Sindrome dell'Ovaio Policistico nel Diabete di Tipo 1

L'iperandrogenismo ovarico funzionale, e la sua espressione fenotipica più frequente, la sindrome dell'ovaio policistico (PCOS), ha una prevalenza mondiale simile ad altre entità metaboliche pandemiche come il diabete di tipo 2, con cifre che vanno dal 6,5% delle donne nel nostro ambiente utilizzando criteri classici rigorosi al 17-21% delle donne in premenopausa in Europa e Stati Uniti, secondo i criteri diagnostici più recenti e inclusivi.
Quasi tutti i fattori di rischio cardiovascolare classici e non classici si concentrano nelle donne con questa condizione fin dalla loro prima fase di vita.
Condizioni come obesità, diabete di tipo 2, ipertensione o dislipidemia, collocano questa popolazione prevalente a un rischio più elevato di eventi cardiovascolari rispetto alle donne non iperandrogeniche.
La PCOS è una sindrome complessa con aggregazione familiare, in cui fattori ambientali protettivi e facilitanti innescano l'insorgenza del fenotipo iperandrogenico e le sue ripercussioni metaboliche su un genotipo predisponente.

SINDROME DELL'OVARIO POLICISTICO E DIABETE MELLITO DI TIPO 1 Uno degli eventi metabolici inerenti alla PCOS è un'azione insulinica deficitaria dipendente dall'organo, principalmente a livello epatico.
Agendo su questo difetto centrale, l'obesità è il principale contributore alla resistenza insulinica periferica in queste donne.
Poiché l'insulina agisce come un co-gonadotropina sulle cellule della teca stimolando vari enzimi coinvolti nella steroidogenesi ovarica e surrenale, qualsiasi condizione che associ iperinsulinismo endogeno, come l'obesità o il diabete di tipo 2, può essere associata alla PCOS.
Tuttavia, il nostro gruppo di ricerca ha descritto per primo l'associazione tra PCOS e T1D più di 20 anni fa.
In quella pubblicazione fondamentale, queste donne adolescenti e giovani adulte, che soffrivano di un'alterazione completa della secrezione insulinica come meccanismo primario della malattia invece della resistenza insulinica e dell'iperinsulinismo compensatorio, avevano un aumento di 3 volte nella prevalenza della PCOS classica rispetto a donne non iperandrogeniche non selezionate della popolazione generale.

Questa associazione è stata confermata in studi successivi condotti da diversi gruppi in tutto il mondo.
In una recente meta-analisi e revisione sistematica del nostro gruppo, abbiamo riportato una maggiore prevalenza di PCOS; nel suo range superiore, tale prevalenza potrebbe raggiungere il 34% dei pazienti con T1D, triplicando le cifre osservate nella popolazione generale per il fenotipo PCOS classico, che è il più grave in termini di conseguenze cardiometaboliche.
Da un punto di vista fisiopatologico, e data l'ovvia assenza di iperinsulinismo endogeno nel T1D, questa relazione deve essere necessariamente sostenuta dalla somministrazione sottocutanea esogena di insulina.
Nei soggetti sani, l'insulina raggiunge direttamente il fegato attraverso la circolazione portale dopo la sua secrezione pancreatica.
Dopo aver esercitato le sue azioni a questo livello, con la sua successiva clearance epatica, l'insulina passa nella circolazione sistemica a concentrazioni molto più basse di quelle riscontrate nella circolazione portale.
Nella PCOS e in altri stati di resistenza insulinica, la resistenza insulinica è compensata da un aumento della secrezione insulinica pancreatica, risultando in iperinsulinismo portale e sistemico.
Al contrario, nei soggetti con T1D, l'insulina è somministrata sottocute (non fisiologicamente) ed esercita le sue azioni su diversi organi e tessuti, comprese le gonadi e la corteccia surrenale, prima di raggiungere il tessuto epatico a concentrazioni sufficienti a sopprimere la gluconeogenesi; quindi, le concentrazioni sistemiche di insulina sono necessariamente suprafisiologiche per questo motivo.
Al contrario, i livelli epatici di insulina non sono eccessivi, poiché ciò precipiterebbe l'ipoglicemia, e questo spiega il costante riscontro di livelli normali della globulina legante gli ormoni sessuali (SHBG) nelle donne con T1D e PCOS.
Al contrario, nelle donne con PCOS senza T1D, la sintesi e secrezione di SHBG è diminuita come conseguenza dell'iperinsulinismo portale (anche alcune adipochine secrete dal tessuto adiposo viscerale contribuiscono a questa inibizione), una situazione che non si verifica nelle donne con T1D in assenza di iperinsulinismo epatico.

