Sensibilità all'insulina, glucosio e metabolismo dei grassi nei pazienti con psoriasi

Sfondo La psoriasi è una malattia infiammatoria cronica immuno-mediata caratterizzata da proliferazione incontrollata di cheratinociti, cellule dendritiche attivate, rilascio di citochine pro-infiammatorie e reclutamento di cellule T sulla pelle. La prevalenza della psoriasi è del 2-3% in tutto il mondo, con frequenze simili negli uomini e nelle donne. La psoriasi è stata associata a componenti della sindrome metabolica, in particolare obesità e diabete di tipo 2, e i pazienti con psoriasi hanno un rischio maggiore di sviluppare il diabete di tipo 2. L'obesità è due volte più diffusa nei pazienti con psoriasi e i pazienti sono a maggior rischio di sviluppare malattie cardiovascolari rispetto alla popolazione generale. Queste comorbilità sono importanti da riconoscere o preferibilmente da prevenire e trattare in quanto potrebbero portare ad un aumento della mortalità.

Il diabete di tipo 2 è una complessa malattia metabolica che si sviluppa come conseguenza di fattori genetici e ambientali come l'inadeguata attività fisica e l'obesità. L'incidenza del diabete di tipo 2 è in aumento in tutto il mondo e vi è un accordo generale sul fatto che sia causato principalmente dall'adozione di uno stile di vita sedentario e occidentalizzato. I pazienti con diabete di tipo 2 sono caratterizzati da ridotta sensibilità all'insulina periferica ed epatica, disfunzione delle cellule beta e ridotta ossidazione del glucosio e dei grassi. È stato proposto che l'insulino-resistenza muscolare rappresenti fino all'85-90% della compromissione della sensibilità periferica all'insulina (espressa come smaltimento totale del glucosio corporeo) nei pazienti con diabete di tipo 2 durante la stimolazione insulinica. Sono stati dimostrati molteplici difetti intramiocellulari, tra cui alterato trasporto e fosforilazione del glucosio, ridotta sintesi di glicogeno e ridotta ossidazione del glucosio, nonché difetti prossimali nel sistema di trasduzione del segnale dell'insulina. Simile alla psoriasi, l'infiammazione sistemica si verifica nei pazienti con diabete di tipo 2.

I meccanismi fisiopatologici che spiegano l'associazione tra psoriasi e diabete di tipo 2 sono in gran parte sconosciuti, ma è stato ipotizzato che l'infiammazione sistemica riscontrata sia nella psoriasi che nel diabete di tipo 2 possa svolgere un ruolo. In un recente studio sono stati realizzati morsetti euglicemici iperinsulinemici che hanno mostrato che i pazienti normali con tolleranza al glucosio con psoriasi da moderata a grave avevano una sensibilità all'insulina di tutto il corpo inferiore durante la stimolazione insulinica rispetto ai controlli sani abbinati. Pertanto, l'aumento del rischio di diabete di tipo 2 nei pazienti con psoriasi sembra includere difetti nel metabolismo del glucosio legati alla psoriasi stessa. Tuttavia, i metodi applicati non hanno consentito una caratterizzazione dettagliata del metabolismo nei pazienti con psoriasi. La tecnica del tracciante combinata con la calorimetria indiretta non è mai stata applicata per studiare la sensibilità all'insulina epatica e di tutto il corpo e l'ossidazione del glucosio e dei grassi, durante le condizioni basali o durante la stimolazione insulinica nei pazienti con psoriasi.

Metodi:

Prima del giorno sperimentale 1 e 2 i partecipanti si incontreranno al mattino dopo un digiuno di 10 ore (compresi liquidi, farmaci e tabacco). Non sarà consentito il consumo di alcol o attività fisica vigorosa 48 ore prima dell'esame e tutti i partecipanti saranno invitati a seguire una dieta ricca di carboidrati nei due giorni precedenti. Tutti gli esperimenti saranno condotti presso il Center for Diabetes Research, Gentofte Hospital, University of Copenhagen, Hellerup, Danimarca, dove è disponibile l'attrezzatura necessaria.

Giorno sperimentale 1: Verranno eseguiti un test di tolleranza al glucosio endovenoso (IVGTT) e una scansione del fibro del fegato e verrà programmato il secondo giorno sperimentale. Il tempo trascorso durante il giorno sperimentale 1 è di circa 4 ore.

Verrà eseguito il test di tolleranza al glucosio endovenoso (IVGTT) per determinare la funzione delle cellule beta. Un bolo di glucosio di 0,3 g/kg di peso corporeo sarà infuso in 1 min a t=0 min. Campioni di plasma per glucosio, C-peptide, insulina e glucagone saranno raccolti a t = -10, - 5, 0, 2, 4, 6, 8, 10, 15, 20 e 30 min.

La composizione corporea viene determinata prima del giorno 2 mediante scansione DXA (Lunar Prodigy Advance GE Healthcare).

La scansione della fibrosi verrà eseguita utilizzando un Fibroscan 501® (EchoSensTM, Parigi, Francia) per valutare lo stato di fibrosi e il grado di steatosi del fegato (23). L'elasticità epatica e quindi lo stato di fibrosi (espresso in kPa) sarà valutata misurando la velocità di trasmissione degli ultrasuoni in base al principio che la velocità di trasmissione delle vibrazioni che attraversano il tessuto epatico aumenta in presenza di fibrosi epatica. La steatosi epatica sarà valutata mediante un parametro di attenuazione controllata (CAP) (espresso in decibel per metro (dB/m)) basato sul fatto che il grasso influenza la propagazione degli ultrasuoni. Un tasso di successo ≥60% e un rapporto tra l'intervallo interquartile di rigidità epatica e la mediana ≤30% saranno considerati affidabili e utilizzati per l'analisi finale.

