FISIOPATOLOGIA DELL’OMEOSTASI DEL GLUCOSIO: DIABETE

GLICEMIA normale : concentrazione di glucosio

nel plasma 90 mg/100 ml

• Il plasma è il liquido in cui sono sospese le cellule del sangue. Il plasma è ottenuto dal sangue a cui si aggiunge un anticoagulante, es. citrato o eparina. Il sangue viene quindi centrifugato per separare il plasma dalle cellule.

• Per ottenere il siero, il sangue viene lasciato coagulare, e poi centrifugato per separare la fase liquida dalla parte corpuscolare. Rispetto al plasma, il siero non contiene alcune proteine della coagulazione , principalmente il fibrinogeno

DIABETE

• MANCATA FUNZIONE DELLA INSULINA• IPERGLICEMIA (alta concentrazione di glucosio nel sangue)

• GLICOSURIA (glucosio nelle urine)

Tipo di diabete Patogenesi Manifestaz. cliniche Trattamento

Insulino-Dipendente(IDDM) o Tipo I

Distruzione autoimmunecellule (autoanticorpianti-insulina/cell. nel 95%dei casi) Deficit insulinico assoluto(risp. a glucagone): gluco-neogenesi e lipolisi

chetosi

Poliuria polidipsia polifagiadimagrimentochetosi acidosiComa chetoacidosico

Insulina, dieta, attivitàfisica, monitoraggioglicemia:auto-test 3xdieglicemia a digiunoHb glicosilata ogni 4-

6mesi

Insulino-indipendente(NIDDM) o Tipo II

Insulino-resistenza associataa ridotta secrez. insulinicaDeficit insulinico relativo(no chetoacidosi)

Asintomatico, esordiograduale (faticabilità,infezioni ricorrenti,storia di diabetegestazionale)No chetosiComa iperosmolarenon acidosico

Ipoglicemizzanti oralio insulina; dieta,regolare attività fisica,monitoraggio:auto-testglicemia a digiunoHb glicosilata ogni 4-

6mesi

Definizione del diabete di tipo I

(diabete mellito )• Il diabete mellito viene definito dalla presenza di una iperglicemia cronica, secondaria a un difetto di produzione e/o di azione dell’insulina.

• L ’iperglicemia cronica induce una serie di complicanze sistemiche che interessano in particolare occhi, reni, sistema cardiovascolare e sistema nervoso.

I markers del metabolismo glicidico

• Glicemia– Variazioni fisiologiche (a digiuno 70-110 mg/dl;

aumento post-prandiale, generalmente < 140 mg/dl; diminuzione con l’esercizio fisico)

• Glicosuria– Definizione: presenza di glucosio nelle urine– Generalmente patologica, si verifica quando viene

superata la soglia di riassorbimento renale del glucosio (circa 180 mg/dl)

– Se abbondante determina aumento del volume urinario poliuria (diuresi > 2500 cc/24h circa )

• Emoglobina glicosilata (HbA1c)– Frazione dell’emoglobina capace di legare il

glucosio, utilizzata come marker dei valori medi di glicemia nelle ultime settimane

(75grammi)

nella reazione catalizzata dalla glucosio ossidasi (GOD), una flavoproteina di origine batterica preparata commercialmente da Aspergillus niger, il glucosio viene ossidato ad acido gluconico con produzione stechiometrica di H2O2

Glu + O2 + H2O Glu-COOH + H2O2

la reazione della GOD viene accoppiata alla perossidasi (POD). L’ H2O2 viene scissa dalla POD in presenza di un accettore di O2 che si trasforma in un derivato colorato, la cui quantità viene determinata colorimetricamente (Assorbanza). Come accettori cromogenici di O2 vengono utilizzati derivati benzotiazolinici (ABTS) , oppure fenolo unitamente a 4-aminofenazone.

• La determinazione enzimatica della glicemia mediante GOD è una metodica utilizzata nei sistemi di analisi automatizzata, gli Auto-Analyzers, che consentono di analizzare in successione numerosi campioni, prelevati automaticamente da una serie di contenitori.