Alcuni studi hanno riportato un'interazione negativa tra T1D e PCOS in termini di complicanze micro- o macrovascolari.
Tuttavia, è plausibile la possibilità che l'eccesso di androgeni influenzi negativamente la distribuzione del tessuto adiposo nelle donne con T1D e PCOS, collocandole a rischio di aumento dell'adiposità addominale e della resistenza insulinica.
D'altra parte, similmente a quelle donne ad alto rischio di PCOS nella popolazione generale - per esempio, quelle con obesità, anche estrema obesità, o parenti di primo grado di donne con PCOS - che non sviluppano caratteristiche della sindrome, non tutti i pazienti con T1D, universalmente trattati con insulina sottocutanea, svilupperanno PCOS, indicando che una predisposizione alla PCOS è una conditio sine qua non per la sua occorrenza.

DIFETTI NELLA STEROIDOGENESI OVARICA E SURRENALE Sia il fatto che la PCOS non sia universale nelle donne con resistenza insulinica e iperinsulinismo, sia che la resistenza insulinica non sia universale in tutte le donne con PCOS, suggerisce che esiste un difetto primario che favorisce l'eccesso di androgeni nelle donne affette, e che questo è essenziale per lo sviluppo della sindrome in risposta all'insulina o ad altri fattori scatenanti.
Gli eleganti studi condotti dal gruppo di McAllister 20 anni fa all'Università della Pennsylvania dimostrarono che, dopo diversi passaggi in coltura primaria, le cellule della teca di pazienti con PCOS producevano una secrezione androgenica in eccesso rispetto a quelle di donne di controllo senza la sindrome.
Ciò avveniva a causa di un'espressione e attività intrinsecamente aumentate dell'enzima 17α-idrossilasi/17,20-desmolasi (P450c17, CYP17), l'enzima regolatore qualitativo della sintesi degli steroidi sessuali che catalizza sia la 17α-idrossilazione del pregnenolone e progesterone, sia la conversione del 17α-idrossipregnenolone in deidroepiandrosterone.
L'attività 17,20-desmolasi dell'enzima è regolata da meccanismi post-trascrizionali, inclusa la fosforilazione dei residui serina/treonina dell'enzima stesso.
Lo stesso gruppo dimostrò anche un'espressione aumentata nelle cellule della teca di donne con PCOS dell'enzima P450scc, che è l'enzima regolatore quantitativo della steroidogenesi ovarica e surrenale che catalizza la conversione del colesterolo in pregnenolone dopo il trasferimento del colesterolo dalla membrana mitocondriale esterna a quella interna da parte della proteina regolatrice acuta della steroidogenesi (StAR).
Poiché qualsiasi fattore che potesse influenzare queste cellule della teca in vivo ovviamente non era presente dopo diversi passaggi in coltura, queste alterazioni collocano la produzione eccessiva di androgeni come un difetto ovarico primario nella PCOS, corroborando i risultati clinici come l'iper-reattività del 17-idrossiprogesterone alla stimolazione gonadotropinica o l'iperandrogenemia persistente dopo la soppressione della steroidogenesi surrenale.

In circa un terzo delle donne con PCOS, l'iperandrogenismo ha anche una componente surrenale.
Un'iper-reattività surrenale alla stimolazione corticotropina è comune nelle donne con PCOS e iperandrogenismo di origine surrenale.
Una diminuzione nella rigenerazione del cortisolo periferico dipendente dalla 11β-idrossisteroide deidrogenasi può indurre un'iperattivazione compensatoria dell'asse corticotropo, e questo difetto può essere trovato a livello epatico nella PCOS, indotto dall'iperandrogenismo ovarico stesso.
Un altro fattore correlato all'attivazione surrenale sarebbe l'aumentata espressione e attività dell'enzima 17α-idrossilasi/17,20-desmolasi precedentemente menzionato.
L'aumentata fosforilazione dei residui serina/treonina di questo enzima insieme a quella dei residui serina del substrato del recettore dell'insulina-1 (IRS-1) potrebbe costituire un evento comune che collega l'iperandrogenismo ovarico e surrenale e la resistenza insulinica.
Inoltre, un difetto funzionale parziale nell'azione della 3β-idrossisteroide deidrogenasi potrebbe portare all'aumentato rapporto dei precursori surrenali Δ5/Δ4 osservato in alcune donne con PCOS, sia causato dall'iperinsulinismo caratteristico della sindrome, sia da alterazioni comuni nella regolazione della 17α-idrossilasi/17,20-desmolasi e della 3β-idrossisteroide deidrogenasi da parte della via di segnalazione MEK/ERK.

