Risposta di individui con atassia-teleangectasia a metformina e pioglitazone (RAMP)

La metformina è un farmaco comunemente prescritto, utilizzato come gestione medica di prima linea del diabete mellito di tipo 2 (T2DM), ma anche off-licence nei non diabetici per la sindrome dell'ovaio policistico (PCOS). La metformina viene prescritta a oltre 120 milioni di persone in tutto il mondo. Nonostante ciò, il suo meccanismo d'azione non è completamente compreso. Sia la tolleranza che la risposta alla metformina variano notevolmente da paziente a paziente e sottolineano la necessità di ulteriori ricerche sulla farmacocinetica e sulla dinamica del farmaco.

In qualità di team di ricercatori sul diabete, il nostro gruppo si è interessato alla genetica della risposta ai farmaci nel diabete. Uno studio Genome Wide Association condotto dai membri del nostro gruppo ha evidenziato il locus che trasporta il gene ATM come potenziale collegamento alla risposta alla metformina. Abbiamo progettato questo studio per studiare clinicamente questo collegamento. In tal modo speriamo di guidare la gestione del diabete in una condizione chiamata atassia telangiectasia.

ATM (Ataxia Telangiectasia Mutated) è un gene coinvolto nella riparazione del DNA - mutazioni omozigoti recessive in questo gene causano Atassia Telangiectasia (A-T), che è associata ad atassia cerebellare, teleangectasia oculare e tumori linfoproliferativi. L'incidenza di A-T è compresa tra 1 su 40.000 e 1 su 100.000 nati vivi, sebbene questo aumenti notevolmente con i genitori consanguinei. È interessante notare che l'AT è stata anche associata all'insulino-resistenza. Sia il "fegato grasso" che il diabete sono stati documentati in questo gruppo di pazienti, ma ci sono poche ricerche sul legame tra A-T e queste condizioni. Circa 1 persona su 100 è portatrice di una mutazione con perdita di funzione nel gene ATM, che è associata a un aumento del rischio di cardiopatia ischemica e di alcuni tipi di cancro.

Sono stati condotti diversi studi sulla carenza di ATM in un modello murino. I topi Atm -/- mostrano un difetto iniziale nel rilascio di insulina stimolato dal glucosio e successivamente sviluppano iperglicemia e insulino-resistenza[1]. Dati non pubblicati del McCrimmon Group dell'Università di Dundee suggeriscono che i topi eterozigoti per deficit di ATM hanno alterato la glicemia a digiuno, ma hanno dimostrato un netto miglioramento della glicemia a digiuno con la metformina. Un documento di Cell Reports, che descrive in dettaglio un modello murino di carenza di ATM, dimostra la resistenza all'insulina nei topi con carenza di ATM, con un fenotipo lipodistrofico[2]. Questo fenotipo (scarsità di grasso sottocutaneo e aumento del grasso viscerale) è stato attenuato dall'uso di metformina e tiazolidinedione (TZD).

Un piccolo studio pubblicato dal gruppo Pearson dell'Università di Dundee, che ha confrontato i dati dei test di tolleranza al glucosio orale (OGTT) in pazienti A-T rispetto a individui sani, ha confermato un aumento dell'insulino-resistenza nei pazienti A-T[3]. Come accennato in precedenza, uno studio di associazione su tutto il genoma, anch'esso condotto dal gruppo Pearson, evidenzia il locus ATM come un potenziale collegamento genetico alla risposta alla metformina[4, 5]. Con i modelli murini e le informazioni provenienti da studi genetici, questo studio mira ora a valutare l'insulino-resistenza in questo gruppo di pazienti A-T e a capire come rispondono ai farmaci comunemente usati per trattare l'insulino-resistenza/diabete.

Verrà studiato il potenziale legame genetico tra ATM e risposta alla metformina. Finora non è chiaro dagli studi genetici in che modo la carenza di ATM influisca sulla risposta alla metformina di un individuo: la loro risposta è maggiore o minore di quella della popolazione generale? Allo stesso modo, l'entità di questa risposta non è stata quantificata. Ci sono segnalazioni aneddotiche di pazienti con A-T che hanno avuto un netto miglioramento del controllo glicemico con l'uso di metformina. Studi su modelli murini hanno indicato una maggiore risposta alla metformina nei topi eterozigoti con deficienza di ATM.

Lo studio esaminerà anche la risposta degli individui con A-T ai TZD. Gli studi sul modello murino di A-T hanno dimostrato una risposta al pioglitazone TZD. Da notare che il pioglitazone è ora utilizzato off-licence nei non diabetici per il trattamento della steatosi epatica non alcolica (NAFLD) [6, 7], quindi sappiamo che è sicuro per l'uso in una coorte di non diabetici.

Questo studio valuterà l'effetto del deficit di ATM sulla risposta di metformina e pioglitazone negli esseri umani, studiando le persone con AT e confrontando la loro risposta con quella di un gruppo di controllo abbinato.

Questo studio recluterà individui non diabetici - 15 casi (persone con A-T) rispetto a 15 controlli abbinati per età e sesso - in un disegno incrociato. I partecipanti avranno dai 18 ai 30 anni. Questa fascia di età è più realistica per il reclutamento di pazienti con A-T "classica", in contrasto con la "variante lieve", poiché le persone con A-T classica raramente sopravvivono fino ai 30 anni. L'esclusione di individui con altre forme più lievi di A-T fornirà una differenza più rilevabile tra le due coorti. I partecipanti saranno di discendenza europea bianca, in quanto ciò ridurrà le differenze genetiche tra gli individui. L'origine etnica ha anche un effetto sulla resistenza all'insulina di un individuo, quindi tutti i partecipanti dovrebbero essere della stessa etnia.

