 fosfatul; - fosfatidil-inozitol 3,4 bifosfatul; - fosfatidil-inozitol 3,4,5 trifosfatul. Aceti mesageri secunzi au rol n fosforilarea PDK1 (kinaza serin/treonin dependent de PI3kinaza ), care activeaz enzima Akt (protein-kinaza B). Akt (protein-kinaza B) activat are urmtoarele roluri: - este implicat n translocarea membranar a GLUT (transportori de glucoz); - stimuleaz glicogenogeneza prin inhibarea GSK3 (glicogen-sintetazakinaza 3) i stimularea PP1 (protein fosfataza 1) i inhib glicogenoliza; - stimuleaz sintezele proteice prin activarea mTOR (mammalian target of rapamycin, o serin/treonin protein kinaz) sau prin inhibarea GSK3; - stimuleaz glicoliza i inhib gluconeogeneza prin fosforilarea FKHR (forkhead family of transcription factors), care controleaz expresia unor gene implicate n aceste procese (gena enzimei fosfoenol-piruvat-carboxikinaza i gena enzimei glucozo-6-fosfataza); - inhib apoptoza celular. Activarea PI3 kinazei stimuleaz sinteza de SREBP1c (Sterol Regulatory Element Binding Protein, izoforma 1c), stimulnd, astfel, lipogeneza. SREBP1c este un factor transcripional care se gsete la nivelul adipocitelor i care stimuleaz biosinteza sterolilor i a AG prin activarea unor gene lipogenice (vezi ,,profilul lipidic n DZ). # Efectele mitogenice ale insulinei calea MAP-kinazei.
17
IRS fosforilat tirozinic interacioneaz cu Grb2 fosforilat tirozinic ceea ce duce la activarea Raf (kinaz cu activitate serin/treonin), care apoi activeaz MEK (kinaza kinazei MAP). MEK activat fosforileaz ERK (Extracellular signal Regulated Kinase), care este o MAP-kinaz. ERK este translocat la nivel nuclear unde catalizeaz fosforilarea factorilor transcripionali ce promoveaz creterea i diferenierea celular. O cale de activare a MAP-kinazei, independent de IRS, este prin fosforilarea Shc care ulterior se asociaz cu Grb 2 i activeaz Raf. n DZ tip 2, aceast cale de aciune a insulinei rmne intact. Diabetul zaharat (DZ) DZ reprezint un grup de boli metabolice caracterizate prin hiperglicemie cronic i alte tulburri metabolice, aprute ca rezultat al unor defecte n secreia i/sau aciunea insulinei. Clasificarea etiopatogenic a diabetului zaharat 1. Diabet zaharat tip 1 A deficitul absolut de insulin prin distrucie autoimun a celulelor betapancreatice B idiopatic (n cazul DZ tip 1 idiopatic, deficitul absolut de insulin cu cetoacidoz este un deficit aprut episodic. Pacientul prezint episoade de18
insulinodependen
alternnd
cu
episoade
fr
insulinodependen.
Afeciunea apare la asiatici i africani, nu este asociat cu modificri HLA, nu are evidene de implicare imunologic i este foarte rar). 2. Diabetul zaharat tip 2 3. Diabetul gestaional 4. Defecte monogenice ale funciei celulelor beta-pancreatice n aceast categorie se ncadreaz tipurile MODY (maturity onset diabetes of young), afeciuni caracterizate prin hiperglicemie aprut la vrste tinere (sub 25 de ani), secundar afectrii insulinosecreiei. Exist mai multe tipuri MODY: - MODY 3, cel mai frecvent tip (mutaie a cromozomului 12, gena pentru HNF-1 (hepatocyte nuclear factor-1alfa); - MODY2 (mutaia genei glucokinazei). 5. Defecte ale aciunii insulinei - Sindromul Rabson-Mendenhall - leprechaunism (mutaii ale genei receptorului pentru insulin) 6. Afectare difuz a esutului pancreatic n: - traumatisme severe; - pancreatit; - fibroz chistic pancreatic; - hemocromatoz; - pancreatectomie etc.19
7. Endocrinopatii (hipersecreia de hormoni cu rol hiperglicemiant, cu anatagonizarea efectelor insulinei): - Sindrom Cushing (glucocorticoizi n exces); - Acromegalie (hormonul de cretere n exces); - Feocromocitom (catecolamine n exces). De obicei, diabetul se dezvolt la pacienii care au un defect preexistent al secreiei de insulin. Dup tratarea endocrinopatiei, tolernaa la glucoz se mbuntete. 8. Diabet zaharat indus medicamentos sau prin alte substane chimice : - Vacor (otrav pentru obolani care determin o distrucie ireversibil a celulelor beta-pancreatice); - Glucocorticoizi, acid nicotinic (induc DZ n special la pacieni cu insulinorezisten periferic preexistent); - Interferon (induce DZ cu elemente autoimune; se constat prezena de anticorpi anticelule insulare). 9. Sindroame genetice care se pot asocia i cu diabet zaharat: - Sindrom Down; - Sindrom Klinefelter; - Sindrom Turner; - Sindrom Laurence Moon Bidel; - Sindrom Prader - Wili etc. Diabetul zaharat tip 1A
20
Diabetul zaharat tip 1A este o afeciune autoimun, caracterizat de distrucia progresiv a tuturor celulelor beta-pancreatice. Epidemiologie Acest tip de diabet reprezint aproximativ 5-10% din totalitatea formelor de DZ. Afeciunea poate aprea la orice vrst, un numar aproximativ egal de copii i aduli dezvoltnd DZ tip 1A. La copiii caucazieni este principala form de diabet. La copii aparinnd rasei africane DZ tip 2 i DZ tip 1 apar n proporii relativ egale. Aproximativ 5 % din femeile cu diabet gestaional au o form de DZ tip 1A. Anatomie-patologic Examenele anatomopatogice efectuate la pacienii cu DZ tip 1A simptomatic de mai muli ani evideniaz insule endocrine pancreatice fr celule beta secretoare de insulin (aspect pseudoatrofic). Absena necrozei sugereaz o dezvoltare progresiv a bolii. La pacienii cu DZ tip 1A aspectul anatomo-patologic la debutul simptomatologiei este unul heterogen, insulele endocrine fiind de 3 tipuri: a) insule pseudoatrofice, fr celule beta-pancreatice; b) insule normale, cu un numr normal de celule beta-pancreatice c) insule cu aspect de insulit, cu un numr variabil de celule beta (insule aflate n plin proces de distrucie mediat imun; insulita const ntr-un infiltrat majoritar limfocitar, cu limfocite T).21
La debutul clinic al DZ tip 1A, majoritatea insulelor (aproximativ 70%) au aspect pseudo-atrofic. Aspectul heterogen al leziunilor la debutul clinic al bolii demonstreaz faptul c DZ tip 1A este o afeciune cu evoluie patogenic cronic, dei din punct de vedere clinic debutul bolii este perceput ca fiind acut. Manifestri clinice Diagnosticul DZ tip 1 se face de cele mai multe ori n urgen, pacientul prezentndu-se cu stare general alterat, poliurie, polidipsie, scdere ponderal cu polifagie.Deficitul sever de insulin are numeroase consecine fiziopatologice. a) Principalele esuturi int ale insulinei (ficat, celule musculare, esut adipos) nu mai pot prelua elementele nutritive absorbite din alimente. n aceste condiii, apare un deficit energetic la nivel celular (vezi insulina i efectele ei metabolice) care poate explica i prezena asteniei. b) Consumul depozitelor existente la nivelul celulelor musculare, hepatice i al esutului adipos explic persistena deficitului energetic (scdere ponderal i polifagie). c) Datorit deficitului de insulin apar alterri ale metabolismului lipidic, cu stimularea cetogenezei. Cetogeneza depete capacitate de metabolizare i
22
consum a corpilor cetonici, cu acumularea acestora i apariia cetoacidozei diabetice. d) Hiperglicemia secundar deficitului insulinic determin creterea osmolaritii plasmatice, cu deshidratare celular i stimularea setei (polidpisie). Depirea pragului renal de reabsorbie a gluozei (180 mg/dl) determin apariia glicozuriei i a poliuriei (glucoza este un element osmotic activ), cu deshidratare extracelular hiperton i deshidratare intracelular (meninerea unui cerc polidipsie-poliurie). Evoluia natural a diabetului zaharat tip 1A Chiar dac din punct de vedere clinic debutul DZ tip 1A este perceput ca un eveniment acut (cu hiperglicemie sever, cetoacidoz etc.), studiile efectuate pn n prezent art o evoluie de lung durat a procesului patogen. Durata evoluiei bolii n stadii preclinice este diferit pentru fiecare pacient (mai rapid pentru cei care dezvolt DZ tip 1A nainte de vrsta de 5 ani ) dar n momentul diagnosticrii aproape toi pacienii prezint valori plasmatice crescute ale hemoglobinei glicozilate (hiperglicemie cronic). Din momentul debutului clinic, lipsa insulinoterapiei n timp scurt (10-15 zile pentru copii i 30 de zile pentru aduli) se poate solda cu decesul pacientului prin cetoacidoz sever.
