Nivelul glicemiei (concentraţia plasmatică a glucozei) este menţinut în limite normale (50-100 mg/dl) de echilibrul dintre:- absorbţia intestinală în urma digestiei carbohidraţilor; - catabolismul glucozei la nivel celular;- glicogenoliză (glicogenul reprezintă forma de depozit a glucozei);- gluconeogeneză (formarea de glucoză din aminoacizi, în special alanină şi glutamină, precum şi din acizi graşi, lactat şi glicerol.Postprandial, catabolizarea glucozei la nivel celular presupune:- 50 % din totalul glicemic este catabolizat prin glicoliză, cu formare de piruvat care pătrunde în ciclul Krebs şi generează energie (ATP) ;- 40 % din totalul glicemic postprandial participă la formarea depozitelor adipoase ;- 5 % din totalul glicemic se depozitea sub formă de glicogen. # Ficatul poate prelua glucoza din plasmă şi o poate depozita sub formă de glicogen sau o poate transforma în acizi graşi (AG). Aceştia pot fi depozitaţi în ficat sau transportaţi, sub formă de VLDL, la nivelul ţesuturilor.În acelaşi timp, ficatul este sursa principală de glucoză endogenă, producând glucoză prin glicogenoliză şi gluconeogeneză.# La nivel renal sunt prezente, de asemenea, enzimele necesare pentru realizarea gluconeogenezei şi glicogenolizei. Doar ficatul şi rinichiul prezintă glucozo-6-fosfataza, enzimă cu rol în eliberarea glucozei de la nivel celular în circulaţie (glucozo-6-fosfataza transformă glucozo-6-fosfatul în glucoză).# Muşchii pot folosi glucoza ca sursă energetică sau o pot depozita ca glicogen.# Ţesutul adipos poate utiliza glucoza pentru sinteza de acizi graşi sau pentru formarea de glicerol-3-fosfat care esterifică acizii graşi (proveniţi în special din VLDL) pentru a forma trigliceride (forma de depozitare a lipidelor).# La nivel cerebral, în condiţii fiziologice, glucoza este principalul substrat energetic. Doar în condiţii de post alimentar prelungit corpii cetonici pot asigura necesarul energetic al celulelor cerebrale. Glucoza ajunge la nivelul celulelor cerebrale direct prin difuziune facilitată de concentraţia plasmatică a glucozei (menţinerea nivelului plasmatic normal al glucozei este foarte importantă pentru supravieţuirea celulelor cerebrale). Mecanismele fiziologice de prevenire a hipoglicemiei sunt atât de dezvoltate încât aceasta este un eveniment clinic relativ rar. La un adult de talie medie, glicogenul nu poate asigura glucoza necesară mai mult de 8 ore de repaus alimentar. Dacă repausul alimentar se prelungeşte, principala sursă de glucoză devine gluconeogeneza (în principal din aminoacizi). Concentraţia plasmatică a glucozei este menţinută in limite normale prin acţiunea factorilor glucoreglatori (în special hormonali).

1

Insulina este principalul hormon hipoglicemiant care se sintetizează la nivelul celulelor beta-pancreatice. Hormonii hiperglicemianţi sunt:- glucagonul (secretat de celulele alfa-pancreatice);- epinefrina (secretată de medulosuprarenală);- cortizolul (secretat de corticosuprarenală);-hormonul de creştere (secretat de hipofiză). Insulina şi efectele ei metaboliceInsulina este un hormon anabolizant, principalul său rol fiind acela de a stimula depozitarea elementelor nutritive.

Rolul insulinei în metabolismul glucidicÎn condiţii de repaus alimentar (peste 5-6 ore de la ultimul prânz), glucoza plasmatică se distribuie astfel:-50% la nivel cerebralPrincipala sursă de energie la nivel cerebral este glicoliza. Ţesutul cerebral este dependent de nivelul glicemiei, deoarece, acesta nu poate sintetiza glucoză. Transportul intracelular al glucozei la acest nivel este insulino-independent.- 25% la nivel splahnic (ficat şi ţesut gastrointestinal)Transportul intracelular al glucozei la acest nivel este insulino-independent. În condiţii de repaus alimentar, ficatul îşi asigură necesarul energetic prin beta-oxidarea AG.- 25 % la nivel muscularLa acest nivel, transportul intracelular al glucozei este insulino-dependent. În condiţii de repaus alimentar, la nivelul ţesutului muscular preluarea de glucoză poate fi redusă până aproape de zero, necesarul energetic asigurându-se prin oxidarea AG. Prin glicogenoliză se generează glucozo-6-fosfat. Deoarece la nivel muscular glucozo-6-fosfataza (care transformă glucozo-6-fosfatul în glucoză) lipseşte, glucoza nu poate fi eliberată în circulaţie. Glucozo-6-fosfatul pătrunde în calea glicolizei şi se transformă în piruvat care poate lua următoarele căi metabolice:- transformare în Acetil-coA care : - poate fi oxidat în ciclul Krebs pentru generarea de energie (ATP); - poate participa la sinteza de acizi graşi; - poate participa la formarea de corpi cetonici; - transaminare cu formarea de alanină;- reducere la lactat. Alanina şi lactatul asigură suportul gluconeogenezei hepatice.În condiţii de repaus alimentar, homeostazia glicemică este asigurată prin producţia endogenă de glucoză care se bazează în principal pe glicogenoliză şi gluconeogeneză hepatică din aminoacizi (în special alanină), glicerol şi lactat.