Lo studio è composto da due periodi di trattamento ciascuno della durata di otto settimane, separati da un periodo di sospensione di una settimana. Il trattamento iniziale sarà con metformina, titolata a 1000 mg due volte al giorno. Il secondo trattamento sarà pioglitazone titolato a 30 mg una volta al giorno.

Lo studio durerà un totale di circa 17 settimane e prevede tre visite al Centro di ricerca clinica presso l'ospedale Ninewells di Dundee. La prima visita sarà la più lunga, della durata di 1,5 giorni, e le altre due visite dureranno un giorno intero con una breve visita preparatoria di 30 minuti il ​​giorno prima.

Saranno utilizzati diversi metodi per indagare sulla relazione tra ATM, diabete e risposta ai farmaci:

• Test dei pasti misti con doppio tracciante con calorimetria indiretta (vedere SOP sugli studi sui traccianti)
• MRI (vedi MRI SOP)
• Prelievo di sangue e urine (vedi SOP per la raccolta dei campioni)
• Biopsia del grasso (vedi SOP per la biopsia del grasso)

In sintesi, ogni individuo avrà tre studi traccianti: uno studio iniziale al basale; un secondo dopo otto settimane di metformina; e uno studio tracciante finale dopo otto settimane del TZD, pioglitazone. Gli studi sui traccianti prevedono un pasto standardizzato la sera prima dello studio e il digiuno dalla mezzanotte in preparazione. Non deve essere consumato alcol nelle 24 ore precedenti lo studio. Il giorno dello studio del tracciante verranno inserite due cannule, una in ciascun avambraccio. Una cannula verrà utilizzata per infondere un tracciante di glucosio stabile [6,6-2H2] per la durata dello studio di otto ore. Dopo due ore di questa infusione, al partecipante verrà somministrato un pasto misto contenente [U-13C] glucosio (stabile). Il partecipante viene osservato per altre sei ore, mentre continua l'infusione di glucosio [6,6-2H2]. Durante lo studio del tracciante, il sangue verrà prelevato dalla seconda cannula in più punti temporali, per consentire la misurazione di glucosio (compresi i traccianti), insulina, peptide C, glucagone, peptide simile al glucagone 1 (GLP-1) e acidi grassi non esterificati (NEFA). Durante lo studio del tracciante verranno prelevati un totale di 150 ml di sangue. L'urina viene raccolta in due fasi (prima e dopo il pasto) durante lo studio del tracciante, per la misurazione dell'escrezione di glucosio. La calorimetria indiretta verrà utilizzata per episodi di venti minuti in diversi punti temporali per misurare l'utilizzo del substrato durante lo studio. Ciò prevede che il partecipante indossi un "cappuccio" leggero e dotato di una visiera trasparente. Tutte queste misurazioni ci consentiranno di modellare i flussi di glucosio nel partecipante e calcolare gli indici di sensibilità all'insulina. La ripetizione degli studi sui traccianti su due agenti anti-iperglicemici fornirà il confronto di questi indici durante e dopo il trattamento.

Alla visita di riferimento una risonanza magnetica, prelievo di sangue e biopsia del grasso si svolgeranno durante la visita di mezza giornata prima dello studio del tracciante. Questo ci consentirà di valutare la distribuzione del grasso mediante risonanza magnetica e ottenere tessuto adiposo per effettuare studi di laboratorio per valutare la funzione degli adipociti e la risposta a metformina e pioglitazone. I campioni di sangue vengono prelevati per "sangue di sicurezza" (cioè per garantire la normale funzione renale e HbA1c <48mmol/mol) ma anche per future analisi del DNA, per confermare la diagnosi nel gruppo A-T e per verificare lo stato di portatore dei controlli.

Le visite due e tre prevedono un'intera giornata presso il centro di ricerca clinica (CRC) per uno studio sui traccianti. Il giorno prima del tracciante, è necessaria una breve visita di mezz'ora per ottenere "sangue di sicurezza" (in questo caso, per controllare la funzionalità renale) e fornire il pasto standardizzato per prepararsi allo studio del tracciante il giorno successivo.

Se questo studio può confermare clinicamente l'ipotesi che gli individui con deficit di ATM rispondono bene a metformina o pioglitazone e gli individui mostrano un marcato miglioramento della resistenza all'insulina durante l'assunzione di entrambi i farmaci in studio, questo studio potrebbe indirizzare il processo decisionale clinico nella cura dei pazienti con A-T e fegato grasso / insulino-resistenza.

In concomitanza con gli studi clinici, saranno condotti studi sperimentali cellulari su epatociti derivati ​​da cellule staminali pluripotenti indotte (IPSC) da individui con A-T, per valutare la risposta al farmaco a livello cellulare. Questa sarà una collaborazione con il Sanger Institute di Cambridge, dove hanno già sviluppato epatociti derivati ​​da IPSC dal sangue di pazienti affetti da A-T. Queste cellule verranno utilizzate per creare un modello di risposta ai farmaci a livello cellulare. Queste linee cellulari non provengono direttamente dai nostri pazienti reclutati, ma servono come modello cellulare di A-T. Tuttavia, offriremo al gruppo A-T la possibilità di donare il sangue allo studio INSIGNIA, condotto dal Sanger Institute, che è uno studio incentrato sull'indagine sui modelli di mutazioni (firme) nelle malattie genetiche ereditarie e in altre malattie progressive (vedere INSIGNIA PIS e moduli di consenso). Questo è facoltativo e la partecipazione a RAMP non impegna coloro che hanno A-T a contribuire a INSIGNIA.