23
Dup introducerea insulinoterpiei, evoluia pacientului este variabil n funcie de corectitudinea terapiei i compliana pacientului. Pn n prezent, nu exist nici o form de insulinoterapie care s asigure o substituie perfect fiziologic a secreiei de insulin. De aceea, pacienii cu DZ tip 1A dezvolt, n timp, complicaiile cronice secundare hiperglicemiei cronice, insulinodeficienei, complicaii asemntoare cu cele ntlnite la pacienii cu DZ tip 2. Exist pacieni la care evoluia bolii este foarte lent n timp. Acetia prezint hiperglicemie n stadii variabile (aspect clinic asemntor DZ tip 2), precum i markeri de autoimunitate, iar n cursul evoluiei devin insulinodependeni (cu cetoacidoz sever n absena insulinoterapiei). Aceast form de DZ tip 1A este cunoscut sub denumirea de LADA (latent autoimmune diabetes of adults). Evoluia DZ tip 1A, nainte de debutul clinic al bolii i dup debut, poate fi stadializat astfel : 1. predispoziia genetic pentru distrucie autoimun a celulelor betapancreatice; 2. apariia unui eveniment (factor) extern precipitant al procesului autoimun ; 3. prezena autoanticorpilor (proces autoimun n desfurare) n condiiile unei secreii normale de insulin ; 4. proces autoimun n desfurare (autoanticorpi detecatabili) cu pierdere progresiv a secreiei de insulin (apoptoza progresiv a celulelor betapancreatice), iniial cu pstrare glicemiei n limite normale; 5. debutul clinic al DZ tip 1A (pierdere a 70% din celulele beta- pancreatice); n acest moment, majoritatea pacienilor prezint nc o secreie rezidual de insulin (insuficient ns pentru meninerea homeostaziei glicemice i pentru24
inhibarea cetogenezei), fapt dovedit prin detectarea peptidului C n plasm (n timp, peptidul C dispare, ceea ce sugereaz continuarea procesului autoimun, cu distrugerea tuturor celulelor beta-pancreatice). # Predispoziia genetic pentru distrucia autoimun a celulelor betapancreatice Prezena susceptibilitii genetice este necesar pentru dezvoltarea DZ tip 1A, dar nu suficient. Studiile efectuate pn n prezent au demonstrat i implicarea unor variaii neereditare sau a factorilor de mediu pentru apariia clinic a DZ tip 1A. Majoritatea pacienilor cu DZ tip 1A nu prezint rude de gradul 1 cu acest diagnostic. Rata de concordan pentru gemenii monozigoi este de 70% dac un geamn dezvolt DZ tip 1A nainte de vrsta de 5 ani, i doar de 10 % dac debutul bolii la un frate este dup vrsta de 25 de ani. Maniera n care sistemul imun distruge celulele beta pancreatice nu este pe deplin cunoscut. Ipoteza acceptat n prezent este aceea conform creia apoptoza celulelor beta pancreatice este indus de interaciunea cu limfocitele T care au o afinitate modificat fa de celulele beta-pancreatice. Limfocitele T sunt o clas heterogen (limfocite T helper, supresoare, citotoxice, contrasupresoare) care moduleaz rspunsul imun mpotriva peptidelor non-self (virusuri, bacterii etc.) i a celor tumorale.
25
Din punct de vedere genetic, exist mai multe forme de DZ tip 1, respectiv forme monogenice, oligogenice i poligenice. Au fost identificate i n prezent sunt studiate 18 regiuni ale genomului al cror polimorfism se asociaz cu risc crescut pentru DZ tip 1A. Fiecare regiune este denumit IDDM (insulin dependent diabetes mellitus). Regiunile IDDM sunt numerotate de la 1 la 18 i conin una sau mai multe gene. Regiunea IDDM 1 care conine genele HLA (human leucocyte antigen) este considerat n prezent ca avnd cea mai mare prevalen a modificrilor asociate cu risc crescut pentru DZ tip 1A. Totodat, DZ tip 1A prezint ca particularitate existena unor variaii (alele) HLA cu caracter protectiv fa de aceast boal. Genele HLA, situate la nivelul regiunii 21 ale braului scurt al cromozomului 6, codific complexul major de histocompatibilitate (CMH), proteine heterodimerice cu rol de receptor existent pe suprafaa tuturor celulelor. Aceti receptori prezint peptide self (antigene, rezultate din proteinele proprii ale pacientului) i peptide non-self (antigene) ctre celulele sistemului imun. Exist 2 clase CMH, clasa I care prezint peptide din interiorul celulei (peptide endogene) i clasa II care prezint peptide exogene, self i non-self. CMH I se gsete pe suprafaa tuturor celulelor din organism (excepie, eritrocitele) i interacioneaz cu glicoproteina CD8 (receptor situat, n26
principal, pe suprafaa limfocitelor T supresoare i a limfocitelor T citotoxice). CMH II se gsete pe suprafaa celulelor care particip la realizarea rspunsului imun, respectiv a celulelor prezentatoare de antigen (macrofage, celule dendritice), limfocite T, limfocite B i interacioneaz cu glicoproteina CD 4 (receptor situat, n principal, pe suprafaa limfocitelor T helper). Deci, complexul major de histocompatibilitate (CMH) are rol n procesul de distingere, de ctre sistemul imun, ntre self i non-self. Exist mai multe genotipuri ale complexului major de histo-compatibilitate clasa II (CMH II) care se asociaz cu risc crescut de DZ tip 1A, cele mai importante dintre acestea fiind constituite din haplotipuri ale alelelor HLA DR i DQ. 95% din cauaczienii cu DZ tip 1A prezint cel puin o alel HLA-DR3 sau HLA-DR4. Totui, acest genotip este prezent i la 40% din populaia general, fr DZ tip 1A, ceea ce susine ipoteza conform creia n patogenia afeciunii sunt implicai i anumii factori de mediu. Cel mai mare risc pentru dezvoltarea DZ tip 1A l au heterozigoii HLA-DR3DQ2 i HLA-DR4-DQ8. Efectul protectiv fa de DZ tip 1A pare s fie datorat prezenei alelei HLADR 2, n special a genotipului DQA1-DQB1*0602 constatat la mai puin de 3% din pacienii cu DZ tip 1A.27
O alt regiune a genomului asociat cu prezena DZ tip 1A este IDDM2, regiunea genei care codific sinteza insulinei (situat pe braul scurt al cromozomului 11). Se pare c este vorba despre o alel care determin o transcriere sczut a genei insulinei la nivelul timusului n perioada intrauterin, afectnd, astfel, procesul de selecie (maturare) a timocitelor. Pn n prezent nu a fost identificat nici o alel (nici combinaii de alele) care s prezinte specificitate absolut pentru prezena DZ tip 1A. # Apariia unui eveniment (factor) extern precipitant al procesului autoimun implicat n patogenia DZ n utimii ani, incidena DZ tip 1A este n cretere, n special la copiii cu vrst mai mic de 5 ani, ceea ce sugereaz implicarea n patogenia acestei afeciuni a unor modificri ale mediului extern. Deoarece procesul distructiv la nivelul celulelor beta-pancreatice se desfoar n timp i nu poate fi stabilit momentul debutului procesului autoimun, este dificil de studiat legtura ntre anumii factori de mediu i apariia DZ tip 1A. Pn n prezent, a fost stabilit cu certitudine legtura ntre DZ tip 1A i rubeola congenital (la aceti pacieni sunt prezeni anticorpi anti antigene ale celulelor beta-pancreatice).
28
Au fost efectuate studii legate de asocierea ntre apariia DZ tip 1A i infecia cu enterovirusuri (Coxsakie), retrovirusuri etc., aceste studii fiind, pn n prezent, neconcludente. Exist, de asemenea, studii care analizeaz implicarea factorilor alimentari n apariia DZ tip 1 (lipsa alptrii cu lapte matern n primele luni de via, carena de vitamina D, creterea coninutului de nitrai n alimentaie etc.). Chiar dac n trecut se considera c exist o legtur intre virusul urlian i apariia DZ tip 1A, n prezent se consider c infecia cu acest virus are n foarte puine cazuri efect citopatic direct asupra celulelor beta-pancreatice (deci, nu poate fi vorba de apariia unui DZ tip 1A, definit n prezent ca proces autoimun). Mecanismele prin care factorii de mediu iniiaz procesul autoimun nu sunt cunoscute. Se cunoate doar faptul c nu toi pacienii cu genotip asociat cu risc crescut pentru DZ tip 1A dezvolt aceast afeciune. O ipotez ar putea fi posibilitatea apariiei unor modificri n procesul dezvoltrii sistemului imun, ca urmare a aciunii mediului extern (creterea factorilor de risc sau scderea factorilor protectori). Aceast ipotez este sugerat de creterea, n general, a afeciunilor mediate imun (astm bronic, mediat prin limfocitele T helper 2, DZ tip 1, mediat prin limfocitele T helper 1 etc.). # Procesul autoimun distrucia celulelor beta-pancreatice
29
n prezent, au fost identificate trei tipuri principale de autoanticorpi asociai cu riscul crescut de apariie a DZ tip 1 clinic manifest : - Anticorpi anti-celule insulare, ICA-512 (Islet Cell Antibodies); - GAD-65 (Glutamic Acid Decarboxylase), enzim prezent la nivelul celulelor beta-pancreatice; - IAA (insulin autoantibody, anticorpi antiinsulin). Apariia autoanticorpilor precede cu mult timp nainte (uneori ani) apariia DZ tip 1A clinic manifest. Totui, prezena unui singur tip de autoanticorp este asociat cu un risc relativ mediu de apariie a DZ tip 1A (aproximativ 20%). Prezena a doi sau mai muli autoanticorpi crete riscul de apariie a afeciunii la peste 75%. Rolul autoanticorpilor n patogenia DZ tip 1A nu este pe deplin cunoscut, acetia putnd fi iniiatorii procesului autoimun sau doar martorii unui proces autoimun. O problem legat de prezena autoanticorpilor i susceptibilitatea genetic este prezena acestor anticorpi la pacienii cu haplotip protectiv pentru DZ tip 1A (DQA1-DQB1*0602). Dintre pacienii care asociaz ambele elemente, s-a constatat c un mic procent dezvolt totui DZ tip 1A. Aceast observaie sugereaz faptul c haplotipul DQA1-DQB1*0602 nu este unul protectiv ci, mai degrab, unul care ntrzie evoluia bolii. Principalul mecanism efector implicat n distrucia imun a celulelor betapancreatice este mediat de limfocitele T, DZ tip 1A putnd aprea i n
30
absena activrii limfocitelor B. Modificarea rspunsului imun pare s fie reprezentat de lipsa seleciei negative a limfocitelor T. n cursul procesului fiziologic de formare i maturare a limfocitelor T la nivelul timusului, o etap este reprezentat de selecia negativ (ndeprtarea, prin inducerea apoptozei, a limfocitelor T cu afinitate mare pentru complexele CMH-proteine self). Aceste modificri se datoreaz probabil i modificrilor genice ale complexului major de histocompatibilitate. Apoptoza celulelor beta-pancreatice n cursul insulitei carecteristice DZ tip 1A se datoreaz fie contactului direct dintre limfocitele T i aceste celulele, fie expunerii celulelor beta-pancreatice la mediatori solubili secretai de limfocitele T (Interleukina 1, Interferonul-gama, TNF, radicali liberi de oxigen, oxid nitric etc.). n concluzie, DZ tip 1A este o afeciune autoimun cu evoluie cronic. Iniial, nu exist manifestri clinice dar ulterior apar manifestri clinice acute, amenintoare de via, moment n care pacientul devine insulinodependent. n lipsa administrrii de insulin, survine decesul pacientului prin cetoacidoz sever. Pn n prezent, nu exist o terapie care s duc la vindecarea bolii sau la o substituie insulinic perfect, astfel nct, pacientul cu DZ tip 1A s redevin o persoan cu risc identic cu cel al populaiei generale (populaia sntoas) pentru dezvoltarea anumitor afeciuni (cardiovasculare, retinopatie, nefropatie, neuropatie etc.).
