Respuesta de individuos con ataxia-telangiectasia a metformina y pioglitazona (RAMP)

La metformina es un fármaco recetado comúnmente, utilizado como tratamiento médico de primera línea de la diabetes mellitus tipo 2 (T2DM), pero también sin licencia en no diabéticos para el síndrome de ovario poliquístico (SOP). A más de 120 millones de personas en todo el mundo se les prescribe metformina. A pesar de esto, su mecanismo de acción no se comprende completamente. Tanto la tolerancia como la respuesta a la metformina varían mucho de un paciente a otro, y destaca la necesidad de realizar más investigaciones sobre la farmacocinética y la dinámica del fármaco.

Como equipo de investigadores de la diabetes, nuestro grupo se ha interesado en la genética de la respuesta a los medicamentos en la diabetes. Un Estudio de Asociación Amplia del Genoma realizado por miembros de nuestro grupo destacó el locus portador del gen ATM como un vínculo potencial con la respuesta a la metformina. Hemos diseñado este estudio para investigar este vínculo clínicamente. Al hacerlo, esperamos guiar el manejo de la diabetes en una condición llamada Ataxia Telangiectasia.

ATM (Ataxia Telangiectasia Mutated) es un gen involucrado en la reparación del ADN; las mutaciones recesivas homocigotas en este gen causan Ataxia Telangiectasia (A-T), que está asociada con ataxia cerebelosa, telangiectasia ocular y cánceres linfoproliferativos. La incidencia de A-T es de 1 en 40 000 a 1 en 100 000 nacidos vivos, aunque esto aumenta dramáticamente con padres consanguíneos. Curiosamente, la A-T también se ha asociado con la resistencia a la insulina. Tanto el "hígado graso" como la diabetes se han documentado en este grupo de pacientes, pero hay poca investigación sobre el vínculo entre la A-T y estas afecciones. Aproximadamente 1 de cada 100 personas son portadores de una mutación de pérdida de función en el gen ATM, que se asocia con un mayor riesgo de cardiopatía isquémica y ciertos tipos de cáncer.

Se han realizado varios estudios de deficiencia de ATM en un modelo de ratón. Los ratones Atm -/- muestran un defecto temprano en la liberación de insulina estimulada por la glucosa y luego desarrollan hiperglucemia y resistencia a la insulina [1]. Los datos no publicados del Grupo McCrimmon de la Universidad de Dundee sugieren que los ratones heterocigotos para la deficiencia de ATM tienen glucosa en ayunas alterada, pero demostraron una mejora notable en la glucosa en ayunas con metformina. Un artículo de Cell Reports, que detalla un modelo de ratón con deficiencia de ATM, demuestra resistencia a la insulina en ratones con deficiencia de ATM, con un fenotipo lipodistrófico[2]. Este fenotipo (escasez de grasa subcutánea y aumento de la grasa visceral) fue atenuado por el uso de metformina y tiazolidinediona (TZD).

Un pequeño estudio publicado por el grupo Pearson de la Universidad de Dundee, que comparó datos de pruebas de tolerancia oral a la glucosa (OGTT) en pacientes con A-T versus individuos sanos, confirmó una mayor resistencia a la insulina en pacientes con A-T[3]. Como se mencionó anteriormente, un estudio de asociación del genoma completo, también realizado por el grupo de Pearson, destaca el locus ATM como un posible vínculo genético con la respuesta a la metformina [4, 5]. Con los modelos de ratón y la información de los estudios genéticos, este estudio ahora tiene como objetivo evaluar la resistencia a la insulina en este grupo de pacientes con A-T y comprender cómo responden a los medicamentos comúnmente utilizados para tratar la resistencia a la insulina/diabetes.

Se investigará el vínculo genético potencial entre la ATM y la respuesta a la metformina. Hasta el momento, no está claro a partir de los estudios genéticos cómo la deficiencia de ATM afecta la respuesta a la metformina de un individuo: ¿es su respuesta mayor o menor que la de la población general? Del mismo modo, no se ha cuantificado la magnitud de esta respuesta. Hay informes anecdóticos de pacientes con A-T que han tenido una mejora notable en el control glucémico con el uso de metformina. Los estudios en modelos de ratones han indicado una mayor respuesta a la metformina en ratones heterocigotos deficientes en ATM.

El estudio también investigará la respuesta de las personas con A-T a las TZD. Los estudios del modelo de ratón de A-T han demostrado respuesta a la TZD pioglitazona. Es de destacar que la pioglitazona ahora se usa sin licencia en personas no diabéticas para el tratamiento de la enfermedad del hígado graso no alcohólico (NAFLD, por sus siglas en inglés) [6, 7], por lo que sabemos que es segura para su uso en una cohorte de personas no diabéticas.

Este estudio evaluará el efecto de la deficiencia de ATM en la respuesta de metformina y pioglitazona en humanos mediante el estudio de personas con A-T y comparando su respuesta con la de un grupo de control emparejado.

Este estudio reclutará personas no diabéticas (15 casos (personas con A-T) frente a 15 controles emparejados por edad y género) en un diseño cruzado. Los participantes tendrán entre 18 y 30 años de edad. Este grupo de edad es más realista para reclutar pacientes con A-T "clásica", a diferencia de la "variante leve", ya que las personas con A-T clásica rara vez sobreviven hasta los 30 años. La exclusión de personas con otras formas más leves de A-T proporcionará una diferencia más detectable entre las dos cohortes. Los participantes serán descendientes de europeos blancos, ya que esto reducirá las diferencias genéticas entre los individuos. El origen étnico también tiene un efecto sobre la resistencia a la insulina de un individuo, por lo que todos los participantes deben ser de la misma etnia.

