Effetti del dispositivo biomedico Fos sui fattori di rischio del diabete e sulla qualità del sonno negli adulti a rischio di diabete di tipo 2

Premessa Il pre-diabete è una grave condizione medica associata a livelli elevati di glucosio nel sangue che è più alto del normale, ma non abbastanza alto da essere preso in considerazione per una diagnosi di diabete. Si stima che 88 milioni di adulti di età pari o superiore a 18 anni soffrano di pre-diabete negli Stati Uniti (USA), ma oltre l'84% di quelli con pre-diabete non ne è a conoscenza. Quelli con pre-diabete sono a maggior rischio di sviluppare diabete, malattie cardiovascolari (CVD) e ictus. Dal 15 al 30% delle persone con pre-diabete è probabile che sviluppi il diabete mellito di tipo 2 (T2DM) entro 5 anni. Il pre-diabete è un importante fattore di rischio associato alla sindrome metabolica. La resistenza all'insulina e l'eccesso di peso corporeo sono comuni sia nel pre-diabete che nella sindrome metabolica.

La sindrome metabolica - un gruppo di fattori di rischio che aumentano il rischio di T2DM e CVD - colpisce circa il 35% degli adulti negli Stati Uniti. I fattori di rischio per la sindrome metabolica includono ipertensione, dislipidemia, iperglicemia e peso corporeo in eccesso (soprattutto a causa di un eccesso di peso corporeo centrale grasso). Questi fattori di rischio rappresentano un rischio indipendente per lo sviluppo di T2DM, CVD e ictus, nonché un aumento del rischio di mortalità. Il rischio di T2DM, CVD e ictus aumenta con il numero di fattori di rischio metabolici. Le persone con sindrome metabolica, rispetto alle persone sane, hanno un rischio 5 volte maggiore di T2DM. La combinazione di pre-diabete e sindrome metabolica rispetto alle persone sane è associata a un rischio ancora più elevato (cioè 21 volte) di T2DM.

Un programma di sonno incoerente o una generale mancanza di sonno è stato associato ad un aumentato rischio di sviluppare T2DM. Nello specifico, i disturbi del sonno sono associati al pre-diabete e alla sindrome metabolica. I disturbi del sonno sono associati a uno scarso controllo cardio-metabolico (cioè ipertensione, dislipidemia e una riduzione del livello di insulina rilasciata dopo aver mangiato). Inoltre, gli ormoni dello stress elevati che mantengono il corpo sveglio sono stati associati ad un aumento del livello di glucosio nel sangue aumentando la produzione di glucosio nel fegato; diminuzione dell'assorbimento del glucosio nei muscoli e nelle cellule adipose; diminuzione della secrezione di insulina; e aumentando la resistenza all'insulina. Inoltre, la privazione del sonno è stata anche associata ad un aumento dell'appetito, che aumenta il rischio di T2DM. Ancora una volta, il sonno insufficiente è stato associato a livelli più elevati di grelina, che aumentano l'appetito, e livelli più bassi di leptina, che segnalano pienezza. Pertanto, il miglioramento dei modelli di sonno ha il potenziale per migliorare i fattori di rischio cardio-metabolico tra quelli a rischio di T2DM.

Le pratiche dello stile di vita che promuovono una buona igiene del sonno e riducono lo stress sono state associate a un minor rischio di T2DM e al controllo dei fattori di rischio cardio-metabolico tra i soggetti a rischio di T2DM. Inoltre, modelli di sonno coerenti sono stati anche associati a un migliore controllo glicemico nel T2DM. Si ritiene che la fototerapia aiuti a migliorare i modelli di sonno nelle persone con disturbi del ritmo circadiano del sonno riportandoli a normali modelli e tempi di sonno. Inoltre, in una meta-analisi, la terapia fototerapica ha dimostrato di migliorare i sintomi delle complicanze vascolari e la qualità della vita legate al diabete. Nei modelli animali, la fototerapia ha dimostrato di ridurre il grasso addominale. Inoltre, la fototerapia è stata anche associata a una migliore sensibilità all'insulina nel T2DM.

La fototerapia, nota anche come fotobiomodulazione (PBM), o terapia della luce di basso livello, è nota da quasi 50 anni ma non ha ancora ottenuto un'accettazione diffusa, in gran parte a causa dell'incertezza sui meccanismi di azione. Negli ultimi anni, molte conoscenze sono state acquisite in questo settore. Il sito principale di assorbimento della luce nelle cellule dei mammiferi è stato identificato nei mitocondri e, più specificamente, nella citocromo c ossidasi (CCO), un enzima che contiene sia i centri dell'eme che del rame ed è noto per ridurre l'ossigeno in acqua alla fine del mitocondriale catena respiratoria. Recentemente è stato dimostrato che il CCO ha un'attività enzimatica aggiuntiva: la riduzione del nitrito in ossido nitrico (NO) in seguito all'esposizione a luce a bassa intensità. I picchi di assorbimento del CCO si trovano nella regione spettrale del visibile (420-450 nm e 600-700 nm) e del vicino infrarosso (760-980 nm).

L'ipotesi principale è che i fotoni dissocino l'NO inibitorio dal CCO, portando ad un aumento del trasporto di elettroni, del potenziale di membrana mitocondriale e della produzione di ATP. Un'altra ipotesi riguarda i canali ionici sensibili alla luce che possono essere attivati, permettendo al calcio di entrare nella cellula. Dopo gli eventi iniziali di assorbimento dei fotoni, numerose vie di segnalazione vengono attivate tramite specie reattive dell'ossigeno (ROS), AMP ciclico, NO e Ca2+, portando all'attivazione dei fattori di trascrizione. Questi fattori di trascrizione possono portare ad una maggiore espressione di geni correlati alla sintesi proteica, migrazione e proliferazione cellulare, segnalazione antinfiammatoria, proteine ​​anti-apoptotiche ed enzimi antiossidanti.

In un recente studio che mostra che la PBM ha ridotto la glicemia e la resistenza all'insulina e ha invertito le anomalie metaboliche nel muscolo scheletrico in due modelli murini diabetici, la PBMT ha accelerato la generazione di adenosina trifosfato (ATP) e ROS aumentando l'attività del CCO. L'attivazione indotta da ROS della segnalazione dell'omologo della fosfatasi e della tensina (PTEN)/proteina chinasi B (AKT) dopo PBMT ha promosso la traslocazione del trasportatore del glucosio GLUT4 e l'attivazione della glicogeno sintasi, accelerando l'assorbimento del glucosio e la sintesi del glicogeno nel muscolo scheletrico.

Gli effetti del sistema di cerotto biomedico Fos non transdermico (che utilizza il concetto di fototerapia) sui fattori di rischio cardio-metabolico e sulla qualità del sonno nelle persone a rischio di T2DM non sono chiari. Viene proposto uno studio crossover randomizzato controllato con placebo per valutare l'impatto dell'uso del sistema di cerotto Fos Biomedical sui fattori di rischio cardio-metabolico e sulla qualità del sonno tra gli adulti a rischio di diabete di tipo 2. In particolare, i ricercatori ipotizzano che l'uso del sistema di patch Fos Biomedical per 12 settimane, rispetto al sistema di patch placebo, migliorerà l'emoglobina glicata, altri marcatori di fattori di rischio cardio-metabolico e la qualità del sonno negli adulti a rischio di T2DM.