2

Postprandial, glicemia creşte şi stimulează secreţia de insulină. Insulina secretată asigură un nivel plasmatic normal de glucoză prin:- stimularea transportului de glucoză la nivel muscular, unde, prin stimularea glicogenogenezei sunt refăcute depozitele de glicogen, iar prin stimularea glicolizei este asigurat necesarul energetic; insulina activează hexokinazele care preiau glucoza, o fosforilează şi o introduc în celulă sub formă de glucozo-6-fosfat;- stimularea glicogenogenezei hepatice (depunerea glucozei la nivel hepatic sub formă de glicogen) prin activarea glicogensintetazei;- inhibarea gluconeogenezei şi glicogenolizei hepatice (prin inactivarea fosforilazelor care iniţiază acest proces);- stimularea transportului de glucoză la nivelul adipocitelor.

Rolul insulinei în metabolismul lipidicÎn concentraţii plasmatice normale, insulina are efecte anabolizante:- inhibă lipoliza la nivelul ţesutului adipos periferic (inhibă lipaza hormonosensibilă);- stimulează sinteza de trigliceride din AG (acizi graşi) şi glicerol (activează triglicerid-

sintetaza);- stimulează sinteza de AG (activează acetil-coenzima A-carboxilaza), favorizată şi de

formarea NADPH (pe calea şuntului pentozo-fosfaţilor stimulată de insulină);- stimulează sinteza de colesterol, prin activarea hidroximetil-glutaril- coenzima A-

reductazei (HMG-CoA-reductaza); - inhibă degradarea oxidativă (β-oxidarea) a AG la nivelul ficatului (inactivează

acilcarnitin-transferaza care transportă acizii graşi prin membrana mitocondrială) şi orientează metabolizarea AG pe calea sintezei de trigliceride;

- stimulează sinteza hepatică de lipoproteine, prin activarea sintezei de apoproteine (componentele proteice ale complexelor lipoproteice);

- insulina stimulează metabolizarea periferică a lipoproteinelor (prin activarea sintezei receptorilor celulari specifici pentru lipoproteine şi prin activarea lipoproteinlipazei), astfel încât, deşi insulina stimulează sinteza hepatică de lipoproteine, nivelul plasmatic al acestora este menţinut în limite normale.

Rolul insulinei în metabolismul proteicInsulina stimulează sintezele proteice, prin:- favorizarea pătrunderii aminoacizilor în celule;- favorizarea formării de legături peptidice între aminoacizi;- stimularea sintezei de acizi nucleici (ADN şi ARN), datorită

- stimulării unor enzime (ADN- şi ARN-polimeraza);- stimulării şuntului pentozo-fosfaţilor (asigură necesarul de ribozo-fosfaţi).

3

Fig. 2 – Beta oxidarea acizilor graşi

CAT - carnitin-acil-transferaza = carnitin-palmitoil-transferaza (CPT)HMG-coA - β hidroxi-β metil-glutaril-coA

Biosinteza şi secreţia insulineiInsulina este un hormon peptidic cu rol anabolizant secretat de celulele beta ale pancreasului endocrin.Insulina derivă dintr-un precursor numit proinsulină. Proinsulina se formează din pre-proinsulină la nivelul reticulului endoplasmic al celulelor beta-pancreatice. De la acest nivel, proinsulina este transportată la nivelul aparatului Golgi unde este înglobată în granulele secretorii. Granulele secretorii sunt eliberate in citoplasmă. În interiorul acestora, sub acţiunea proteazelor, proinsulina este clivată în insulină şi peptid C. Granulele secretorii intracitoplasmatice conţin cantităţi echimolare de insulină şi peptid C. # Glucoza plasmatică este principalul stimul al secreţiei de insulină. Glucoza este transportată prin difuziune pasivă în interiorul celulelor beta-pancreatice cu ajutorul transportorului de glucoză GLUT2 (Glucose Transporter). Concentraţia extracelulară de glucoză este în echilibru cu concentraţia intracelulară de glucoză. Creşterea glicemiei are drept consecinţă creşterea transportului de glucoză în interiorul celulei beta- pancreatice. Intracelular, glucoza stimulează activitatea enzimei glucokinază (hexokinaza IV) care transformă glucoza în glucozo-6-fosfat, cu declanşarea procesului de glicoliză.

4

Malonil – coA inhibă CAT I

ATPCiclul Krebs

CAT IICAT I Acid gras-acil-coA

Citoplasmă Mitocondrie

Acid gras-acil-coA

Beta-oxidare

Acetil-coA

Ciclul HMG - coA

Corpi cetoniciColesterol

membrană mitocondrială

In urma glicolizei se produce ATP. Creşterea concentraţiei intracelulare a ATP determină închiderea canalelor de potasiu ATP- dependente (KATP) de la nivelul membranei celulelor beta-pancreatice. Canalele de potasiu ATP- dependente (KATP) aparţin sub-familiei Kir , (ir – inward rectifier), implicate în facilitarea transportul intracelular al ionilor de K+, cu rol în menţinerea potenţialul membranar de repaus.Închiderea canalelor KATP duce la depolarizarea membranelor celulelor beta-pancreatice ceea ce are drept rezultat deschiderea canalelor de calciu voltaj dependente. Prin aceste canalele membranare are loc influxul ionilor de calciu, cu creşterea concentraţiei intracitoplasmatice a acestora.Ionii de calciu stimulează exocitoza granulelor secretorii care conţin insulină şi peptid C şi, astfel, se produce secreţia insulinei. # Glucoza este şi principalul reglator al biosintezei de insulină. Glucoza stimulează creşterea concentraţiei intracelulare de AMPc (adenozin monofosfat ciclic) ce determină activarea proteinkinazei A. Proteinkinaza A este o enzimă implicată într-o serie de procese de fosforilare a unor proteine cu rol în creşterea translaţiei şi transcripţiei ARNm (acidul ribonucleic mesager) al insulinei.