31
Transplantul de pancreas prezint riscul asociat interveniei chirurgicale, complicaiilor caracteristice transplantrii, precum i complicaiilor secundare terapiei imunosupresive pe care pacientul o va urma toat viaa. Diabetul zaharat tip 2 DZ tip 2 este o afeciune a metabolismului glucidic, lipidic i proteic cu etiopatogenie insuficient elucidat. n prezent, prevalena DZ tip 2 a atins proporii epidemice. Estimrile fcute la nceputul secolului 21 artau c 150 milioane de oameni sufer de DZ tip 2. Numrul persoanelor aflate n status prediabetic este necunoscut dar se consider a fi foarte mare. DZ tip 2 reprezint 90% din totalul formelor de DZ. Datorit complicaiilor cronice vasculare ce nsoesc DZ tip 2, n rile dezvoltate aceast maladie reprezint a treia cauz de deces, dup bolile cardiovasculare i cancer. DZ tip 2 poate aprea la orice vrst. n ultimii ani, datorit epidemiei de obezitate, se nregistreaz o cretere a incidenei acestei forme de diabet zaharat la copii si adolesceni. DZ tip 2 poate evolua muli ani nediagnosticat, deoarece, modificrile metabolice se dezvolt progresiv, asimptomatic, de cele mai multe ori pacientul fiind diagnosticat ca urmare a apariiei unei complicaii.
32
Simptomele clasice ale hiperglicemiei (poliurie si polidipsie) pot aprea i la pacienii cu DZ tip 2, dar mult mai insidios, glicemia crescnd progresiv. Factori etiopatogenici DZ tip 2 este o afeciune poligenic. n etiopatogenia acestei afeciuni, prezena defectelor genetice necesit i coexistena factorilor de mediu, dintre care, cei mai cunoscui sunt obezitatea i sedentarismul. 80% dintre pacienii cu DZ tip 2 sunt obezi. 1. factorii genetici Ereditatea este bine exprimat n DZ tip 2, cu o concordan de apariie de 100% pentru gemenii monozigoi. Defectele genetice nu aparin sistemului HLA i sunt nc insuficient cunoscute. DZ de tip 2 este considerat o boal poligenic. n etiopatogenia acestei boli sunt implicate mai multe gene, n special dintre cele care controleaz: - aciunea insulinei a) afectarea legrii insulinei la nivelul receptorilor specifici ; b) modificri ale receptorilor insulinici ; c) modificri intracelulare (defect post-receptor) ; - sinteza/secreia insulinei la nivelul celulelor -pancreatice (deficit hormonal). Acest tip de afectare poligenic induce o susceptibilitate genetic ce se poate exprima ca DZ tip 2 prin interaciunea cu factorii dobndii.33
2. factorii dobndii Stilul de via nesntos, precum i ali factori dobndii, au rol n apariia DZ prin: - alimentaia hipercaloric (bogat n grsimi saturate de origine animal sau glucide rafinate) induce obezitatea (n special de tip abdominal) cu rol cert n apariia DZ tip 2; - sedentarismul duce la apariia DZ tip 2, n special prin faptul c acesta favorizeaz obezitatea; - stresul sever i prelungit. Cu certitudine factorii genetici i factorii dobndii acioneaz n sens diabetogen determinnd insulinorezisten i/sau scderea sintezei de insulin. Este dificil de stabilit cu exactitate care este factorul de risc iniial (care dintre aceste mecanisme apare primul): insulinorezistena sau scderea sintezei de insulin. Cei mai muli specialiti consider c defectul primar n DZ tip 2 este insulinorezistena, iar hipoinsulinismul apare secundar. Fiziopatologia DZ tip 2 Din punct de vedere fiziopatologic, DZ tip 2 poate fi definit ca asociere ntre: - insulinorezistena periferic (scderea aciunii insulinei la nivelul esuturilor int), n principal la nivelul esutului muscular, hepatic i adipos;
34
- secreia inadecvat de insulin de ctre celulele beta-pancreatice, ca rspuns la hiperglicemia secundar insulinorezistenei periferice. Insulinorezistena periferic Insulinorezistena poate fi: a) de tip prereceptor (insulin anormal sau existena anticorpilor antiinsulinici); b) de tip receptor, cu numr sczut de receptori insulinici sau defect de legare a insulinei la nivelul receptorului specific datorit obezitii i hiperinsulinismului (n aceste condiii, receptorii pentru insulin au o activitate redus); c) de tip postreceptor, cu defect postlegare (defect intracelular) care induce, printre altele, scderea transportului glucozei prin membrane (transmiterea anormal a semnalului, n special datorit scderii capacitii de activare a tirozinkinazei). Aceaste tulburri explic scderea captrii glucozei de ctre esuturile insulinodependente. n obezitate, cauza cea mai comun a rezistenei la insulin, scderea numrului de receptori specifici insulinici este asociat cu un defect postreceptor (scderea activitii tirozinkinazei). n mod normal, insulinosensibilitatea este diferit pentru fiecare tip de celul dar i pentru fiecare cale metabolic (metabolism glucidic, lipidic etc.)
35
Insulinorezistena periferic reprezint condiia n care la niveluri plasmatice normale de insulin rspunsul esuturilor este sczut datorit diminurii sensibilitii celulelor insulinodependente ( adipocit, celula muscular, celula hepatic) la aciunea insulinei. Etiopatogenia insulinorezistenei periferice n DZ tip 2 nu este complet elucidat, aceasta fiind probabil rezultatul interaciunii ntre factori genetici i factori de mediu. Dintre factorii de mediu, insulinorezistena se coreleaz cu mbtrnirea, scderea activitii fizice i, mai ales, cu obezitatea de tip central (creterea cantitii de esut adipos intra-abdominal). Insulinorezistena periferic nsoete numeroase afeciuni: - obezitate; - diabet zaharat tip 2; - sindrom metabolic; - sindrom Cushing; - acromegalie; - sindromul ovarelor polichistice; - sindroame lipodistrofice - genetice - sindrom Dunnigan (lipodistrofie parial familial); - sindrom BerardinelliSeip (lipodistrofie generalizat congenital); - dobndite (lipodistrofia pacienilor infectai HIV). Insulinorezistena periferic duce la hiperglicemie i la creterea nivelului plasmatic al AG, modificri metabolice caracteristice diabetului zaharat.36
Aceste modificri sunt consecina instalrii insulinorezistenei periferice la nivelul principalelor esuturi insulino-dependente (muscular, hepatic i adipos). Insulinorezistena precede cu muli ani diagnosticul DZ tip 2. Insulinorezistena la nivelul celulei musculare n DZ tip 2 n condiii fiziologice, postprandial, muchiul preia 80% din cantitatea de glucoz plasmatic. Glucoza este transportat n celula muscular cu ajutorul transportorului GLUT 4. Dup ce ptrunde intracelular, glucoza este fosforilat de hexokinaza II i convertit n glucozo-6- fosfat. Glucozo-6-fosfatul este transformat n glicogen (prin glicogenogenez, sub aciunea glicogensintetazei) sau ia calea glicolizei pentru generare de energie. La pacienii cu DZ tip 2, ncrcarea postprandial cu glucoz a celulei musculare este mult redus, fenomen datorat insulinorezistenei musculare. Sau evideniat numeroase disfuncii la nivelul celulei musculare legate de transportul intracelular al glucozei, dar i de metabolizarea acesteia. Mecanismele fiziopatologice care stau la baza insulinorezistenei musculare sunt nc insuficient definite. Principalele disfuncii evideniate la nivel muscular 1. Expresia ARNm al GLUT4 i, n consecin, numrul de transportori de glucoz GLUT4 la nivel muscular sunt normale, dar translocarea
37
transportorilor de la nivel intracelular la nivelul membranei celulare este redus. 2. Fosforilarea glucozei de ctre hexokinaza II este marcat redus ceea ce determin scderea cantitii de glucozo-6-fosfat intracelular i creterea glucozei libere care prsete celula. Aceast modificare se datoreaz scderii activitii insulin-stimulate a hexokinazei II. n plus, expresia ARNm al hexokinazei II este redus. 3. Glicogenogeneza muscular la pacienii cu DZ tip 2 scade cu 50% fa de normal. Pe lng scderea prelurii musculare de glucoz, la acest fenomen contribuie i scderea activitii glicogen-sintetazei, ca urmare a scderii capacitii insulinei de a activa PP1 (protein fosfataza-1 = fosfataza glicogen-sintetazei) muscular. La scderea activitii glicogen-sintetazei contribuie i creterea nivelului plasmatic al AGL, cu acumularea acestora n celula muscular. 4. Glicoliza aerob la nivel muscular este sczut, dar calea metabolic (activitatea enzimelor cheie ale glicolizei) este normal. Afectarea glicolizei se datoreaz excesului de AG de la nivelul celulei musculare. Acumularea AG n celula muscular contribuie la instalarea insulinorezistenei musculare. La nivel muscular, s-a evideniat o expresie crescut a CD36, proteina transportoare a AG n celul. Toate aceste modificri celulare, precum i altele insuficient studiate, conduc la instalarea insulinorezistenei musculare i au drept rezultat hiperglicemia.