• Sul metodo enzimatico la GOD-POD si basa anche l’uso di speciali cartine poste in commercio con nomi diversi – Destrostix, Clinistix, B.M-test glucosio – le quali bagnate con il campione da esaminare assumono colorazioni di diversa intensità, e raffrontate ad una scala cromatica standard permettono una lettura diretta ed immediata della concentrazione di glucosio nel campione. Sono utilizzate per la determinazione della glicosuria.

• Sono anche di uso comune piccoli strumenti dedicati, che si possono considerare come dei biosensori selettivi per il glucosio, con i quali è possibile rilevare molto rapidamente il valore della glicemia; vengono utilizzati correntemente e personalmente dai soggetti diabetici.

Definizione di Biosensore: è un dispositivo analitico che utilizza un mediatore biologico per rilevare selettivamente e con molta sensibilità, analiti chimici o biologici. Ciò viene solitamente ottenuto accoppiando il mediatore biologico ad un opportuno sistema di trasduzione, il quale converte la risposta biochimica in un segnale fisico quantificabile e processabile.

Biosensori

• Componenti di un Biosensore• Biorecettore Trasduttore Processore• Analita: microorganismi, oligonucleotidi,

metaboliti, antigeni, anticorpi, proteine, enzimi, ioni.

• Biorecettore: microorganismi, recettori, antigeni, anticorpi, enzimi, tessuti, oligonucleotidi.

• Trasduttore: elettrochimico (intensità di corrente, potenziale, conducibilità), ottico (assorbanza), colorimetrico (temperatura), acustico (frequenza), piezoelettrico (frequenza di vibrazione).

• Utilizzano come biorecettore glucosio ossidasi alcuni lettori ottici, che sfruttando su striscie reattive la reazione della glucosio ossidasi/POD, permettono di determinare l’intensità della colorazione formatasi e calcolare immediatamente il valore della glicemia.

• Nelle striscie sono fissati la glucosio ossidasi, la perossidasi ed il reattivo cromogeno

• Altri stumenti, come AccuCheck, sfruttano un enzima diverso ed un metodo diverso di rilevazione dei risultati. L’enzima è la glucosio ossidasi che ossida il glucosio a gluconolattone. Per la rilevazione dei risultati si utilizza un trasduttore elettrochimico amperometrico;

.

Campione sangue

Esochinasi: Glu + ATP > Glu-6P + ADPGlu-6P deidrogenasiGlu-6P + NADP > 6P-gluconato + NADPH

di NADPH (338nm)

Dosaggio della GlicemiaEsochinasi/Glu6P deidrogenasi

InsulinaOrmone peptidico (51 AA, PM = 5807 Da);Liberazione del peptide C con formazione di Insulina (2 catene; a = 30 AA + b = 21 AA), legate da 2 ponti disolfuro);Metodo di determinazione: Immunometrico (Ab monoclonali);Valori di riferimento = 6-100 mU/L;Test funzionali = TTGV = somministrare per i.v. 0,5mg/kg glucosio e misurare l’insulina in fase 1 (1-3-5-10 min): la somma dell’insulina ad 1 e a 3 min è > 100 mU/L in condizioni normali.

Glucosio sorbitolo fruttosio

Alterazioni biochimiche dei tessuti secondarie

all’iperglicemia cronica

• Glicosilazione di numerosi proteine cellulari e extra-cellulari– Emoglobina glicosilata e fruttosamina circolanti (markers

di equilibrio glicemico)

– Glicosilazione di collagene e proteine a lunga vita con formazione di complessi AGE che alterano la matrice vascolare contribuiscono a microangiopatia /glomerulopatia.

• Stress ossidativo – Aumentata produzione di ione superossido a livello

della catena respiratoria mitocondriale, di radicali liberi disfuzione endoteliale che favorisce l’ateroma e le sue complicanze.