5

Celula β pancreatică

Glucoza din sânge

GLUT 2

Glucoza Glicoliza

Hexokinaza IV

ATP

Canalele de K ATP

dependentese închid

Scade KDepolarizare membranară

Canalele de Calciu

se deschid

Creşte Ca intracitoplasma

tic

InsulinăPeptid C

Proinsulină

Granule secretorii în citoplasmă

Ca

# Alţi stimulatori ai secreţiei de insulină sunt glucagonul secretat de celulele alfa ale pancreasului endocrin şi incretinele. S-a observat că administrarea orală de glucoză stimulează mai puternic secreţia de insulină decât administrarea intravenoasă. Această observaţie a condus la evidenţierea unor substanţe cu rol în favorizarea răspunsul insulinosecretor la glucoza administrată oral. Aceste substanţe au fost denumite incretine. Au fost identificate două substanţe (incretine) secretate de celulele endocrine de la nivelul duodenului şi jejunului, ca răspuns la încărcarea orală cu glucoză:- polipeptidul insulinotropic glucozo-dependent.- peptidul glucagon – like-1, GLP -1. # Inhibitori ai secreţiei de insulină sunt:- catecolaminele care acţionează la nivelul receptorilor adrenergici de la suprafaţa celulelor beta-pancreatice;- somatostatina, hormon secretat de celulele delta-pancreatice.Secreţia de insulină în 24 de ore se realizează „pulsatil”.# În condiţii bazale (de repaus alimentar), insulina este eliberată de la nivelul celulelor beta-pancreatice, la intervale de 8-15 minute, sub forma unor oscilaţii rapide de mică amplitudine peste care se suprapun, la intervale de 80-150 minute, oscilaţii lente cu amplitudine mai mare.# Postprandial, secreţia insulinică este bifazică:- o primă fază se caracterizează prin creşterea rapidă a insulinemiei; această fază durează aproximativ 5 minute şi este urmată de un declin rapid al secreţiei de insulină;- o a doua fază se caracterizează prin creşterea mai lentă a insulinemiei, iar „platoul” acestei faze secretorii se menţine aproximativ 2 ore postprandial.Din secreţia zilnică de insulină (în 24 de ore), 50% este secretată în condiţii de repaus alimentar şi 50% este secretată postprandial.Importanţa fiziologică a acestui tip de secreţie „pulsatilă” a insulinei nu este pe deplin elucidată, dar se cunoaşte faptul că în DZ de tip 2 acest patern este modificat.Peptidul C nu are activitate biologică cunoscută. Peptidul C, care nu este metabolizat la nivelul ficatului, se elimină direct la nivel renal, ceea ce face ca nivelurile sale plasmatice să reflecte fidel secreţia endogenă a acestuia. Peptidul C este co-secretat în cantităţi echimolare cu insulina. Determinarea nivelului plasmatic al peptidului C este utilizată pentru aprecierea secreţiei endogene de insulină la pacienţi diabetici trataţi cu insulină exogenă, deoarece, dozarea peptidului C nu interferă cu dozarea insulinei plasmatice. Odată cu secreţia de insulină şi peptid C se secretă şi mici cantităţi de proinsulină. Proinsulina are activitate biologică redusă (5% din activitatea hipoglicemiantă a insulinei).

6

Dozarea insulinei plasmatice poate conduce la rezultate false, deoarece, în condiţiile utilizării unor tehnici uzuale de determinare, proinsulina reacţionează încrucişat cu insulina.Acţiunea insulinei la nivel celularÎn condiţii fiziologice, o moleculă de insulină se leagă specific de un receptor pentru insulină situat la nivelul membranei celulare.Receptorul pentru insulină este o glicoproteină heterotetramerică formată din două subunităţi alfa situate extracelular şi două subunităţi beta situate transmembranar şi intracelular, legate prin legături disulfurice. Numărul receptorilor pentru insulină este reglat de gene situate pe cromozomul 19 şi depinde de stări fiziologice, precum exerciţiul fizic şi ingestia de alimente. Ingestia de alimente este însoţită de creşterea insulinemiei, care, prin feed-back negativ (down regulation), determină scăderea numărului şi activităţii receptorilor insulinici.Fiecare subunitate beta prezintă un domeniu cu activitate de tip tirozin-kinază. Cele două domenii se află în juxtapoziţie ceea ce permite autofosforilarea reziduurilor de tirozină.