38
Insulinorezistena la nivelul esutului adipos n DZ tip 2 DZ tip 2 se definete ca incapacitatea insulinemiei de a menine o glicemie normal dar i ca incapacitatea insulinemiei de a menine niveluri plasmatice normale ale AG. Pacienii cu DZ tip 2 prezint att hiperglicemie, ct i dislipidemie caracterizat prin creterea AGL, a trigliceridelor i a VLDL. Insulinorezistena periferic la acest nivel are drept consecin scderea transportului mediat de insulin al glucozei plasmatice n adipocit dar, mai ales, scderea efectului antilipolitic al insulinei. Secundar lipolizei accentuate, se produce o cretere a nivelului plasmatic al AGL. Creterea nivelului plasmatic al AGL inhib preluarea glucozei de ctre celula muscular, rezultatul fiind hiperglicemia. O manifestare timpurie a insulinorezistenei este scderea efectului inhibitor al insulinei asupra lipolizei. De aceea, prin creterea lipolizei, pacienii cu DZ tip 2 prezint niveluri plasmatice crescute de AGL. 80% dintre pacienii cu DZ tip 2 prezint obezitate caracterizat prin creterea masei de esut adipos visceral. esutul adipos visceral este mai activ dect cel cutanat din punct de vedere lipolitic datorit numrului mai mare de receptori adrenergici i, prin urmare, este mai rezistent la aciunea antilipolitic a insulinei.
39
Deoarece creterea AGL se ntlnete i la pacienii cu DZ tip 2 fr obezitate, rezult c insulinorezistena esutului adipos la aciunile insulinei este determinat i de alte mecanisme dect prezena obezitii. Chiar dac preluarea postprandial a glucozei de ctre adipocit contribuie la doar 5% din valoarea glicemiei, s-a dovedit c n DZ tip 2 aceast preluare este i mai redus datorit insulinorezistenei adipocitare. La astfel de pacieni, s-a evideniat o scdere a expresiei ARNm al GLUT4 la nivel adipocitar (spre deosebire de esutul muscular unde expresia ARNm este normal, fiind afectat doar translocarea transportorului de glucoz). Creterea nivelului plasmatic al AGL determin acumulare de derivai metabolici ai AGL la nivelul celulelor musculare, hepatice i betapancreatice, ceea ce contribuie la insulinorezistena muscular i hepatic, precum i la scderea funciei secretorii a celulelor beta-pancreatice. # Relaia ntre creterea nivelului plasmatic al AGL i metabolismul glucozei la nivel muscular La nivel tisular exist o competiie ntre oxidarea glucozei i a AG. Produii rezultai din oxidarea AG (NADH, acetil-coA, ATP) inhib preluarea intracelular a glucozei i glicoliza, iar produii rezultai din oxidarea glucozei (malonil-coA, alfa-glicerofosfat, citrat) inhib transportul intramitocondrial al AGL i stimuleaz lipogeneza.
40
Acumularea n celula muscular de AG crete oxidarea acestora i scade oxidarea glucozei. Acest fenomen a fost evideniat prima oar de Randle i colaboratorii si. Ipoteza Randle (1963): - n urma oxidrii AG se acumuleaz n celul acetil-coA care este un inhibitor al piruvatdehidrogenazei, enzim cheie n glicoliz; n plus, crete raportul NADH/NAD ceea ce ncetinete ciclul Krebs i determin creterea GLUCOZA intracelular a citratului; Hexokinaza schema - creterea citratului GLUCOZO 6 FOSFAT intracelular inhib fosfofructokinaza, enzim cheie n glicoliz; inhibarea glicolizei duce la acumularea intracelular de glucozo-6Fosfoglucozizomeraza fosfat i, astfel, la inhibarea activitii hexokinazei. FRUCTOZO-6-FOSFATFosfofructoKinaza
FRUCTOZO-1,6-BIFOSFAT Fig 1 GLICOLIZAAldolaza GLICERALDEHID 3 FOSFATNAD+ NADH
Gliceraldehid-3-fosfatdehidrogenaza
1, 3 BIFOSFOGLICERATADP ATP
Fosfoglicerat Kinaza
3 FOSFOGLICERAT Fosfoglicerat Mutaza 2 FOSFOGLICERATEnolaza
FOSFOENOL PIRUVATADP ATP
41
Piruvat Kinaza
PIRUVAT
n prezent, mai multe studii au evideniat faptul c la pacienii cu DZ tip 2, la nivel muscular exist niveluri sczute de glucozo-6-fosfat i citrat, ceea ce a dus la ipoteza c alte mecanisme dect cele propuse de Randle stau la baza inhibrii glicolizei de ctre acizii grai. Creterea intracelular a AG determin acumularea de produi intermediari ai metabolismului AG (diacilglicerolul i derivai acil-coA ai acizilor grai cu lan lung). Aceti produi intermediari stimuleaz proteinkinaza C (PKC) care realizeaz fosforilarea de tip serin/treonin a receptorului pentru insulin. Acest tip de fosforilare inhib aciunea insulinei la nivel celular. Pentru ca aciunea insulinei s fie normal trebuie s se produc autofosforilarea tirozinic a receptorului pentru insulin.
42
Datorit scderii aciunii intracelulare a insulinei: - scade fosforilarea IRS-1 (insulin receptor substrate), substratul receptorului pentru insulin); - scade activarea PI3-kinazei (fosfatidilinozitol-3-kinaza), deci scade translocarea GLUT4. n plus, acumularea intracelular de derivai acil-coA ai AG cu lan lung crete sinteza de ceramide (molecul lipidic alctuit din acizi grai i sfingozin, molecul semnal n reglarea diferenierii, proliferrii i apoptozei celulare), ceea ce are ca efect activarea proteinkinazei B, cu inhibarea glicogen-sintetazei la nivel muscular i scderea glicogenogenezei. n concluzie, creterea oxidrii AG la nivel muscular scade preluarea muscular de glucoz prin inducerea insulinorezistenei musculare, ceea ce contribuie la hiperglicemie. # Efectul modificrilor metabolismului glucidic asupra metabolismului lipidic Chiar n condiii de insulinorezisten muscular, datorit hiperglicemiei, o cantitate destul de mare de glucoz este preluat de celulele musculare. n urma glicolizei se genereaz acetil-coA care ptrunde n ciclul Krebs unde se genereaz citrat. Citratul stimuleaz ACC (acetil-coA-carboxilaza), enzim care acioneaz asupra acetil-coA, cu formare de malonil-coA.
43
Malonil-coA inhib CPT-I (carnitin-palmitoil-transferaza-I) care stimuleaz transportul derivailor acil-coA ai AG la nivel mitocondrial unde are loc betaoxidarea AG. Prin inhibarea CPT-I este inhibat oxidarea AG, cu acumularea intracitoplasmatic de derivai acil-coA ai AG. Acumularea intracitoplasmtic de diacilglicerol activeaz proteinkinaza C, care, la rndul ei, declaneaz fosforilarea de tip serin / treonin a receptorului pentru insulin i induce insulinorezisten. Astfel, prin inhibarea oxidrii AG, hiperglicemia contribuie la instalarea insulinorezistenei. # Secreia de adipokine esutul adipos reprezint o form de depozit a lipidelor dar este, n acelai timp, un organ metabolic activ. Adipocitul secret numeroase prevenirea instalrii insulinorezistenei. * Adipokine cu rol n declanarea insulinorezistenei - TNF-alfa (Tumor Necrosis Factor-alfa) este o citokin inflamatorie ce prezint expresie crescut la pacienii cu DZ tip 2. TNF-alfa stimuleaz fosforilarea de tip serin/treonin a IRS-1 i IRS-2, contribuind, astfel, la instalarea insulinorezistenei la nivel muscular i hepatic. molecule semnal (adipokine) care s-au dovedit a avea un rol important n inducerea sau
44
TNF-alfa inhib PPAR-gama (peroxisome proliferator-activated receptor), inhibnd, astfel, lipogeneza i favoriznd lipoliza. PPAR-gama este un receptor nuclear cu rol de factor transcripional ce stimuleaz lipogeneza. * Adipokine cu rol protector fa de insulinorezisten - Adiponectina (Acrp30) se gsete n cantitate mic la pacienii cu DZ tip 2. PPAR-gama stimuleaz expresia adiponectinei. Adiponectina stimuleaz activitatea AMPk (kinazei-AMP-dependente). AMPk inhib ACC (acetil-coA-carboxilaza), rezultatul fiind scderea malonil-coA la nivel intracelular. Existena unui nivel redus de malonil-coA stimuleaz beta-oxidarea AG la nivel mitocondrial. n plus, AMPk stimuleaz translocarea GLUT4 la nivelul membranei celulare i glicogen-sintetaza. - Leptina este o citokin care stimuleaz activitatea AMPk i, deci, translocarea transportorilor de glucoz, glicogen-sintetaza, precum i oxidarea AG. n plus, leptina acioneaz la nivelul hipotalamusului inducnd starea de saietate. La pacienii cu DZ tip 2 exist niveluri circulatorii sczute de leptin. Insulinorezistena i esutul hepatic n DZ tip 2
45
n condiii de repaus alimentar, glicemia se menine n limite normale prin producia hepatic (endogen) de glucoz. Ficatul contribuie la meninerea glicemiei prin glicogenoliza depozitelor de glicogen existente i prin gluconeogenez (cu ct intervalul de timp msurat de la ultimul prnz este mai mare, cu att ponderea gluconeogenezei este mai mare). n condiiile insulinorezistenei hepatice, caracteristic DZ tip 2, producia endogen de glucoz continu i postprandial, cele dou surse de glucoz (exogen i endogen) explicnd hiperglicemia postprandial. De asemenea, hiperglicemia este un inhibitor al produciei hepatice de glucoz. n DZ tip 2 exist i o rezisten hepatic la aciunea glicemiei. n DZ tip 2 principalul mecanism de producere hepatic de glucoz este gluconeogeneza, datorit creterii plasmatice de precursori ai acesteia (lactat, alanin, glicerol) i prin creterea sensibilitii hepatice la aciunea glucagonului. Precursorii gluconeogenezei apar n cantiti crescute prin efectul catabolic a insulinorezistenei. n condiii normale, glucagonul este un stimulator al glicogenolizei i gluconeogenezei hepatice, cu rol n meninerea glicemiei timpul repausului alimentar. Glucagonul antagonizeaz efectele insulinei pentru a preveni apariia hipoglicemiei dup aciunea postprandial a acesteia. n DZ tip 2, magnitudinea hiperglicemiei nu se explic numai prin insulinodeficien i insulinorezisten ci i prin hiperglucagonemie. Aceasta se datoreaz deficitului insulinosecretor (insulina inhib secreia de glucagon
46
la nivelul celulelor alfa-pancreatice) dar i modificrii rspunsului celulelor alfa-pancreatice la stimulii alimentari (proteine). Un factor cauzal important al produciei hepatice crescute de glucoz este creterea nivelului plasmatic al AG. Creterea cantitii de AG disponibili pentru beta-oxidare la nivelul celulelor hepatice duce la creterea de acetilcoA, cu stimularea piruvat-carboxilazei, enzim reglatoare a gluconeogenezei. n plus, acetil-coA stimuleaz i glucozo -6-fosfatza, enzim esenial pentru eliberarea glucozei din celula hepatic. i la nivel hepatic, creterea intracelular a AG duce la acumularea de produi intermediari ai metabolismului acestora, produi care promoveaz fosforilarea de tip serin/treonin a receptorului pentru insulin. Acest tip de fosforilare inhib aciunea insulinei. Datorit scderii aciunii intracelulare a insulinei scade fosforilarea IRS 2 (substratul receptorului hepatic pentru insulin), scade activarea PI3kinazei (fosfatidilinozitol-3-Kinaza) i, astfel, este afectat calea metabolic normal a insulinei. n concluzie, insulinorezistena periferic la nivel hepatic se manifest prin scderea efectului insulinei de inhibare a produciei endogene de glucoz. n mod normal, la nivel hepatic insulina inhiba glicogenoliza si gluconeogeneza. Rezultatul insulinorezistenei hepatice este hiperglicemia prin creterea produciei hepatice de glucoz. n plus, creterea nivelului plasmatic al AGL, secundar insulinorezistenei esutului adipos, stimuleaz producia hepatic de glucoz prin stimularea gluconeogenezei.
