Polycystisk Ovary Syndrom ved Type 1 Diabetes

Funktionel ovarial hyperandrogenisme, og dens hyppigste fenotypiske udtryk, polycystisk ovariesyndrom (PCOS), har en global prævalens, der ligner andre pandemiske metaboliske tilstande som type 2-diabetes, med tal, der spænder fra 6,5 % af kvinder i vores omgivelser ved brug af strenge klassiske kriterier til 17-21 % af præmenopausale kvinder fra Europa og USA, ifølge de seneste og mest inklusive diagnostiske kriterier. Næsten alle klassiske og ikke-klassiske kardiovaskulære risikofaktorer forekommer samlet hos kvinder med denne tilstand fra tidlig alder. Tilstande som overvægt, type 2-diabetes, hypertension eller dyslipidæmi placerer denne udbredte population i højere risiko for kardiovaskulære hændelser sammenlignet med ikke-hyperandrogene kvinder. PCOS er et komplekst syndrom med familiær aggregation, hvor beskyttende og fremmende miljøfaktorer udløser starten af den hyperandrogene fenotype og dens metaboliske konsekvenser på en prædisponerende genotype.

POLYCYSTISK OVARIESYNDROM OG TYPE 1-DIABETES En af de metaboliske hændelser, der er iboende for PCOS, er en mangelfuld organafhængig insulinhandling primært i leveren. Ved at virke på denne centrale defekt er overvægt den største bidragyder til perifer insulinresistens hos disse kvinder. Da insulin fungerer som et co-gonadotropin på thecaceller ved at stimulere forskellige enzymer involveret i ovarial og adrenal steroidogenese, kan enhver tilstand, der forbinder endogen hyperinsulinisme, såsom overvægt eller type 2-diabetes, være forbundet med PCOS. Dog beskrev vores forskningsgruppe først sammenhængen mellem PCOS og T1D for mere end 20 år siden. I den afgørende publikation havde disse adolescente og unge voksne kvinder, som led af fuldstændig nedsat insulinsekretion som primær sygdomsmekanisme i stedet for insulinresistens og kompensatorisk hyperinsulinisme, en 3-doblet stigning i prævalensen af klassisk PCOS sammenlignet med uselektede ikke-hyperandrogene kvinder fra den generelle befolkning.

Denne sammenhæng er blevet bekræftet i efterfølgende undersøgelser udført af forskellige grupper verden over. I en ny metaanalyse og systematisk gennemgang af vores gruppe rapporterede vi en øget prævalens af PCOS; i dens øvre rækkevidde kan sådan prævalens nå 34 % af patienter med T1D, hvilket tredobler de tal, der observeres i den generelle befolkning for den klassiske PCOS-fenotype, som er den mest alvorlige i forhold til kardiometaboliske konsekvenser. Fra et patofysiologisk synspunkt, og givet den åbenlyse fravær af endogen hyperinsulinisme i T1D, må denne relation nødvendigvis understøttes af exogen subkutan insulintilførsel. I raske personer når insulin direkte leveren gennem den portale cirkulation efter dens pankreatiske sekretion. Efter at have udøvet sine handlinger på dette niveau, med dens efterfølgende hepatiske clearance, passerer insulin ind i den systemiske cirkulation ved meget lavere koncentrationer end dem, der findes i den portale cirkulation. I PCOS og andre insulinresistente tilstande kompenseres insulinresistens af øget pankreatisk insulinsekretion, hvilket resulterer i portal og systemisk hyperinsulinisme. Derimod, hos personer med T1D, administreres insulin subkutant (ikke-fysiologisk) og udøver sine handlinger på forskellige organer og væv, herunder gonaderne og adrenal cortex, før det når levervæv ved koncentrationer tilstrækkelige til at undertrykke glukoneogenese; derfor er systemiske insulinkoncentrationer nødvendigvis suprafysiologiske af denne grund. Derimod er hepatiske insulin-niveauer ikke overdrevne, da dette ville udløse hypoglykæmi, og dette forklarer det konstante fund af normale niveauer af sexhormonbindende globulin (SHBG) hos kvinder med T1D og PCOS. Derimod, hos kvinder med PCOS uden T1D, er SHBG-syntese og sekretion nedsat som en konsekvens af portal hyperinsulinisme (visse adipokiner sekreteret af visceralt fedtvæv bidrager også til denne hæmning), en situation, der ikke forekommer hos kvinder med T1D i fravær af hepatisk hyperinsulinisme.