7

Gene Lipogeneză

Nucleu celular

Glicogenogeneza

mTORSintezele proteice

PI3 kinaza

PDK1

AKT

FKHR

Gene implicate în glicoliză şi gluconeogeneză

SREBP

IRS

Transfosforilare

TranslocareGLUT

Shc

Grb2

Ras

Raf

MEK

MAP kinaza

Gene implicate în creşterea şi diferenţierea celulară

Receptor insulină α α

β β

AutofosforilareTirozină

Insulinorezistenţa

Membrana celulară

Transportul glucozei implică pătrunderea acesteia în celulă prin difuziune mediată (cu ajutorul “moleculelor transportatoare de glucoză” - GLUT). Primul eveniment în acţiunea celulară a insulinei este legarea acesteia la nivelul subunităţilor alfa ale receptorului pentru insulină, legare ce stimulează autofosforilarea domeniilor cu activitate de tip tirozin-kinază. Prin fosforilare are loc activarea kinazei de la nivelul subunităţilor beta ale receptorului pentru insulină. După acest eveniment, urmează o serie de fosforilări ale mai multor tipuri de substrate proteice intracelulare, evenimente care vor constitui baza efectelor biologice ale insulinei.După legarea insulinei la nivelul receptorului celular specific, complexul insulină-receptor este internalizat, insulina fiind, astfel, îndepărtată din circulaţie. După degradarea insulinei din complexul insulină-receptor la nivel lizozomal, receptorul celular specific pentru insulină poate fi reciclat.Expunerea prelungită în timp la cantităţi plasmatice mari de insulină induce fenomenul de ’’down-regulation’’ a receptorilor celulari specifici. Importanţa clinică a acestui fenomen constă în faptul că hiperinsulinemia prezentă la pacienţii cu DZ tip 2 poate determina scăderea numărului de receptori membranari pentru insulină contribuind, astfel, la fenomenul insulinorezistenţei.După activarea receptorului pentru insulină, prin autofosforilare tirozin-kinazică, acesta, la rândul său, transfosforilează (tot tirozinic) următoarele substrate: - IRS (insulin receptor substrate), substratul pentru receptorul insulinei, care, ulterior activării, declanşează efectele metabolice ale insulinei;- C-Cbl cu rol în translocarea GLUT4 (Glucose Transporters) la nivelul adipocitelor;- SHC şi Grb2 (growth factor receptor-bound protein 2), care, ulterior, mediază efectele mitogenice ale insulinei pe calea MAP-kinazei (Mitogen-activated protein kinases).

# IRS ( insulin receptor substrate ) –substratul pentru receptorul insulinei IRS este reprezentat de proteine multifuncţionale care prezintă mai multe domenii prin intermediul cărora acestea interacţionează cu alte tipuri de proteine pentru a media semnalul insulinic. Există mai multe tipuri de IRS, fiecare tip având distribuţie tisulară specifică: - IRS-1 se găseşte la nivel muscular;- IRS-2 se găseşte la nivel hepatic.După ce substratul pentru receptorul insulinei (IRS) este fosforilat tirozinic de către receptorul insulinic autofosforilat, acesta (IRS) poate interacţiona cu subunitatea proteică 85-kDa (subunitate reglatorie cu greutatea moleculară 85 kilodaltoni) a fosfatidilinozitol-3-kinazei (PI3-kinaza), ceea ce induce activarea acestei enzime. Activarea PI3-kinazei are un rol „pivot” în exercitarea efectelor metabolice şi mitogenice ale insulinei. PI3-kinaza fosforilează substratul fosfatidil-inozitol generând fosfolipide cu rol de mesageri secunzi:

8

- fosfatidil-inozitol 3 fosfatul;- fosfatidil-inozitol 3,4 bifosfatul;- fosfatidil-inozitol 3,4,5 trifosfatul. Aceşti mesageri secunzi au rol în fosforilarea PDK1 (kinaza serină/treonină dependentă de PI3–kinaza ), care activează enzima Akt (protein-kinaza B). Akt (protein-kinaza B) activată are următoarele roluri:- este implicată în translocarea membranară a GLUT (transportori de glucoză);- stimulează glicogenogeneza prin inhibarea GSK3 (glicogen-sintetaza-kinaza 3) şi stimularea PP1 (protein fosfataza 1) şi inhibă glicogenoliza; - stimulează sintezele proteice prin activarea mTOR (mammalian target of rapamycin, o serin/treonin protein kinază) sau prin inhibarea GSK3;- stimulează glicoliza şi inhibă gluconeogeneza prin fosforilarea FKHR (forkhead family of transcription factors), care controlează expresia unor gene implicate în aceste procese (gena enzimei fosfoenol-piruvat-carboxikinaza şi gena enzimei glucozo-6-fosfataza);- inhibă apoptoza celulară.Activarea PI3 kinazei stimulează sinteza de SREBP1c (Sterol Regulatory Element Binding Protein, izoforma 1c), stimulând, astfel, lipogeneza. SREBP1c este un factor transcripţional care se găseşte la nivelul adipocitelor şi care stimulează biosinteza sterolilor şi a AG prin activarea unor gene lipogenice (vezi ,,profilul lipidic în DZ’’).

# Efectele mitogenice ale insulinei – calea MAP-kinazei.IRS fosforilat tirozinic interacţionează cu Grb2 fosforilat tirozinic ceea ce duce la activarea Raf (kinază cu activitate serină/treonină), care apoi activează MEK (kinaza kinazei MAP). MEK activată fosforilează ERK (Extracellular signal Regulated Kinase), care este o MAP-kinază. ERK este translocată la nivel nuclear unde catalizează fosforilarea factorilor transcripţionali ce promovează creşterea şi diferenţierea celulară.O cale de activare a MAP-kinazei, independentă de IRS, este prin fosforilarea Shc care ulterior se asociază cu Grb 2 şi activează Raf. În DZ tip 2, această cale de acţiune a insulinei rămâne intactă.