47
# Hiperglicemia i insulinorezistena Hiperglicemia particip n mod direct la instalarea insulinorezistenei prin creterea metabolizrii glucozei pe calea hexozaminelor. Calea hexozaminelor Glucoza se transform n glucozo-6-fosfat sub aciune hexokinazei. Glucozo6-fosfatul, sub aciunea fosfoglucozizomerazei, se transform n fructozo-6fosfat. Fructozo-6-fosfatul poate continua calea glicolizei sau se poate transforma n glucozamin sub aciunea GFAT (glutaminfructoz-6-fosfatamidotransferaza).
Fig 7 Calea hexozaminelorGlucoza
Glucozo - 6 - fosfat
Fructozo 6 fosfat GFAT Glucozamin-6-fosfat
UDP-N-acetil-glucozamina (urindifosfat- N-acetil-glucozamina)
48
GFAT - (glutaminfructoz-6-fosfat-amidotransferaza) n DZ tip 2, datorit hiperglicemiei, aceast cale de metabolizare are un aport crescut, cu supraproducia de glucozamin. Glucozamina reduce capacitatea insulinei de a stimula translocarea la nivelul membranei celulare a GLUT 4, cu accentuarea insulinorezistenei periferice. # Insulinorezistena i semnalul intracelular al insulinei Cele 2 ci de aciune intracelular a insulinei sunt: - calea PI3-kinaza (fosfatidilinozitol-3-kinaza), calea metabolic a insulinei; - calea MAP-kinaza (mitogen activated protein-kinaza), calea ce moduleaz expresia genelor implicate n reglarea proceselor de cretere tisular. n DZ tip 2, n timp ce calea PI3-kinazei este inhibat prin fosforilarea de tip serin/treonin a receptorului insulinic, calea MAP-kinazei rmne intact. Acest fapt se datoreaz diferenei ntre semnalele de amplificare ale celor dou ci. Insulinemia plasmatic din DZ tip 2 este suficient pentru activarea MAPkinazei i, astfel, insulinorezistena periferic se rezum doar la nivelul PI3kinazei. Pstrarea intact a cii MAP-kinazei (chiar hiperstimularea ei prin hiperinsulinismul caracteristic DZ tip 2) duce la apariia complicaiilor vasculare caracteristice bolii i, n plus, accentueaz insulinorezistena periferic.49
n aceast cale se activeaz ERK (extracellular signal-regulated kinase = MAP-kinaza) care poate fosforila IRS. Este o fosforilare de tip serin care accentueaz insulinorezistena (o activitate insulinic normal pe calea PI3kinazei necesit o fosforilare de tip tirozin a IRS). # Alte mecanisme care contribuie la insulinorezistena periferic Hiperinsulinemia caracteristic DZ tip 2, nc din stadii incipiente, poate contribui la insulinorezisten prin fenomenul down-regulation exercitat asupra receptorilor insulinici, ceea ce determin scderea numrului de receptori la nivelul membranei celulare. Ca rspuns la hiperglicemie, celulele betapancreatice i cresc secreia de insulin, cu apariia hiperinsulinemiei ce are ca scop depirea insulinorezistenei periferice i meninerea glicemiei n limite normale. Hiperinsulinismul este o caracteristic timpurie a pacienilor cu risc crescut de a dezvolta DZ tip 2. Nivelul hiperinsulinismului se coreleaz cu gradul insulinorezistenei periferice. Acest hiperinsulinism compensator are o durat limitat datorit: - reducerii n timp a capacitii secretorii a celulelor -pancreatice (determinat de factorul genetic), astfel nct, nivelul insulinemiei plasmatice raportat la gradul de insulinorezisten devine insuficient pentru meninerea echilibrului metabolic; - persistenei factorilor care induc insulinorezisten (obezitatea).50
Hiperglicemia stimuleaz prin feed-back pozitiv secreia pancreatic de insulin (prin stimularea glucoreceptorilor), cu apariia hiperinsulinismului iniial. Acesta, prin feed-back negativ (down regulation), determin scderea sintezei i expresiei receptorilor celulari pentru insulin, n special la nivelul membranei adipocitare. Se instaleaz, astfel, un cerc vicios n care insulina n exces nu se mai poate lega de receptori, glicemia crete i mai mult, secreia de insulin este mai mult stimulat pn cnd se ajunge la o scdere a capacitii pancreasului de a sintetiza insulin (epuizarea pancreasului). De la hiperinsulinismul iniial se ajunge la hipoinsulinism final, caracteristic DZ tip 2. Se instaleaz progresiv o stare de tolerant alterat la glucoz, definit ca prediabet, care asociaz insulinorezistena periferic cu niveluri ale glicemiei a jeun i postprandiale la limita superioar a normalului. Raportat la populaia sntoas, fr insulinorezisten periferic, insulinemia este crescut dar insuficient pentru a menine o tolerant normal la glucoz. Apariia DZ tip 2 presupune scderea secreiei celulelor beta-pancreatice la niveluri insuficiente pentru a depi insulinorezistena periferic. n termeni absolui, raportat la populaia sntoas, nivelul insulinemiei la pacienii cu DZ tip 2 poate fi crescut, normal sau sczut dar cu siguran insuficient pentru a menine funcionarea normal a cilor metabolice insulino-dependente.
51
Fiziopatologia secreiei inadecvate de insulin n DZ tip 2 Secreia inadecvat de insulin (insuficient pentru a menine o toleran normal la glucoz) este un element principal n dezvoltarea DZ tip 2. Aceast tulburare apare ca urmare a interaciunii complexe ntre factori de mediu i predispoziie genetic ce determin att modificri ale funciei secretorii, ct i modificri morfologice ale celulelor beta-pancreatice. # Modificri morfologice care stau la baza secreiei inadecvate de insulin Cantitatea de insulin secretat de pancreas depinde de numrul de celule beta-pancreatice funcionale existente. Populaia celulelor beta-pancreatice este o populaie celular dinamic, dependent de echilibrul ntre procesele de apoptoz i cele de regenerare celular. La persoanele obeze cu insulinorezisten i fr DZ tip 2 exist hiperinsulinism cu glicemie normal. Acest hiperinsulinism apare ca urmare a creterii sensibilitii la glucoz (principalul stimulator al secreiei de insulin) a celulelor beta-pancreatice. Sensibilitate crescut are la baz dou elemente: n primul rnd, o cretere a masei celulelor beta-pancreatice i n al doilea rnd o cretere a expresiei hexokinazei pancreatice care modific relaia doz-rspuns ntre insulin i glucoz, cu creterea secreiei de insulin pentru un interval mai larg al nivelurilor glicemiei.