El estudio consta de dos períodos de tratamiento de ocho semanas cada uno y separados por un período de lavado de una semana. El tratamiento inicial será con metformina, titulada a 1000 mg dos veces al día. El segundo tratamiento será pioglitazona titulada a 30 mg una vez al día.

El estudio durará un total de aproximadamente 17 semanas e incluye tres visitas al Centro de Investigación Clínica del hospital Ninewells en Dundee. La primera visita será la más larga, con una duración de 1,5 días, y las otras dos visitas durarán un día completo con una breve visita preparatoria de 30 minutos el día anterior.

Se utilizarán múltiples métodos para investigar la relación entre la ATM, la diabetes y la respuesta a los medicamentos:

• Pruebas de comida mixta con trazador dual con calorimetría indirecta (consulte el POE de estudios de trazador)
• RM (ver SOP de RM)
• Muestreo de sangre y orina (consulte el SOP de recolección de muestras)
• Biopsia de grasa (ver POE de biopsia de grasa)

En resumen, cada individuo tendrá tres estudios de seguimiento: un estudio inicial al inicio del estudio; un segundo después de ocho semanas de metformina; y un estudio marcador final después de ocho semanas de la TZD, pioglitazona. Los estudios de seguimiento implican una comida estandarizada la noche anterior al estudio y el ayuno desde la medianoche como preparación. No se debe consumir alcohol durante las 24 horas previas al estudio. El día del estudio del trazador se colocarán dos cánulas, una en cada antebrazo. Se utilizará una cánula para infundir un marcador de glucosa estable [6,6-2H2] durante las ocho horas del estudio. Después de dos horas de esta infusión, el participante recibirá una comida mixta que contiene [U-13C] glucosa (estable). Se observa al participante durante otras seis horas, mientras continúa la infusión de glucosa [6,6-2H2]. A lo largo del estudio del marcador, se extraerá sangre de la segunda cánula en múltiples puntos de tiempo, para permitir la medición de glucosa (incluidos los marcadores), insulina, péptido C, glucagón, péptido 1 similar al glucagón (GLP-1) y ácidos grasos no esterificados (NEFA). Se extraerá un total de 150 ml de sangre durante el estudio de trazador. La orina se recolecta en dos fases (antes y después de la comida) durante el estudio de trazador, para la medición de la excreción de glucosa. Se usará calorimetría indirecta durante episodios de veinte minutos en varios puntos de tiempo para medir la utilización de sustrato durante el estudio. Esto implica que el participante use una "capucha" que es liviana y tiene una visera transparente. Todas estas medidas nos permitirán modelar los flujos de glucosa en el participante y calcular los índices de sensibilidad a la insulina. La repetición de los estudios de seguimiento en dos agentes antihiperglucemiantes proporcionará una comparación de estos índices con y sin tratamiento.

En la visita inicial, se realizará una resonancia magnética, una muestra de sangre y una biopsia de grasa durante la visita de medio día antes del estudio de seguimiento. Esto nos permitirá evaluar la distribución de grasa mediante resonancia magnética y obtener tejido adiposo para realizar estudios de laboratorio para evaluar la función de los adipocitos y la respuesta a metformina y pioglitazona. Se toman muestras de sangre para "sangre de seguridad" (es decir, para garantizar una función renal normal y HbA1c <48mmol/mol), pero también para futuros análisis de ADN, para confirmar el diagnóstico en el grupo A-T y para comprobar el estado de portador de los controles.

Las visitas dos y tres implican un día completo en el centro de investigación clínica (CRC) para un estudio de seguimiento. El día anterior al trazador, es necesaria una breve visita de media hora para obtener "sangre de seguridad" (en este caso, para comprobar la función renal) y proporcionar la comida estandarizada para prepararse para el estudio trazador al día siguiente.

Si este estudio puede confirmar clínicamente la hipótesis de que las personas con deficiencia de ATM responden bien a la metformina o a la pioglitazona, y las personas muestran una marcada mejoría en la resistencia a la insulina mientras toman cualquiera de los medicamentos del estudio, este estudio podría dirigir la toma de decisiones clínicas en el cuidado de pacientes con A-T e hígado graso/resistencia a la insulina.

Junto con los estudios clínicos, se llevarán a cabo estudios de experimentos celulares en hepatocitos derivados de células madre pluripotentes inducidas (IPSC) de individuos con A-T, para evaluar la respuesta al fármaco a nivel celular. Esta será una colaboración con el Instituto Sanger en Cambridge, donde ya han desarrollado hepatocitos derivados de IPSC a partir de la sangre de pacientes con A-T. Estas células se utilizarán para crear un modelo de respuesta a fármacos a nivel celular. Estas líneas celulares no provienen directamente de nuestros pacientes reclutados, sino que sirven como modelo celular de A-T. Sin embargo, ofreceremos al grupo A-T la oportunidad de donar sangre al estudio INSIGNIA, dirigido por el Instituto Sanger, que es un estudio centrado en la investigación de patrones de mutaciones (firmas) en enfermedades genéticas hereditarias y otras progresivas (consulte INSIGNIA PIS y formularios de consentimiento). Esto es opcional y participar en RAMP no compromete a aquellos con A-T a contribuir con INSIGNIA.