Diabetul zaharat (DZ)DZ reprezintă un grup de boli metabolice caracterizate prin hiperglicemie cronică şi alte tulburări metabolice, apărute ca rezultat al unor defecte în secreţia şi/sau acţ insulinei. 1. Diabet zaharat tip 1A – deficitul absolut de insulină prin distrucţie autoimună a celulelor beta-pancreaticeB – idiopatic (În cazul DZ tip 1 idiopatic, deficitul absolut de insulină cu cetoacidoză este un deficit apărut episodic. Pacientul prezintă episoade de insulinodependenţă alternând cu episoade fără insulinodependenţă. Afecţiunea apare la asiatici şi africani, nu este asociată cu modificări HLA, nu are evidenţe de implicare imunologică şi este foarte rară).

9

2. Diabetul zaharat tip 23. Diabetul gestaţional4. Defecte monogenice ale funcţiei celulelor beta -pancreatice În această categorie se încadrează tipurile MODY (maturity onset diabetes of young), afecţiuni caracterizate prin hiperglicemie apărută la vârste tinere (sub 25 de ani), secundară afectării insulinosecreţiei.Există mai multe tipuri MODY:- MODY 3, cel mai frecvent tip (mutaţie a cromozomului 12, gena pentru HNF-1α (hepatocyte nuclear factor-1alfa);- MODY2 (mutaţia genei glucokinazei).5. Defecte ale acţiunii insulinei- Sindromul Rabson-Mendenhall- leprechaunism (mutaţii ale genei receptorului pentru insulină)6. Afectare difuză a ţesutului pancreatic în:- traumatisme severe;- pancreatită;- fibroză chistică pancreatică;- hemocromatoză;- pancreatectomie etc.7. Endocrinopatii (hipersecreţia de hormoni cu rol hiperglicemiant, cu anatagonizarea efectelor insulinei):- Sindrom Cushing (glucocorticoizi în exces);- Acromegalie (hormonul de creştere în exces);- Feocromocitom (catecolamine în exces).De obicei, diabetul se dezvoltă la pacienţii care au un defect preexistent al secreţiei de insulină. După tratarea endocrinopatiei, tolernaţa la glucoză se îmbunătăţeşte.8. Diabet zaharat indus medicamentos sau prin alte substanţe chimice   : - Vacor (otravă pentru şobolani care determină o distrucţie ireversibilă a celulelor beta-pancreatice);- Glucocorticoizi, acid nicotinic (induc DZ în special la pacienţi cu insulinorezistenţă periferică preexistentă);- Interferon α (induce DZ cu elemente autoimune; se constată prezenţa de anticorpi anticelule insulare).9. Sindroame genetice care se pot asocia şi cu diabet zaharat:- Sindrom Down;- Sindrom Klinefelter;- Sindrom Turner;- Sindrom Laurence – Moon – Bidel;- Sindrom Prader - Wili etc.

10

Diabetul zaharat tip 1ADiabetul zaharat tip 1A este o afecţiune autoimună, caracterizată de distrucţia progresivă a tuturor celulelor beta-pancreatice.EpidemiologieAcest tip de diabet reprezintă aproximativ 5-10% din totalitatea formelor de DZ. Afecţiunea poate apărea la orice vârstă, un numar aproximativ egal de copii şi adulţi dezvoltând DZ tip 1A.La copiii caucazieni este principala formă de diabet. La copii aparţinând rasei africane DZ tip 2 şi DZ tip 1 apar în proporţii relativ egale. Aproximativ 5 % din femeile cu diabet gestaţional au o formă de DZ tip 1A. Anatomie-patologicăExamenele anatomopatogice efectuate la pacienţii cu DZ tip 1A simptomatic de mai mulţi ani evidenţiază insule endocrine pancreatice fără celule beta secretoare de insulină (aspect pseudoatrofic). Absenţa necrozei sugerează o dezvoltare progresivă a bolii.La pacienţii cu DZ tip 1A aspectul anatomo-patologic la debutul simptomatologiei este unul heterogen, insulele endocrine fiind de 3 tipuri:a) insule pseudoatrofice, fără celule beta-pancreatice;b) insule normale, cu un număr normal de celule beta-pancreaticec) insule cu aspect de insulită, cu un număr variabil de celule beta (insule aflate în plin proces de distrucţie mediată imun; insulita constă într-un infiltrat majoritar limfocitar, cu limfocite T).La debutul clinic al DZ tip 1A, majoritatea insulelor (aproximativ 70%) au aspect pseudo-atrofic.Aspectul heterogen al leziunilor la debutul clinic al bolii demonstrează faptul că DZ tip 1A este o afecţiune cu evoluţie patogenică cronică, deşi din punct de vedere clinic debutul bolii este perceput ca fiind acut.Manifestări clinice Diagnosticul DZ tip 1 se face de cele mai multe ori în urgenţă, pacientul prezentându-se cu stare generală alterată, poliurie, polidipsie, scădere ponderală cu polifagie.Deficitul sever de insulină are numeroase consecinţe fiziopatologice.a) Principalele ţesuturi ţintă ale insulinei (ficat, celule musculare, ţesut adipos) nu mai pot prelua elementele nutritive absorbite din alimente. În aceste condiţii, apare un deficit energetic la nivel celular (vezi „insulina şi efectele ei metabolice”) care poate explica şi prezenţa asteniei. b) Consumul depozitelor existente la nivelul celulelor musculare, hepatice şi al ţesutului adipos explică persistenţa deficitului energetic (scădere ponderală şi polifagie).c) Datorită deficitului de insulină apar alterări ale metabolismului lipidic, cu stimularea cetogenezei. Cetogeneza depăşeşte capacitate de metabolizare şi consum a corpilor cetonici, cu acumularea acestora şi apariţia cetoacidozei diabetice.