52
Studii morfopatologice efectuate postmortem la pacieni cu DZ tip 2 au evideniat o reducere cu 25-50% fa de normal a masei celulelor betapancreatice. Nu au fost evideniate leziuni de tip insulit. Nu se poate preciza dac aceast reducere a numrului de celulele este congenital sau este dobndit pe parcursul vieii. n condiiile n care reducerea masei celulelor beta-pancreatice este dobndit, nu se cunoate dac aceasta se datoreaz unui deficit de cretere a masei celulelor beta- pancreatice indus de insulinorezisten sau unei pierderi progresive a celulelor beta-pancreatice. Hiperglicemia cronic i nivelurile plasmatice crescute ale AGL, elemente paraclinice caracteristice DZ, modific echilibrul ntre procesele de apoptoz i cele de regenerare celular.n prezent, se accept ideea conform creia expunerea celulelor beta- pancreatice la niveluri plasmatice crescute ale glucozei i AGL induce apoptoza acestora. La nivel celular, reticulul endoplasmic are un rol major n sinteza de proteine. La nivelul celulelor beta-pancreatice sintezele proteice sunt foarte intense i de aceea reticulul endoplasmic este foarte bine dezvoltat. Celula beta-pancreatic depinde de integritatea reticulului endoplasmic. Hiperglicemia i creterea AGL ntlnite n strile de prediabet i n DZ induc modificri ale homeostaziei reticulului endoplasmic. Aceste modificri genereaz un set de rspunsuri adaptative cunoscute sub denumirea de reacia la stres a reticulului endoplasmic (endoplasmic reticulum-stress response) i
53
care au rolul de a restabili echilibrul morfofuncional al reticulului endoplasmic. Persistena reaciei la stres, prin persistena factorului declanator (n situaia DZ, hiperglicemie i creterea AGL) declaneaz procesul de moarte programat a celulei (apoptoza). Studiile anatomopatologice, la pacienii cu DZ tip 2 au evideniat depozite extracelulare de amiloid crescute. Aceste depozite sunt formate din amilin (IAPP- islet amyloid polypeptide), peptid produs de celulele beta-pancreatice i co-secretat cu insulina n spaiul sinusoidal. Dup secreie, amilina se depoziteaz extracelular n contact strns cu membrana celulelor beta-pancreatice. Studiile efectuate au ridicat ipoteza implicrii depozitelor de amiloid n disfuncia secretorie a celulelor betapancreatice, fie prin inducerea apoptozei (datorit interferrii transportului de substane plasmatice ctre celula beta-pancreatic), fie printr-un efect toxic direct. # Modificri ale funciei secretorii a celulelor beta-pancreatice n DZ tip 2 se ntlnesc modificri ale modelului normal de secreie insulinic. Pierderea primei faze a rspunsului insulinosecretor dup stimularea cu glucoz este o modificare caracteristic i timpurie (apare din stadiul de prediabet).54
n plus, n DZ tip 2, amplitudinea pulsurilor secretorii ale insulinei care apar postprandial (oscilaiile lente) este redus. De asemenea, oscilaiile rapide sunt anormale, aprnd n cicluri de scurt durat i neregulat. Dei importana fiziopatologic a acestor modificri nu este pe deplin cunoscut, totui, se cunoate faptul c secreia de tip pulsatil a insulinei are efect hipoglicemiant superior unei secreii de tip continuu. Pierderea primei faze a rspunsului insulinosecretor contribuie la supresia ineficient a produciei hepatice de glucoz. n DZ tip 2, n afara rspunsului insulinosecretor inadecvat la hiperglicemie, se ntlnete i o ntrziere a rspunsului insulinosecretor la hipoglicemie, ceea ce contribuie la apariia fenomenelor de hipoglicemie ntlnite la persoanele cu prediabet sau DZ fr tratament medicamentos. O alt modificare ntlnit n DZ tip 2 este modificarea raportului plasmatic insulin / proinsulin, cu creterea nivelului de proinsulin. Deoarece n tehnicile obinuite de determinare proinsulina reacioneaz ncruciat cu insulina, o component important a hiperinsulinismului constatat la pacieni cu DZ tip 2 se poate datora de fapt creterii nivelului plasmatic al proinsulinei. Proinsulina are activitate biologic redus ( 5% din activitatea hipoglicemiant a insulinei).
55
n prezent, se consider c la aceste modificri contribuie predispoziia genetic (insuficient cunoscut), precum i efectele de glucotoxicitate i lipotoxicitate secundare hiperglicemiei cronice i nivelurilor plasmatice crescute ale AGL. Expunerea prelungit a celulelor beta-pancreatice la hiperglicemie modific transcripia genei insulinei, cu scderea sintezei i secreiei de insulin. Creterea nivelului plasmatic al AGL este unul dintre principalele defecte patogenice ntlnite n DZ tip 2. Efectul creterii nivelului plasmatic al AGL asupra diverselor esuturi este denumit lipotoxicitate. Expunerea cronic a celulelor beta-pancreatice la niveluri plasmatice crescute de AGL crete, prin stimularea beta-oxidrii, nivelul intracelular al derivailor acil-coA ai AG. Aceast cretere stimuleaz sinteza de ceramide la acest nivel, ceea ce duce la creterea activitii sintetazei oxidului nitric de tip II (iNOS- inducible nitric oxide synthetases , sintetaza oxidului nitric inductibil). Rezultatul acestei activri enzimatice este creterea de oxid nitric i citokine inflamatorii (interleukina1 i TNF-alfa), ceea ce determin disfuncii ale celulelor beta-pancreatice i apoptoza acestora. n plus, exist studii recente care susin ipoteza c nivelurile crescute de AGL induc formarea depozitelor extracelulare de amiloid.
56
La pacienii cu DZ tip 2 s-a evideniat o scdere a numrului de transportori de glucoz GLUT 2 (implicai n transportul glucozei n celulele betapancreatice). Scderea numrului de transportori explic deficitul rspunsului insulinosecretor la creterea brusc a glicemiei plasmatice, precum i episoadele de hipoglicemie ntlnite la pacienii cu prediabet sau cu diabet zaharat incipient. Odat cu scderea glicemiei, glucoza ar trebui s prseasc celula betapancreatic dar, datorit numrului sczut de transportori, acest lucru nu se ntmpl suficient de rapid. Glucoza existent n celula beta-pancreatic se metabolizeaz n continuare pe calea glicolizei ceea ce stimuleaz n continuare insulinosecreia. Un alt mecanism implicat n disfuncia secretorie a celulelor beta- pancreatice este deficitul de incretine (GIP, GLP-1) sau rezistena celulelor betapancreatice la efectul incretinelor. La pacienii cu DZ tip 2 a fost demonstrat un rspuns mai redus la administrarea oral de glucoz, comparativ cu administrarea intravenoas. Deficitul de secreie a celulelor beta-pancreatice, precum i gradul de insulinorezisten sunt diferite pentru fiecare pacient, aceste tulburri influennd severitatea hiperglicemiei a jeun i a celei postprandiale n mod particular pentru fiecare caz n parte. Deoarece tulburrile metabolice caracteristice DZ tip 2 apar progresiv, asimptomatic, aceast afeciune poate evolua muli ani, de cele mai multe ori pacientul fiind diagnosticat ca urmare a apariiei unei complicaii.57
Terapia n DZ tip 2 are drept scop meninerea unui echilibru metabolic ct mai apropiat de normal pentru a preveni apariia sau pentru a ncetini evoluia complicaiilor micro i macrovasculare caracteristice. Tratamentul DZ tip 2 depinde de severitatea disfunciei secretorii insulinice i a insulinorezistenei i poate fi reprezentat de un anumit regim alimentar, asociat sau nu cu medicaie antidiabetic oral, iar n cazurile cu disfuncie secretorie sever chiar i insulinoterapie. Deoarece iniierea insulinoterapiei este necesar pentru un control metabolic mai bun, pacienii pot fi considerai insulinonecesitani, spre deosebire de pacienii cu DZ tip 1, insulinodependeni, la care administrarea de insulin este necesar pentru oprirea unei evoluii accelerate a bolii spre deces. Complicaiile diabetului zaharat A. Complicaii acute 1. Cetoacidoza diabetic i coma cetoacidotic 2. Coma diabetic hiperosmolar, hiperglicemic, B. Complicaii cronice I. Complicaii microvasculare (microangiopatia diabetic) 1. retinopatia diabetic (poate evolua spre orbire) 2. nefropatia diabetic (poate evolua spre diferite stadii de insuficien renal cronic) 3. neuropatia diabetic noncetoacidotic
58
II. Complicaii macrovasculare (macroangiopatia diabetic) se datoreaz unei forme accelerate de ateroscleroz care crete riscul de apariie pentru infarct miocardic acut, accident necesitatea amputaiei). A. Complicaii acute ale DZ 1. Cetoacidoza diabetic i coma cetoacidotic Cetoacidoza diabetic este o acidoz metabolic determinat de: - supraproducia de corpi cetonici (CC) - hipoinsulinismul duce la intensificarea lipolizei periferice prin activarea lipazei hormonosensibile, cu mobilizare crescut a AGL; - metabolizarea hepatic a AGL este orientat preferenial pe calea -oxidrii, cu apariia unor cantiti crescute de acetil- CoA din care se formeaz CC (celelalte ci de metabolizare a acetil-CoA insulinodependente); - incapacitatea organismului de metabolizare i eliminare urinar a excesului de CC rezultai din supraproducia hepatic. Cauza cetoacidozei diabetice este deficitul sever de insulin, relativ (hiperproducia de hormoni antagoniti insulinei) sau absolut (cetoacidoza diabetic inaugural sau ntreruperea insulinoterapiei). sunt vascular cerebral sau arteriopatie la nivelul membrelor inferioare, cu gangren i
59
Concentraia plasmatic normal a CC este de aproximativ 1mEq/l. n cetoacidoza diabetic aceasta depete 5mEq/l (poate ajunge pn la 1520mEq/l). Coma diabetic cetoacidotic se definete prin scderea pH-ului sanguin sub 7,20 i/sau scderea bicarbonatului plasmatic sub 10 mEq/l, cu hiperglicemie necorelat cu severitatea acidozei. Cetoacidoza diabetic este o urgen metabolic ce poate duce la decesul pacientului. Aceasta poate fi declanat de factori care accentueaz deficitul insulinic: - ntreruperea tratamentului cu insulin; - boli infecioase acute; - infarct acut de miocard; - accidente vasculare cerebrale; - sarcin; - stres etc. Acest tip de acidoz poate aprea chiar la debutul DZ de tip 1 (cetoacidoz diabetic inaugural); n DZ, cetoacidoza metabolic este iniial compensat, astfel nct, pH-ul plasmatic se menine n limite normale prin intervenia mecanismelor de tip compensator: - activitatea sistemelor tampon celulare i extracelulare (ex: sistemul tampon bicarbonat/acid carbonic);60