• Aumentata produzione di sorbitolo (via dei polioli)– Glucosio sorbitolo poco diffusibile rigonfiamento

cellulare osmotico es: cataratta

Le complicanze del diabete

• La microangiopatia diabetica– Alterazioni specifiche del microcircolo retinopatia, nefropatia e neuropatia diabetiche

• La macroangiopatia diabetica– Ateromatosi precoce e diffusa complicanze cardiovascolari

• Altre complicanze– Aumentata sensibilità alle infezioni– Cataratta– Piede diabetico

La microangiopatia diabetica

1. La RETINOPATIA diabetica• Retinopatia semplice proliferativa• Altre complicanze visive: glaucoma,

cataratta.. “oftalmopatia diabetica” complessa con calo

del visus

2. La NEFROPATIA diabetica• Glomerulopatia diabetica IRC progressiva• Fattori aggravanti: macroangiopatia e

ipertensione

3. La NEUROPATIA diabetica• Patogenesi mista: microangiopatia + danni

metabolici diretti (polioli, alterazioni della mielina…)

Emoglobina A1 + glucosio Emoglobina glicosilata A1c(non enzimatica)

Presentazione clinica del diabete di tipo 1

• Rappresenta < 10 % dei casi di diabete

• Una patologia dell’ età evolutiva essenzialmente bambini e adolescenti, più raramente adulti giovani (90 % < 20 anni)– Tipicamente magri– Con l’aumento dell’obesità infantile fino a 20-25 % dei nuovi casi sono obesi

• Esordio tipicamente subacuto/acuto– Subacuto: poliurodipsia, dimagrimento– Acuto: cheto-acidosi

Fisiopatologia del diabete di tipo 1

• La carenza insulinica determina l ’incapacità delle cellule (in particolare adipose e muscolari) ad utilizzare il glucosio, con 2 conseguenze immediate:

1. Accumulo di glucosio nel plasma iperglicemia marcata superamento della soglia renale di riassorbimento glicosuria poliuria poliurodipsia

2. Utilizzo di fonti alternative di energia• Riserve lipidiche perdita di massa grassa• Riserve proteiche perdita di massa magra (muscolare)

• Nella cheto-acidosi diabetica si associano carenza insulinica e iperproduzione di glucagone

dimagrimento

Tipo di diabete Patogenesi Manifestaz. cliniche Trattamento

Insulino-Dipendente(IDDM) o Tipo I

Distruzione autoimmunecellule (autoanticorpianti-insulina/cell. nel 95%dei casi) Deficit insulinico assoluto(risp. a glucagone): gluco-neogenesi e lipolisi

chetosi

Poliuria polidipsia polifagiadimagrimentochetosi acidosiComa chetoacidosico

Insulina, dieta, attivitàfisica, monitoraggioglicemia:auto-test 3xdieglicemia a digiunoHb glicosilata ogni 4-

6mesi

Insulino-indipendente(NIDDM) o Tipo II

Insulino-resistenza associataa ridotta secrez. insulinicaDeficit insulinico relativo(no chetoacidosi)

Asintomatico, esordiograduale (faticabilità,infezioni ricorrenti,storia di diabetegestazionale)No chetosiComa iperosmolarenon acidosico

Ipoglicemizzanti oralio insulina; dieta,regolare attività fisica,monitoraggio:auto-testglicemia a digiunoHb glicosilata ogni 4-

6mesi

Fisiopatologia del diabete di tipo 2

• Caratterizzato da 2 elementi essenziali

– Insulino-resistenza: inadeguata utilizazione del glucosio da parte delle cellule, che non rispondono normalmente alla stimolazione insulinica; il difetto può essere di tipo pre-recettoriale, recettoriale o post-recettoriale.

– Difetto della -cellula: anche se inizialmente relativo (la secrezione insulinica è a lungo conservata), è ormai ammesso che l’insorgenza del diabete di tipo 2 è legata a una produzione di insulina insufficiente a compensare la resistenza insulinica

Fattori di rischio per il diabete di tipo 2

• Il diabete di tipo 2 è il più frequente (> 90 % dei casi di diabete)

• Tipicamente caratteristico dell’ età matura (> 40 anni), interessa pazienti sempre più giovani

• Fattori di rischio – Familiarità ++ (ereditarietà multigenica)– Età– Obesità– Stile di vita: alimentazione e sedentarietà

• Patologie associate (frequenti)– Dislipidemia, sindrome metabolica..

MICROINFUSOREMICROINFUSORE

Pompa per l’infusione di insulina, costituita da:

COMPUTER che consente la programmazione di 48 diverse velocità di infusione

SISTEMA DI INFUSIONE: pistone siringa che eroga insulina (analogo ad azione rapida) in un piccolo catetere di Teflon da posizionare sottocute mediante un ago introduttore rimovibile