Nogle få undersøgelser har rapporteret en negativ interaktion mellem T1D og PCOS i forhold til mikro- eller makrovaskulære komplikationer. Ikke desto mindre er muligheden for, at androgenoverskud påvirker fedtvævsfordelingen negativt hos kvinder med T1D og PCOS plausibel, hvilket placerer dem i risiko for øget abdominal fedme og insulinresistens. På den anden side, ligesom de kvinder med høj risiko for PCOS i den generelle befolkning - for eksempel dem med overvægt, endda ekstrem overvægt, eller førstegradsslægtninge af kvinder med PCOS - som ikke udvikler karakteristika ved syndromet, vil ikke alle patienter med T1D, universelt behandlet med subkutan insulin, udvikle PCOS, hvilket indikerer, at en prædisposition for PCOS er en conditio sine qua non for dens forekomst.

DEFEKTER I OVARIAL OG ADRENAL STEROIDOGENESE Både det faktum, at PCOS ikke er universel hos kvinder med insulinresistens og hyperinsulinisme, og at insulinresistens ikke er universel hos alle kvinder med PCOS, antyder, at der er en primær defekt, der favoriserer androgenoverskud hos berørte kvinder, og at dette er essentielt for udviklingen af syndromet som reaktion på insulin eller andre udløsere. De elegante undersøgelser udført af McAllisters gruppe for 20 år siden ved University of Pennsylvania demonstrerede, at efter flere passage i primær kultur producerede thecaceller fra patienter med PCOS et overskydende androgensekretion sammenlignet med dem fra kontrolkvinder uden syndromet. Dette skete på grund af en iboende forøget ekspression og aktivitet af enzymet 17α-hydroxylase/17,20-desmolase (P450c17, CYP17), det kvalitative regulerende enzym for kønshormonsyntese, der katalyserer både 17α-hydroxyleringen af pregnenolon og progesteron, og konverteringen af 17α-hydroxypregnenolon til dehydroepiandrosteron. 17,20-desmolase-aktiviteten af enzymet reguleres af post-transkriptionelle mekanismer, herunder fosforylering af serin/threonin-resterne af enzymet selv. Den samme gruppe demonstrerede også forøget ekspression i thecaceller hos kvinder med PCOS af P450scc-enzymet, som er det kvantitative regulerende enzym for ovarial og adrenal steroidogenese, der katalyserer konverteringen af kolesterol til pregnenolon efter kolesteroloverførsel fra den ydre til den indre mitochondrielle membran af steroidogenese akut regulatorisk protein (StAR). Da enhver faktor, der kunne påvirke disse thecaceller in vivo, naturligvis ikke var til stede efter flere kulturpassager, placerer disse ændringer overdreven androgenproduktion som en primær ovarial defekt i PCOS, hvilket bekræfter kliniske fund som hyperresponsivitet af 17-hydroxyprogesteron til gonadotropinstimulering eller vedvarende hyperandrogenæmi efter undertrykkelse af adrenal steroidogenese.

I omkring en tredjedel af kvinder med PCOS har hyperandrogenisme også en adrenal komponent. En adrenal hyperresponsivitet til kortikotropinstimulering er almindelig hos kvinder med PCOS og hyperandrogenisme af adrenal oprindelse. Et fald i perifer 11β-hydroxysteroid dehydrogenase-afhængig cortisolregenerering kan inducere en kompensatorisk hyperaktivering af det kortikotrope akse, og denne defekt kan findes på det hepatiske niveau i PCOS, induceret af ovarial hyperandrogenisme selv. En anden faktor relateret til adrenal aktivering ville være den forøgede ekspression og aktivitet af det tidligere nævnte 17α-hydroxylase/17,20-desmolase enzym. Forøget fosforylering af serin/threonin-resterne af dette enzym sammen med dem af serin-resterne af insulinreceptorsubstrat-1 (IRS-1) kunne udgøre en fælles begivenhed, der forbinder ovarial og adrenal hyperandrogenisme og insulinresistens. Derudover kunne en delvis funktionel defekt i virkningen af 3β-hydroxysteroid dehydrogenase føre til det forøgede Δ5/Δ4 adrenal forløberforhold observeret i nogle kvinder med PCOS, enten forårsaget af den hyperinsulinisme, der er karakteristisk for syndromet, eller af fælles ændringer i reguleringen af 17α-hydroxylase/17,20-desmolase og 3β-hydroxysteroid dehydrogenase af MEK/ERK-signalvejen.