- activitatea rinichiului, prin care se elimin cantiti crescute de valene acide i se reabsorb cantiti importante de bicarbonat; ntr-o deshidratare sever (poate fi prezent la pacieni cu DZ), gradul de compensare renal este redus datorit scderii presiunii de perfuzie renal (filtrarea glomerular i reabsorbia tubular scad); - activitatea aparatului respirator; creterea concentraiei plasmatice a ionilor de hidrogen stimuleaz chemoreceptorii de la nivelul centrilor respiratori bulbari, cu polipnee (creterea frecvenei i amplitudinii micrilor respiratorii) i hiperventilaie alveolar. n condiii de cetoacidoz, se elimin o cantitate crescut de bioxid de carbon (acid potenial, care mpreun cu apa formeaz acid carbonic). Apare respiraia acidotic (Kussmaul) cu miros de aceton (corp cetonic volatil, eliminat respirator). Cnd mecanismele de tip compensator sunt depite, n condiiile unei producii permanent crescut de CC, apare cetoacidoza diabetic decompensat, cu scderea pH-ului sanguin. Efectele negative ale acesteia, care pot explica apariia comei diabetice cetoacidotice, sau chiar decesul pacientului, sunt: 1) scderea tonusului vascular (acidoza scade afinitatea proteinelor contractile pentru calciu) determin hipotensiune arterial i staz sanguin n circulaia periferic (acidoza induce vasodilataie), cu scderea ntoarcerii venoase, a umplerii ventriculare i scderea debitului cardiac; scderea61
debitului cardiac determin hipoperfuzie tisular generalizat, inclusiv la nivel cerebral; 2) scderea contractilitii miocardice contribuie la scderea debitului cardiac (alturi de deshidratare, scderea ntoarcerii venoase i modificrile potasiului); 3) inhibiia unor sisteme enzimatice determin grave tulburri metabolice celulare, inclusiv la nivel cerebral, amplificate de deshidratare (apa este mediul de reacie al proceselor biochimice); 4) inhibiia pompelor de Na/K, inclusiv la nivel cerebral, tulbur procesele electrofiziologice; Na extracelular ptrunde n celule, iar K intracelular iese din celule; hiponatremia i hiperpotasemia determin grave tulburri de ritm ce duc la scderea debitului cardiac. Ca urmare a acestor efecte, cetoacidoza diabetic decompensat determin afectarea sever a funciilor cerebrale, cu pierderea strii de contien i instalarea comei cetoacidotice. Dispariia senzaiei de sete duce la accentuarea deshidratrii globale, pn la oc hipovolemic, ce accentueaz tulburrile fizopatologice. 2. Coma diabetic hiperosmolar, hiperglicemic, noncetoacidotic Coma diabetic hiperosmolar, hiperglicemic, noncetoacidotic se definete prin absena cetoacidozei, n condiii de hiperosmolaritate plasmatic exclusiv hiperglicemic sau mixt (hiperglicemic i hipernatremic).62
Criterii de diagnostic: - hiperosmolaritate plasmatic peste 350 mOsm/l; - hiperglicemie peste 600 mg/dl; - pH plasmatic peste 7,25; HCO3- peste 15 mEq/l; - deshidratare masiv; - absena cetozei. Acest tip de com apare la un pacient cu DZ tip 2 incorect tratat, cu semne de ateroscleroz. Ateroscleroza cerebral explic alterarea osmoreglrii, cu instalarea toleranei crescute pentru hiperosmolaritate (absena senzaiei de sete). Pe acest fond, pot aciona factorii declanatori ai comei (factori care accentueaz deshidratarea hiperton realizat prin pierderi de lichide hipotone). Deshidratarea duce la hiperosmolaritate plasmatic, hiperglicemic i hipernatremic (peste 350 mOsm/l). Factori care pot accentua tendina la deshidratare sunt: - boli febrile; - infarct miocardic acut i accidente vasculare cerebrale; - medicamente cu aciune hiperglicemiant; - nerespectarea regimului hipoglucidic. n DZ tip 2, insulinemia plasmatic, suficient pentru inhibiia cetogenezei, este insuficient pentru prevenirea hiperglicemiei (este inhibat utilizarea periferic a glucozei datorit modificrilor hemodinamice periferice, ca efect al hiperosmolaritii i deshidratrii). Astfel, poate fi explicat absena cetoacidozei n coma diabetic hiperosmolar din DZ tip 2.63
n coma diabetic hiperosmolar fr cetoacidoz poate aprea o acidoz metabolic prin hiperproducie de acid lactic (hipovolemia, rezultat al deshidratrii, explic hipoperfuzia i hipoxia tisular), n condiiile scderii eliminrii renale de acid lactic (insuficien renal funcional prin scderea irigaiei renale datorit hipovolemiei). Alturi de deshidratarea sever, acidoza lactic sever determin suferin metabolic cerebral, n special prin inhibiia sistemelor enzimatice neuronale i poate contribui la instalarea comei. B. Complicaii cronice ale DZ I. Complicaii microvasculare (microangiopatia diabetic) 1. Retinopatia diabetic Retinopatia diabetic este principala cauz de orbire n rile dezvoltate. Retinopatia are o evoluie progresiv i gravitatea acesteia depinde de mrimea intervalului de timp msurat de la debutul bolii, de existena unui slab control metabolic al DZ, precum i de instalarea hipertensiunii arteriale. Dup 15 ani de evoluie a DZ tip 1, retinopatia este prezent la 100% dintre pacieni, iar la pacienii cu DZ tip 2 aceasta se constat la 2/3 dintre pacieni. n schimb, dat fiind evoluia uneori insidioas a DZ tip 2, retinopatia poate fi prezent la aceti pacieni nc din momentul diagnosticrii bolii.
64
Din punct de vedere morfologic, retinopatia prezint urmtoarele stadii evolutive: - retinopatia simpl caracterizat prin prezena de capilarelor, microhemoragii i exsudate; - retinopatie simpl cu maculopatie n care se constat edem macular; - retinopatie preproliferativ caracterizat prin prezena de microtromboze vasculare i hemoragii importante la nivelul corpului vitros; - retinopatia proliferativ caracterizat prin apariia vaselor de neogenez la nivel retininian, hemoragii importante, precum i prin existena de sechele ale vechilor hemoragii (proliferare fibroas extins), cu apariia riscului crescut pentru dezilipirea de retin. Din punct de vedere histopatologic, retinopatia, n diverse stadii evolutive, se caracterizeaz prin: - pierderea pericitelor (celule mezenchimale de la nivelul vaselor mici); - microanevrisme care se pot constitui ca puncte de plecare pentru apariia hemoragiilor i constituirea edemului; - ngroarea membranei bazale capilare; - neovascularizaia implicat n pierderea vederii; - hemoragii; - edem; - tromboze. Pericitele sunt celule periendoteliale (la nivel retinian, raportul pericite /celule endoteliale este 1:1) cu multiple roluri n homeostazia microvascular: - inhib proliferarea celulelor endoteliale; microanevrisme ale
65
- sunt celule cu funcie contractil, cu rol n reglarea permeabilitii jonciunii interendoteliale ; - secret componente ale matricei extracelulare (colagen I, laminin). Pierderea vederii n retinopatia non-prolifertiv se datoreaz : - edemului macular, cu apariia disfunciei fotoreceptorilor de la nivelul creterii centrului macular i foveei; edemul macular apare ca urmare a permebilitii vasculare; - trombozelor capilare, cu apariia ischemiei maculare. Pierederea vederii n retinopatia proliferativ se datoreaz: - hemoragiilor la nivelul corpului vitros aprute ca urmare a neovascularizaiei; - dezlipirii de retin ca urmare a traciunilor fibrovasculare aprute n urma schelelor hemoragice i neovascularizaiei. 2. Nefropatia diabetic Nefropatia diabetic este cea mai frecvent cauza de insuficien renal cronic (IRC) n stadiu terminal care necesit hemodializ sau transplant renal pentru supravieuire. Nefropatia diabetic este caracterizat prin scderea progresiv a ratei de filatrare glomerular i gravitatea acesteia depinde de valoarea intervalului de timp msurat de la debutul bolii, de existena unui slab control metabolic al DZ, precum i de instalarea hipertensiunii arteriale (HTA).
66
n stadiile incipiente, nefropatia diabetic se poate manifesta ca microalbuminurie (30-300 mg de albumin n urina din 24 de ore). Microalbuminuria evolueaz n timp spre macroalbuminurie (peste 300 mg de albumin n urina din 24 de ore). Din punct de vedere histopatologic, nefropatia diabetic se caracterizeaz prin: - ngroarea membranei bazale glomerulare; - proliferare mezangial prin expansiunea matricei extracelulare (colagen IV i VI, laminin, fibronectin), precum i prin proliferarea celulelor mezangiale. Pe msur ce boala evolueaz, tot mai muli glomeruli se sclerozeaz, iar glomerulii rmai intaci se hipertrofiaz i devin hiperfiltrani (teoria Brenner). Hiperfiltrarea modific homeostazia hemodinamic intraglomerular prin creterea presiunii intraglomerulare. Aceste modificri hemodinamice de la nivelul glomerulilor intaci genereaz distrucii celulare i accelereaz evoluia glomerulosclerozei. 3. Neuropatia diabetic Aceast afeciune se prezint sub mai multe forme clinice: * neuropatie senzitiv; * neuropatie motorie; * neuropatie vegetativ, ce poate fi exprimat prin: - tahicardie; - hiperperistaltism gastrointestinal (vrsturi i diaree);67
- atonie intestinal (constipaie); - atonia vezicii urinare (retenie de urin); - tulburri de dinamic sexual (impoten). Cel mai frecvent, neuropatia diabetic se prezint ca polineuropatie difuz progresiv, cu reducerea sensibilitii, ceea ce crete riscul apariiei ulceraiilor la nivelul membrelor inferioare. Ulceraiile reprezint stadiul premergtor instalrii gangrenei membrului inferior, neuropatia diabetic fiind responsabil pentru 50-75% din amputrile nontraumatice efectuate la pacienii cu DZ. Funcia celulelor nervoase este dependent de fluxul vascular normal, dar i fluxul vascular este dependent de funcia normal a celulelor nervoase. Patogenia complicaiilor microvasculare n diabetul zaharat Patogeneza complicaiilor microvasculare n diabetul zaharat are la baz prezena urmtoarelor modificri: - hiperglicemia; - dislipidemia; - insulinorezistena; - hipertensiunea arterial.