11

d) Hiperglicemia secundară deficitului insulinic determină creşterea osmolarităţii plasmatice, cu deshidratare celulară şi stimularea setei (polidpisie).Depăşirea pragului renal de reabsorbţie a gluozei (180 mg/dl) determină apariţia glicozuriei şi a poliuriei (glucoza este un element osmotic activ), cu deshidratare extracelulară hipertonă şi deshidratare intracelulară (menţinerea unui cerc polidipsie-poliurie).Evoluţia naturală a diabetului zaharat tip 1AChiar dacă din punct de vedere clinic debutul DZ tip 1A este perceput ca un eveniment acut (cu hiperglicemie severă, cetoacidoză etc.), studiile efectuate până în prezent arătă o evoluţie de lungă durată a procesului patogen.Durata evoluţiei bolii în stadii preclinice este diferită pentru fiecare pacient (mai rapidă pentru cei care dezvoltă DZ tip 1A înainte de vărsta de 5 ani ) dar în momentul diagnosticării aproape toţi pacienţii prezintă valori plasmatice crescute ale hemoglobinei glicozilate (hiperglicemie cronică). Din momentul debutului clinic, lipsa insulinoterapiei în timp scurt (10-15 zile pentru copii şi 30 de zile pentru adulţi) se poate solda cu decesul pacientului prin cetoacidoză severă.După introducerea insulinoterpiei, evoluţia pacientului este variabilă în funcţie de corectitudinea terapiei şi complianţa pacientului. Până în prezent, nu există nici o formă de insulinoterapie care să asigure o substituţie perfect fiziologică a secreţiei de insulină. De aceea, pacienţii cu DZ tip 1A dezvoltă, în timp, complicaţiile cronice secundare hiperglicemiei cronice, insulino-deficienţei, complicaţii asemănătoare cu cele întâlnite la pacienţii cu DZ tip 2.Există pacienţi la care evoluţia bolii este foarte lentă în timp. Aceştia prezintă hiperglicemie în stadii variabile (aspect clinic asemănător DZ tip 2), precum şi markeri de autoimunitate, iar în cursul evoluţiei devin insulinodependenţi (cu cetoacidoză severă în absenţa insulinoterapiei). Această formă de DZ tip 1A este cunoscută sub denumirea de LADA (latent autoimmune diabetes of adults).Evoluţia DZ tip 1A, înainte de debutul clinic al bolii şi după debut, poate fi stadializată :1. predispoziţia genetică pentru distrucţie autoimună a celulelor beta-pancreatice;2. apariţia unui eveniment (factor) extern precipitant al procesului autoimun ;3. prezenţa autoanticorpilor (proces autoimun în desfăşurare) în condiţiile unei secreţii normale de insulină ; 4. proces autoimun în desfăşurare (autoanticorpi detecatabili) cu pierdere progresivă a secreţiei de insulină (apoptoza progresivă a celulelor beta-pancreatice), iniţial cu păstrare glicemiei în limite normale; 5. debutul clinic al DZ tip 1A (pierdere a 70% din celulele beta- pancreatice); în acest moment, majoritatea pacienţilor prezintă încă o secreţie reziduală de insulină (insuficientă însă pentru menţinerea homeostaziei glicemice şi pentru inhibarea cetogenezei), fapt dovedit prin detectarea peptidului C în plasmă (în timp, peptidul C

12

dispare, ceea ce sugerează continuarea procesului autoimun, cu distrugerea tuturor celulelor beta-pancreatice).

# Predispoziţia genetică pentru distrucţia autoimună a celulelor beta-pancreaticePrezenţa susceptibilităţii genetice este necesară pentru dezvoltarea DZ tip 1A, dar nu suficientă. Studiile efectuate până în prezent au demonstrat şi implicarea unor variaţii neereditare sau a factorilor de mediu pentru apariţia clinică a DZ tip 1A.Majoritatea pacienţilor cu DZ tip 1A nu prezintă rude de gradul 1 cu acest diagnostic. Rata de concordanţă pentru gemenii monozigoţi este de 70% dacă un geamăn dezvoltă DZ tip 1A înainte de vârsta de 5 ani, şi doar de 10 % dacă debutul bolii la un frate este după vârsta de 25 de ani.Maniera în care sistemul imun distruge celulele beta pancreatice nu este pe deplin cunoscută. Ipoteza acceptată în prezent este aceea conform căreia apoptoza celulelor beta pancreatice este indusă de interacţiunea cu limfocitele T care au o afinitate modificată faţă de celulele beta-pancreatice.Limfocitele T sunt o clasă heterogenă (limfocite T helper, supresoare, citotoxice, contrasupresoare) care modulează răspunsul imun împotriva peptidelor non-self (virusuri, bacterii etc.) şi a celor tumorale.Din punct de vedere genetic, există mai multe forme de DZ tip 1, respectiv forme monogenice, oligogenice şi poligenice.Au fost identificate şi în prezent sunt studiate 18 regiuni ale genomului al căror polimorfism se asociază cu risc crescut pentru DZ tip 1A. Fiecare regiune este denumită IDDM (insulin dependent diabetes mellitus). Regiunile IDDM sunt numerotate de la 1 la 18 şi conţin una sau mai multe gene.Regiunea IDDM 1 care conţine genele HLA (human leucocyte antigen) este considerată în prezent ca având cea mai mare prevalenţă a modificărilor asociate cu risc crescut pentru DZ tip 1A. Totodată, DZ tip 1A prezintă ca particularitate existenţa unor variaţii (alele) HLA cu caracter protectiv faţă de această boală.Genele HLA, situate la nivelul regiunii 21 ale braţului scurt al cromozomului 6, codifică complexul major de histocompatibilitate (CMH), proteine heterodimerice cu rol de receptor existent pe suprafaţa tuturor celulelor. Aceşti receptori prezintă peptide self (antigene, rezultate din proteinele proprii ale pacientului) şi peptide non-self (antigene) către celulele sistemului imun.Există 2 clase CMH, clasa I care prezintă peptide din interiorul celulei (peptide endogene) şi clasa II care prezintă peptide exogene, self şi non-self.CMH I se găseşte pe suprafaţa tuturor celulelor din organism (excepţie, eritrocitele) şi interacţionează cu glicoproteina CD8 (receptor situat, în principal, pe suprafaţa limfocitelor T supresoare şi a limfocitelor T citotoxice).