FEDME, VISCERAL FEDME OG KROPSKOMPOSITION I PCOS Bidraget af overvægt til gonad dysfunktion hos kvinder og mænd er velkendt. Overvægt øger prævalensen af klassisk PCOS op til 4 gange hos uselektede kvinder i vores omgivelser, og 30%-50% af kvinder med ekstrem overvægt har træk, der er konsistente med en diagnose af PCOS. Desuden er den estimerede prævalens af overvægt hos kvinder med PCOS tæt på 50%, selvom endnu mere bemærkelsesværdig er prævalensen af central fedme, afledt af en 'maskuliniseret' fordeling af fedtvæv, bestående af viscerel aflejring. Denne viscerale aflejring kan begynde i barndommen og under puberteten, hvilket forstærker den hyperandrogene fenotype hos prædisponerede piger. I voksenalderen forværrer overvægt og central fedme det kardiovaskulære profil hos kvinder med PCOS.

Androgenoverskud selv påvirker genekspression og proteomet af visceralt fedtvæv, og således er et mandelignende mønster af adipokinekspression i visceralt fedtvæv blevet beskrevet. Androgener er også potente hæmmere af adipogen differentiering, hvilket begrænser antallet af adipocytter og deres lagringskapacitet i subkutant fedtvæv, således at androgenoverskud kan begrænse den adaptive kapacitet af fedtvæv hos kvinder med PCOS ved at skabe en tilstand af lipotoksicitet og dysfunktionel adipocytokinsekretion. Oxidativ stress og subklinisk kronisk inflammation iboende for PCOS spiller også en rolle i manglende evne til fysiologisk ekspansion af fedtvæv og dets metaboliske dysregulering. I sidste ende er sammenhængen mellem PCOS og abdominal overvægt resultatet af en ond cirkel, hvor androgenoverskud favoriserer aflejringen af abdominalt visceralt fedt, som direkte letter androgenoverskud af ovarial og adrenal oprindelse gennem sekretionen og effekten af autokrine, parakrine og endokrine medier [nedregulering af adiponektin og opregulering af tumor nekrosefaktor-alfa (TNF-α), IL-6 og leptin], eller indirekte gennem induktionen af insulinresistens og kompensatorisk hyperinsulinisme.

INSULINRESISTENS, INFLAMMATION OG OXIDATIV STRESS I PCOS PATOFYSIOLOGI Euglykæmiske clamp-studier er konsistente med en post-ligand bindingsdefekt i insulinreceptoren, der påvirker den intracellulære metaboliske signalvej i fedtvæv; en ændring understøttet af fund fra metabolomiske studier, der viser en stigning i plasma langkædede fedtsyrer og glycerol, hvilket antyder øget lipolyse, sandsynligvis relateret til nedsat følsomhed over for insulinhandling i fedtvæv. Konsistent med dette har et betydeligt antal kvinder med PCOS forøget fosforylering af serin-rester af insulinreceptoren, hvis funktion hæmmes ved at reducere den iboende kinaseaktivitet af dens tyrosin-rester. Sådan fosforylering medieres af TNF-α, især hos de patienter med abdominal overvægt, et scenarie afledt af den hyperandrogene stimulus til frigivelsen af denne cytokin af mononukleære celler, både efter faste og som reaktion på glukoseindtag. Hos andre kvinder forværrer fosforylering af IRS-1 eller aktivering af fosfatidylinositol-3-kinase insulinresistens. Dog kan insulinresistens på adipocytniveau også medieres af en anden komplementær mekanisme, nemlig infiltrationen af dette væv af makrofager. Inflammatoriske makrofager karakteriseret ved CD11c-ekspression klynger om adipocytter og danner kronelignende strukturer, hvis densitet direkte korrelerer med graden af insulinresistens. Disse makrofager vil sekretere cytokiner som TNF-α, hvilket fremmer et lokalt inflammatorisk miljø. Kvinder med PCOS viser forøget CD11c-ekspression i makrofager og kronelignende strukturer i subkutant fedtvæv i direkte proportion til cirkulerende testosteronniveauer. I muskelvæv hos kvinder med PCOS er den mitogene vej af insulinreceptoren, MAPK-ERK 1/2, også konstitutivt aktiveret, hvilket forstærker forøget fosforylering af IRS-1 serin-rester. Tilstedeværelsen af mitokondriel dysfunktion hos kvinder med funktionel hyperandrogenisme kan bidrage til tilstedeværelsen af insulinresistens. Oxidativ stress induceret af denne mitokondrielle dysfunktion er involveret i patogenesen af PCOS og metaboliske komplikationer relateret til hyperandrogenisme. Selvom nogle studier ikke har kunnet bekræfte en primær nedsættelse af mitokondriel funktion i PCOS, er biomarkører for oxidativ stress forøget hos disse kvinder uanset tilstedeværelsen af vægtoverskud. Desuden ligner ændringerne i mitokondriel funktion hos hyperandrogene kvinder med insulinresistens dem hos patienter med type 2-diabetes.