Giorno sperimentale 2: clamp euglicemico iperinsulinemico (HEC) combinato con infusione di isotopi stabili, biopsie muscolari e adipose e calorimetria indiretta. Il tempo trascorso durante il giorno sperimentale 1 è di circa 7 ore.

Dopo lo svuotamento della vescica urinaria, i partecipanti verranno posizionati su un letto. Due cannule verranno inserite nelle vene cubitali: una per la raccolta di campioni di sangue arterializzato e una nella vena controlaterale per le infusioni. L'avambraccio da cui vengono prelevati i campioni di sangue sarà avvolto in una coperta riscaldante (50°C) per tutta la durata dell'esperimento. Immediatamente dopo aver prelevato campioni di fondo, un'infusione costante innescata di [6,6-D2]glucosio (D2-glucosio) (bolo iniziale di 40 µmol/kg; velocità di infusione continua di 0,4 µmol·min·kg-1) e [1, verrà avviato (t=0 min) e mantenuto per 360 min per determinare la cinetica del glucosio e del glicerolo nello stato basale e stimolato dall'insulina, tuttavia le velocità di infusione continua verranno modificate durante l'infusione di insulina. Il primo periodo di stato stazionario sarà definito come gli ultimi 30 minuti del periodo basale di 120 minuti, quando sono attesi gli equilibri del tracciante di [D2]glucosio e [D5]glicerolo; il periodo di stato stazionario dell'infusione di insulina a basso grado (10 mU/m2 al minuto) sarà definito come gli ultimi 30 minuti del primo periodo di clamping dell'insulina (210-240 minuti), durante il quale la velocità di infusione di D2-glucosio sarà aumentata a 0,56 µmol· min·kg-1 e la velocità di infusione di D5-glicerolo sarà ridotta a 0,05 µmol· min·kg-1. Il periodo di stato stazionario dell'infusione di insulina ad alto grado (40 mU/m2 al minuto) sarà definito come gli ultimi 30 minuti del secondo periodo di sospensione dell'insulina (330-360 minuti), durante il quale la velocità di infusione di D2-glucosio sarà aumentata a 1,0 µmol· min·kg-1 e la velocità di infusione di D5-glicerolo sarà ridotta a 0,025 µmol· min·kg-1. Dopo il periodo di stato stazionario basale al punto temporale di 120 min, verrà avviata un'infusione continua di insulina e fissata a 10 mU/m2 al minuto, la velocità di infusione. Al punto temporale 240 min l'infusione continua di insulina sarà innescata e aumentata a 40 mU/m2 al minuto fino al punto temporale 360 ​​min. Verrà utilizzata un'infusione variabile di glucosio non marcato (180 g/l) per mantenere l'euglicemia durante l'infusione di insulina. Le concentrazioni plasmatiche di glucosio saranno monitorate al letto del paziente ogni 5 minuti durante il clamp utilizzando il metodo della glucosio ossidasi (Yellow Springs Instrument Model 2300 STAT plus analyser, Yellow Springs, Ohio, USA). La concentrazione di glucosio plasmatico target sarà di 5 mM. I campioni di sangue per la misurazione della glicemia plasmatica e degli arricchimenti di glicerolo saranno prelevati al basale (0 min) e nel primo periodo di stato stazionario (90, 100, 110 e 120 min) e durante il periodo di stato stazionario stimolato con insulina (330, 340, 350 e 360 ​​minuti). Tutti gli isotopi saranno acquistati dai Cambridge Isotopes Laboratories (Andover, MA). I campioni di sangue per la misurazione del glicerolo plasmatico e del lattato saranno prelevati al basale e nel primo (da 90 a 120 min), secondo (da 210 a 240 min) e terzo (330-360 min) periodo di stato stazionario. I campioni per la determinazione dell'insulina plasmatica, del peptide C e del glucagone saranno prelevati a (0, 60, 90, 100, 110, 120, 135, 150, 165, 180, 195, 210, 220, 230, 240, 255, 270, 285, 300, 315, 330, 340, 350, 360 minuti). I campioni di sangue per la determinazione di FFA, HbA1c, colesterolo totale, lipoproteine ​​ad alta densità (HDL), lipoproteine ​​a bassa densità (LDL) e lipoproteine ​​a bassissima densità (VLDL) e trigliceridi saranno prelevati al basale e campioni di sangue per la misurazione degli FFA nello stato stimolato dall'insulina sarà prelevata a 240 e 360 ​​min. I campioni di urina saranno raccolti a 0, 120, 240 e 360 ​​min.

La calorimetria indiretta sarà eseguita durante lo stato stazionario basale (90-120 min), basso (210-240 min) e alto (330-360 min) stimolato dall'insulina per determinare il consumo di ossigeno (V02) e la produzione di anidride carbonica (VC02) . Verrà utilizzato un analizzatore di gas a flusso continuo, come descritto da (25). Lo scambio di gas medio nei tre periodi di stato stazionario di 30 minuti (basale e stimolato dall'insulina) verrà utilizzato per calcolare i tassi di ossidazione del glucosio e dei grassi.

Le biopsie muscolari e adipose verranno eseguite alla fine dei periodi di stato stazionario basale (t=120 min) e stimolato con insulina di alto grado (t=360 min). Biopsie muscolari e adipose saranno ottenute in anestesia locale, dal musculi vastus lateralis e dal grasso addominale sottocutaneo utilizzando un ago di Bergström modificato (compresa l'aspirazione) a 120 (basale) e 360 ​​min (stimolato con insulina di alto grado). Le biopsie saranno congelate in azoto liquido e conservate a -80ºC per successive analisi. La quantità totale di tessuto estratto ammonterà a 400-600 mg.