13

CMH II se găseşte pe suprafaţa celulelor care participă la realizarea răspunsului imun, respectiv a celulelor prezentatoare de antigen (macrofage, celule dendritice), limfocite T, limfocite B şi interacţionează cu glicoproteina CD 4 (receptor situat, în principal, pe suprafaţa limfocitelor T helper). Deci, complexul major de histocompatibilitate (CMH) are rol în procesul de distingere, de către sistemul imun, între self şi non-self.Există mai multe genotipuri ale complexului major de histo-compatibilitate clasa II (CMH II) care se asociază cu risc crescut de DZ tip 1A, cele mai importante dintre acestea fiind constituite din haplotipuri ale alelelor HLA DR şi DQ. 95% din cauaczienii cu DZ tip 1A prezintă cel puţin o alelă HLA-DR3 sau HLA-DR4. Totuşi, acest genotip este prezent şi la 40% din populaţia generală, fără DZ tip 1A, ceea ce susţine ipoteza conform căreia în patogenia afecţiunii sunt implicaţi şi anumiţi factori de mediu.Cel mai mare risc pentru dezvoltarea DZ tip 1A îl au heterozigoţii HLA-DR3-DQ2 şi HLA-DR4-DQ8.Efectul protectiv faţă de DZ tip 1A pare să fie datorat prezenţei alelei HLA-DR 2, în special a genotipului DQA1-DQB1*0602 constatat la mai puţin de 3% din pacienţii cu DZ tip 1A. O altă regiune a genomului asociată cu prezenţa DZ tip 1A este IDDM2, regiunea genei care codifică sinteza insulinei (situată pe braţul scurt al cromozomului 11). Se pare că este vorba despre o alelă care determină o transcriere scăzută a genei insulinei la nivelul timusului în perioada intrauterină, afectând, astfel, procesul de selecţie (maturare) a timocitelor.Până în prezent nu a fost identificată nici o alelă (nici combinaţii de alele) care să prezinte specificitate absolută pentru prezenţa DZ tip 1A.

# Apariţia unui eveniment (factor) extern precipitant al procesului autoimun implicat în patogenia DZÎn utimii ani, incidenţa DZ tip 1A este în creştere, în special la copiii cu vârstă mai mică de 5 ani, ceea ce sugerează implicarea în patogenia acestei afecţiuni a unor modificări ale mediului extern.Deoarece procesul distructiv la nivelul celulelor beta-pancreatice se desfăşoară în timp şi nu poate fi stabilit momentul debutului procesului autoimun, este dificil de studiat legătura între anumiţi factori de mediu şi apariţia DZ tip 1A.Până în prezent, a fost stabilită cu certitudine legătura între DZ tip 1A şi rubeola congenitală (la aceşti pacienţi sunt prezenţi anticorpi anti– antigene ale celulelor beta-pancreatice).Au fost efectuate studii legate de asocierea între apariţia DZ tip 1A şi infecţia cu enterovirusuri (Coxsakie), retrovirusuri etc., aceste studii fiind, până în prezent, neconcludente.

14

Există, de asemenea, studii care analizează implicarea factorilor alimentari în apariţia DZ tip 1 (lipsa alăptării cu lapte matern în primele luni de viaţă, carenţa de vitamina D, creşterea conţinutului de nitraţi în alimentaţie etc.).Chiar dacă în trecut se considera că există o legătură intre virusul urlian şi apariţia DZ tip 1A, în prezent se consideră că infecţia cu acest virus are în foarte puţine cazuri efect citopatic direct asupra celulelor beta-pancreatice (deci, nu poate fi vorba de apariţia unui DZ tip 1A, definit în prezent ca proces autoimun).Mecanismele prin care factorii de mediu iniţiază procesul autoimun nu sunt cunoscute. Se cunoaşte doar faptul că nu toţi pacienţii cu genotip asociat cu risc crescut pentru DZ tip 1A dezvoltă această afecţiune.O ipoteză ar putea fi posibilitatea apariţiei unor modificări în procesul dezvoltării sistemului imun, ca urmare a acţiunii mediului extern (creşterea factorilor de risc sau scăderea factorilor protectori). Această ipoteză este sugerată de creşterea, în general, a afecţiunilor mediate imun (astm bronşic, mediat prin limfocitele T helper 2, DZ tip 1, mediat prin limfocitele T helper 1 etc.).