68
Complicaiile cronice ale DZ pot fi prevenite dac se corecteaz cauza lor esenial, hiperglicemia. Meninerea unei glicemii normale previne apariia complicaiilor cronice ale DZ i ncetinete evoluia celor care au aprut. Efectele negative ale hiperglicemiei cronice din DZ pot fi explicate prin teoria glucotoxicitii. Conform acestei teorii, complicaiile cronice ale DZ sunt consecina hiperglicemiei persistente. Exist unele argumente n sprijinul acestei teorii: - leziunile vasculare din DZ au o gravitate direct proporional cu nivelul i durata hiperglicemiei; - leziunile degenerative cronice specifice apar n diabetul spontan dar i n DZ indus prin pancreatectomie total sau n DZ experimental; - transplantul unui rinichi normal la un pacient cu DZ i hiperglicemie persistent este urmat de apariia nefropatiei diabetice (dac glicemia este meninut n limite normale, acest fenomen nu apare); - transplantul unui rinichi cu nefropatie diabetic la un primitor fr DZ este urmat de un grad de remisiune a leziunilor caracteristice DZ; - leziunile specifice DZ nu apar n absena hiperglicemiei. Creterea nivelului plasmatic al AG (dislipidemia) induce stres oxidativ la nivelul celulelor endoteliale, celulelor musculare netede vasculare i activeaz proteinkinaza C. Insulinorezistena periferic determin hiperglicemie, creterea nivelului plasmatic al AG, creterea nivelului plasmatic de adipokine cu rol de citokine69
proinflamatorii (TNF-alfa, IL-6). Citokinele sunt implicate n apariia apoptozei i aterogenezei. Toate aceste modificri (hiperglicemie, dislipidemie, insulinorezisten, hipertensiune) conduc independent spre creterea produciei de specii reactive de oxigen, deci stres oxidativ. Creterea produciei speciilor reactive de oxigen determin disfuncie endotelial. Celulele endoteliale reprezint suprafaa intern a tuturor vaselor de snge. Funciile celulelor endoteliale sunt: - controlul volumului de fluid i al electroliilor de la nivel intra i extravascular (formarea unei bariere cu permebilitate selectiv ntre spaiul intra i extravascular); - rol n meninerea unei hemostaze normale; - rol n meninerea unui tonus vascular adecvat condiiilor hemodinamice locale; - rol n controlul traficului leucocitar ntre spaiul intra i extravascular. Complicaiile microvasculare sunt caracterizate de disfuncie endotelial, angiogeneza i proliferare n exces a matricei extracelulare (ngroarea membranei bazale capilare) ceea ce conduce la afectare tisular prin ischemie (necroz), hemoragie i apoptoz. Rolul hiperglicemiei Hiperglicemia este un factor patogenic esenial n apariia leziunilor cronice diabetice.70
Glucoza nu este un metabolit toxic. Efectele nocive ale hiperglicemiei se exercit prin forarea unor ci metabolice anormale ce explic apariia leziunilor cronice n DZ. Hiperglicemia induce: 1. stresul oxidativ la nivelul celulelor endoteliale i celulelor musculare netede vasculare; 2. metabolizarea n exces a glucozei pe calea poliol; 3. formarea produilor finali de glicozilare avansat, AGE (advanced glycation end-products); 4. metabolizarea n exces a glucozei pe calea hexozaminelor; 5. formarea n exces a diacilglicerolului, ceea ce determin activarea proteinkinazei C (PKC). 1) Stres-ul oxidativ n cursul proceselor metabolice normale apar compui oxidani foarte reactivi numii radicali oxizi (oxigen atomic, ap oxigenat, radical hidroxid). Sistemul oxidativ implicat n procesul de mbtrnire este implicat i n apariia complicaiilor cronice ale DZ, aceste procese avnd numeroase elemente comune. Hiperglicemia i dislipidemia favorizeaz la nivel endotelial instalarea stresului oxidativ. Celulele endoteliale i celulele musculare netede vasculare nu sunt dependente de insulin pentru preluarea glucozei din circulaie. n plus, la71
nivelul acestor celule nu este posibil fenomenul de down-regulation al transportorilor de glucoz, astfel nct, hiperglicemia din DZ conduce la creterea concentraiei de glucoz la nivel intracelular. Creterea concentraiei de glucoz duce la creterea nivelului de acetil-coA la nivel intracelular, rezultat prin glicoliz. Acetil-coA ptrunde n ciclul Krebs care n condiii normale produce NADH i FADH2, donori de electroni implicai n sinteza de ATP. schema Acetil-coA n exces genereaz o cantitate mare de izo-citrat. Se activeaz NAD-dependent-izocitrat-dehidrogenaza cu formarea unei cantiti mari de NADH la nivel mitocondrial. NADH n exces nu poate fi consumat pentru sinteza de ATP ceea ce duce la creterea gradientului protonic la nivel mitocondrial, cu generarea unei cantiti mari de anioni superoxid (O2-). Creterea acizilor grai la nivel celular (datorit creterii nivelului plasmatic al AG n DZ) determin creterea nivelului intracelular de acetil-coA, ca urmare a beta-oxidrii AG. Ca efect al producerii n exces a speciilor reactive de oxigen se produce un dezechilibru ntre producia crescut a acestora (H2O2, O2-, HOCl, NO etc.) i mecanismele de protecie, cu apariia stresului oxidativ la nivel endotelial. Mecanismele de protecie sunt controlate de activitatea enzimelor superoxiddismutaza, catalaza i glutation-peroxidaza.72
# Anionul superoxid activeaz proteinkinaza C (PKC) i NF-kB (Nuclear Factor-kappa B) ceea ce stimuleaz activitatea enzimei NADPH-oxidaza (nicotinamide adenine dinucleotide phosphate-oxidase). Activarea acestei enzime duce la sinteza de specii reactive de oxigen (ROS, reactive oxigen species), accentund, astfel, stresul oxidativ. NF-kB este un factor transcripional nuclear ce controleaz numeroase gene implicate n proliferare celular, inflamaie, funcie imun. n plus, activarea NF-kB i PKC duce la activarea sintetazei oxidului nitric de tip II (sintetaza inductibil) cu creterea produciei de anion superoxid, scderea sintezei de NO (nitric oxide, oxid nitric) i apariia disfunciei endoteliale. n condiii de stres oxidativ, oxidul nitric mpreun cu anionul superoxid genereaz peroxinitrit (specie reactiv de oxigen). # Peroxinitritul afecteaz structura normal a ADN-ului celular, cu activarea enzimei poli-ADP-ribozo-polimeraza care inhib glicoliza, ceea ce are ca efect reducerea ratei de formare a ATP celular i agravarea stresului oxidativ prin creterea disponibilitii de NADH i FADH2. Prin disfuncie endotelial se nelege scderea sintezei de NO de ctre celula endotelial. n condiii normale, NO este sintetizat de ctre celula endotelial ca urmare a aciunii enzimei NO-sintetaza constitutiv i are urmtoarele roluri: - vasodilataie;73
- antiinflamator prin - inhibarea NF-kB; - reducerea expresiei citokinelor proinflamatorii; - reducerea expresiei MCP-1 (Monocyte chemoattractant protein1) i MCSF (Macrophage colony-stimulating factor); - antitrombotic; - inhibarea proliferrii celulelor endoteliale (prin inhibarea NF-kB). Sub aciunea speciilor reactive de oxigen se activeaz PKC i NF-kB care stimuleaz expresia NO-sintetazei inductibile i inhib NO-sintetaza constitutiv. NO-sintetaza inductibil produce cantiti mari de anion superoxid i cantiti reduse de NO. n plus, reacia ntre anionul superoxid i NO (reacie n mod fiziologic limitat) este favorizat cu producerea de peroxinitrit, specie reactiv de oxigen puternic citotoxic. Activarea excesiv a NF-kB indus de stresul oxidativ stimuleaz angiogeneza prin inducerea sintezei de VEGF (Vascular endothelial growth factor) principalul factor de cretere stimulator al proliferrii endoteliale. VEGF crete permeabilitatea endotelial. Speciile reactive de oxigen determin oxidarea lipidelor i proteinelor, cu apariia de compui care activeaz proteinkinaza C. PKC activat induce sinteza factorilor de cretere VEGF, PDGF (Platelet-derived growth factor), TGF-beta (Transforming growth factor-beta). Sub aciunea factorilor de cretere, celulele musculare netede vasculare prolifereaz i sintetizeaz elementele matricei extracelulare (colagen,74
proteoglicani etc.). n plus, TGF-beta i PDGF stimuleaz expresia ARNmesager al VEGF. Celulele endoteliale disfuncionale sintetizeaz citokine pro-inflamatorii, IL1, TNF-alfa (tumor necrosis factor-alpha), care pot induce apoptoza celular prin supraactivare NF-kB i a Fas (::::::::::). Citokinele proinflamatorii stimuleaz sinteza de factori de cretere i induc exprimarea la nivelul celulelor endoteliale de molecule de adeziune (VCAM- vascular cell adhesion molecule, ICAM-intercellular adhesion molecule) pentru leucocite, limfocite, monocite, cu