ADIPOSITÀ, ADIPOSITÀ VISCERALE E COMPOSIZIONE CORPOREA NELLA PCOS Il contributo dell'obesità alla disfunzione gonadica nelle donne e negli uomini è ben noto.
L'eccesso di peso aumenta la prevalenza della PCOS classica fino a 4 volte nelle donne non selezionate nel nostro ambiente, e il 30%-50% delle donne con obesità estrema ha caratteristiche coerenti con una diagnosi di PCOS.
Inoltre, la prevalenza stimata di obesità nelle donne con PCOS è vicina al 50%, sebbene ancora più notevole sia la prevalenza dell'adiposità centrale, derivante da una distribuzione 'mascolinizzata' del tessuto adiposo, consistente in deposizione viscerale.
Questa deposizione viscerale può iniziare nell'infanzia e durante la pubertà, rafforzando il fenotipo iperandrogenico nelle ragazze predisposte.
Durante l'età adulta, l'obesità e l'adiposità centrale peggiorano il profilo cardiovascolare delle donne con PCOS.

L'eccesso di androgeni stesso influenza l'espressione genica e il proteoma del tessuto adiposo viscerale, e quindi è stato descritto un pattern di espressione delle adipochine simile a quello maschile nel tessuto adiposo viscerale.
Gli androgeni sono anche potenti inibitori della differenziazione adipogenica, limitando il numero di adipociti e la loro capacità di accumulo nel tessuto adiposo sottocutaneo, cosicché l'eccesso di androgeni può limitare la capacità adattativa del tessuto adiposo nelle donne con PCOS creando uno stato di lipotossicità e secrezione disfunzionale di adipocitochine.
Lo stress ossidativo e l'infiammazione cronica subclinica inerenti alla PCOS giocano anche un ruolo nell'incapacità di espansione fisiologica del tessuto adiposo e nella sua disregolazione metabolica.
In definitiva, l'interrelazione tra PCOS e obesità addominale è il risultato di un circolo vizioso in cui l'eccesso androgenico favorisce la deposizione di grasso viscerale addominale, che direttamente facilita l'eccesso androgenico di origine ovarica e surrenale attraverso la secrezione e l'effetto di mediatori autocrini, paracrini ed endocrini [down-regolazione dell'adiponectina e up-regolazione del fattore di necrosi tumorale alfa (TNF-α), IL-6 e leptina], o indirettamente attraverso l'induzione di resistenza insulinica e iperinsulinismo compensatorio.

RESISTENZA INSULINICA, INFIAMMAZIONE E STRESS OSSIDATIVO NELLA FISIOPATOLOGIA DELLA PCOS Gli studi di clamp euglicemico sono coerenti con un difetto post-legame del ligando nel recettore dell'insulina che colpisce la via di segnalazione metabolica intracellulare nel tessuto adiposo; un'alterazione supportata da risultati di studi metabolomici che mostrano un aumento degli acidi grassi a catena lunga e del glicerolo plasmatici, suggerendo un aumento della lipolisi, probabilmente correlato alla diminuita sensibilità all'azione insulinica nel tessuto adiposo.
Coerente con ciò, un numero sostanziale di donne con PCOS ha un aumento della fosforilazione dei residui serina del recettore dell'insulina, la cui funzione è inibita riducendo l'attività chinasica intrinseca dei suoi residui tirosina.
Tale fosforilazione è mediata dal TNF-α, specialmente in quei pazienti con obesità addominale, uno scenario derivato dallo stimolo iperandrogenico al rilascio di questa citochina da parte delle cellule mononucleate, sia dopo il digiuno che in risposta all'assunzione di glucosio.
In altre donne, la fosforilazione di IRS-1 o l'attivazione della fosfatidilinositolo-3-chinasi aggrava la resistenza insulinica.
Tuttavia, la resistenza insulinica a livello degli adipociti può anche essere mediata da un altro meccanismo complementare, cioè l'infiltrazione di questo tessuto da parte dei macrofagi.
Macrofagi infiammatori caratterizzati dall'espressione di CD11c si raggruppano attorno agli adipociti formando strutture a corona, la cui densità si correla direttamente con il grado di resistenza insulinica.
Questi macrofagi secerneranno citochine come il TNF-α, promuovendo un ambiente infiammatorio locale.
Le donne con PCOS mostrano un'espressione aumentata di CD11c nei macrofagi e strutture a corona nel tessuto adiposo sottocutaneo in proporzione diretta ai livelli di testosterone circolanti.
Nel tessuto muscolare delle donne con PCOS, la via mitogenica del recettore dell'insulina, MAPK-ERK 1/2, è anche costitutivamente attivata aumentando la fosforilazione dei residui serina di IRS-1.
La presenza di disfunzione mitocondriale nelle donne con iperandrogenismo funzionale può contribuire alla presenza di resistenza insulinica.
Lo stress ossidativo indotto da questa disfunzione mitocondriale è coinvolto nella patogenesi della PCOS e delle complicanze metaboliche correlate all'iperandrogenismo.
Sebbene alcuni studi non abbiano confermato un'alterazione primaria della funzione mitocondriale nella PCOS, i biomarcatori dello stress ossidativo sono aumentati in queste donne indipendentemente dalla presenza di eccesso di peso.
Inoltre, le alterazioni nella funzione mitocondriale delle donne iperandrogeniche con resistenza insulinica assomigliano a quelle dei pazienti con diabete di tipo 2.