GENETISK PRÆDISPOSITION PCOS er en kompleks multigen tilstand, der opstår fra interaktionen mellem beskyttende og prædisponerende genetiske varianter, som kan være blevet udvalgt gennem tiderne af evolution på grund af en forfædre overlevelsesfordel, med miljøfaktorer, der spiller en afgørende rolle i udtrykket af den hyperandrogene fenotype. Blandt andre kan genomiske varianter i gener, der regulerer androgenbiosyntese, insulinhandling og inflammation, være forbundet med prædisposition for PCOS. En metaanalyse af storskala genome-wide association studier, inklusive mere end 10.000 kvinder med PCOS og 100.000 kontroller, alle af europæisk oprindelse, identificerede 14 loci forbundet med hyperandrogenisme, gonadotropinregulering og testosteronkoncentrationer hos berørte kvinder, og korrelationer med overvægt, insulinæmi, type 2-diabetes, lipider og koronar aterosklerotisk sygdom, hvilket indikerer en delt genetisk arkitektur mellem disse metaboliske ændringer og PCOS.

Disse patofysiologiske mekanismer beskrevet hos kvinder med PCOS fra den generelle befolkning er ikke blevet undersøgt hos kvinder med T1D. Derfor er beskrivelsen af fremmende og beskyttende faktorer forbundet med udviklingen eller fraværet af funktionel hyperandrogenisme og PCOS hos kvinder med T1D hovedformålet med dette forskningsprojekt.

HYPOTESE Der er individuelle faktorer, der udsætter eller beskytter kvinder med T1D for/ mod udviklingen af androgenoverskud og PCOS, på trods af den iatrogene systemiske hyperinsulinisme, de alle oplever som følge af den subkutane administration af insulin, de har brug for for at overleve. Androgenoverskud hos kvinder med T1D kan øge deres kardiometaboliske risiko.

STUDIE MÅL HOVEDMÅL: Afsløre de patogene mekanismer bag funktionel hyperandrogenisme hos kvinder med T1D fra et kønsmedicinsk perspektiv.

1. Primære mål: At identificere prædisponerende/beskyttende faktorer forbundet med udviklingen af funktionel hyperandrogenisme hos kvinder med T1D ved at fenotype disse kvinder ved hjælp av state-of-the-art teknikker til vurdering af:

   1.1. Insulinsensitivitet.
   1.2. Kropskomposition.
   1.3. Ovarial og adrenal steroidogenese.

2. Sekundære mål: Identifikation af relevante molekylær-genetiske faktorer forbundet med udviklingen af funktionel hyperandrogenisme hos kvinder med T1D 2.1. Identificere genomiske varianter i gener/proteiner relateret til insulinsignalering og handling, fedme, inflammation, steroidogenese og PCOS selv (Genomics).

   2.2. Beskrivelse af differentielle DNA-methyleringsmønstre i dybt subkutant fedt- og skeletmuskelvæv (Epigenomics).

   2.3. Beskrivelse af differentielle genekspressionsprofiler i fedt- og muskelvæv (Transcriptomics).

   2.2. Beskrivelse af differentielle proteomiske profiler i fedt- og muskelvæv (Proteomics).

3. Eksplorativt mål: At evaluere interaktionen mellem T1D og PCOS på parametre for metabolisk kontrol og morbiditeter forbundet med T1D selv.