PREDISPOSIZIONE GENETICA La PCOS è una condizione multigenica complessa che sorge dall'interazione tra varianti genetiche protettive e predisponenti, che potrebbero essere state selezionate nel corso dei secoli dall'evoluzione a causa di un vantaggio di sopravvivenza ancestrale, con fattori ambientali che giocano un ruolo determinante nell'espressione del fenotipo iperandrogenico.
Tra le altre, varianti genomiche in geni che regolano la biosintesi degli androgeni, l'azione dell'insulina e l'infiammazione possono essere associate alla predisposizione alla PCOS.
Una meta-analisi di studi di associazione genome-wide su larga scala, includendo più di 10.000 donne con PCOS e 100.000 controlli, tutti di origine europea, ha identificato 14 loci associati con iperandrogenismo, regolazione gonadotropinica e concentrazioni di testosterone nelle donne affette, e correlazioni con obesità, insulinemia, diabete di tipo 2, livelli lipidici e malattia aterosclerotica coronarica, indicando un'architettura genetica condivisa tra queste alterazioni metaboliche e la PCOS.

Questi meccanismi fisiopatologici descritti nelle donne con PCOS della popolazione generale non sono stati studiati nelle donne con T1D.
Pertanto, la descrizione dei fattori facilitanti e protettivi associati con lo sviluppo o l'assenza di iperandrogenismo funzionale e PCOS nelle donne con T1D è l'obiettivo principale del presente progetto di ricerca.

IPOTESI Esistono fattori individuali che espongono o proteggono le donne con T1D dallo sviluppo di eccesso di androgeni e PCOS, nonostante l'iperinsulinismo sistemico iatrogenico che tutte sperimentano come risultato della somministrazione sottocutanea di insulina di cui hanno bisogno per sopravvivere.
L'eccesso di androgeni nelle donne con T1D può aumentare il loro rischio cardiometabolico.

OBIETTIVI DELLO STUDIO OBIETTIVO PRINCIPALE: Svelare i meccanismi patogenetici dietro l'iperandrogenismo funzionale nelle donne con T1D da una prospettiva di medicina di genere.

1. Obiettivi primari: Identificare fattori predisponenti/protettivi associati con lo sviluppo di iperandrogenismo funzionale nelle donne con T1D fenotipizzando queste donne utilizzando tecniche all'avanguardia per la valutazione di:

   1.1. Sensibilità insulinica.
   1.2. Composizione corporea.
   1.3. Steroidogenesi ovarica e surrenale.

2. Obiettivi secondari: Identificazione di fattori molecolari-genetici rilevanti associati con lo sviluppo di iperandrogenismo funzionale nelle donne con T1D 2.1. Identificare varianti genomiche in geni/proteine correlate alla segnalazione e azione insulinica, adiposità, infiammazione, steroidogenesi, e alla PCOS stessa (Genomica).

   2.2. Descrizione di pattern di metilazione del DNA differenziali nei tessuti adiposi sottocutanei profondi e muscolari scheletrici (Epigenomica).

   2.3. Descrizione di profili di espressione genica differenziali nei tessuti adiposi e muscolari (Trascrittomica).

   2.2. Descrizione di profili proteomici differenziali nel tessuto adiposo e muscolare (Proteomica).

3. Obiettivo esplorativo: Valutare l'interazione tra T1D e PCOS su parametri di controllo metabolico e morbidità associate al T1D stesso.