# Procesul autoimun – distrucţia celulelor beta-pancreaticeÎn prezent, au fost identificate trei tipuri principale de autoanticorpi asociaţi cu riscul crescut de apariţie a DZ tip 1 clinic manifest :- Anticorpi anti-celule insulare, ICA-512 (Islet Cell Antibodies);- GAD-65 (Glutamic Acid Decarboxylase), enzimă prezentă la nivelul celulelor beta-pancreatice;- IAA (insulin autoantibody, anticorpi antiinsulină).Apariţia autoanticorpilor precede cu mult timp înainte (uneori ani) apariţia DZ tip 1A clinic manifest. Totuşi, prezenţa unui singur tip de autoanticorp este asociată cu un risc relativ mediu de apariţie a DZ tip 1A (aproximativ 20%). Prezenţa a doi sau mai mulţi autoanticorpi creşte riscul de apariţie a afecţiunii la peste 75%.Rolul autoanticorpilor în patogenia DZ tip 1A nu este pe deplin cunoscut, aceştia putând fi iniţiatorii procesului autoimun sau doar „martorii” unui proces autoimun.O problemă legată de prezenţa autoanticorpilor şi susceptibilitatea genetică este prezenţa acestor anticorpi la pacienţii cu haplotip protectiv pentru DZ tip 1A (DQA1-DQB1*0602). Dintre pacienţii care asociază ambele elemente, s-a constatat că un mic procent dezvoltă totuşi DZ tip 1A. Această observaţie sugerează faptul că haplotipul DQA1-DQB1*0602 nu este unul protectiv ci, mai degrabă, unul care întârzie evoluţia.Principalul mecanism efector implicat în distrucţia imună a celulelor beta-pancreatice este mediat de limfocitele T, DZ tip 1A putând apărea şi în absenţa activării limfocitelor B. Modificarea răspunsului imun pare să fie reprezentată de lipsa selecţiei negative a limfocitelor T.În cursul procesului fiziologic de formare şi maturare a limfocitelor T la nivelul timusului, o etapă este reprezentată de selecţia negativă (îndepărtarea, prin inducerea

15

apoptozei, a limfocitelor T cu afinitate mare pentru complexele CMH-proteine self). Aceste modificări se datorează probabil şi modificărilor genice ale complexului major de histocompatibilitate.Apoptoza celulelor beta-pancreatice în cursul insulitei carecteristice DZ tip 1A se datorează fie contactului direct dintre limfocitele T şi aceste celulele, fie expunerii celulelor beta-pancreatice la mediatori solubili secretaţi de limfocitele T (Interleukina 1, Interferonul-gama, TNFα, radicali liberi de oxigen, oxid nitric etc.).În concluzie, DZ tip 1A este o afecţiune autoimună cu evoluţie cronică. Iniţial, nu există manifestări clinice dar ulterior apar manifestări clinice acute, ameninţătoare de viaţă, moment în care pacientul devine insulinodependent. În lipsa administrării de insulină, survine decesul pacientului prin cetoacidoză severă. Până în prezent, nu există o terapie care să ducă la vindecarea bolii sau la o substituţie insulinică perfectă, astfel încăt, pacientul cu DZ tip 1A să redevină o persoană cu risc identic cu cel al populaţiei generale (populaţia sănătoasă) pentru dezvoltarea anumitor afecţiuni (cardiovasculare, retinopatie, nefropatie, neuropatie etc.). Transplantul de pancreas prezintă riscul asociat intervenţiei chirurgicale, complicaţiilor caracteristice transplantării, precum şi complicaţiilor secundare terapiei imunosupresive pe care pacientul o va urma toată viaţa.

Diabetul zaharat tip 2DZ tip 2 este o afecţiune a metabolismului glucidic, lipidic şi proteic cu etiopatogenie insuficient elucidată. În prezent, prevalenţa DZ tip 2 a atins proporţii „epidemice”. Estimările făcute la începutul secolului 21 arătau că 150 milioane de oameni suferă de DZ tip 2. Numărul persoanelor aflate în status prediabetic este necunoscut dar se consideră a fi foarte mare. DZ tip 2 reprezintă 90% din totalul formelor de DZ.Datorită complicaţiilor cronice vasculare ce însoţesc DZ tip 2, în ţările dezvoltate această maladie reprezintă a treia cauză de deces, după bolile cardiovasculare şi cancer.DZ tip 2 poate apărea la orice vârstă. În ultimii ani, datorită „epidemiei” de obezitate, se înregistrează o creştere a incidenţei acestei forme de diabet zaharat la copii si adolescenţi.DZ tip 2 poate evolua mulţi ani nediagnosticat, deoarece, modificările metabolice se dezvoltă progresiv, asimptomatic, de cele mai multe ori pacientul fiind diagnosticat ca urmare a apariţiei unei complicaţii. Simptomele clasice ale hiperglicemiei (poliurie si polidipsie) pot apărea şi la pacienţii cu DZ tip 2, dar mult mai insidios, glicemia crescând progresiv.Factori etiopatogeniciDZ tip 2 este o afecţiune poligenică. În etiopatogenia acestei afecţiuni, prezenţa defectelor genetice necesită şi coexistenţa factorilor de mediu, dintre care, cei mai cunoscuţi sunt obezitatea şi sedentarismul. 80% dintre pacienţii cu DZ tip 2 sunt obezi.

16

1. factorii geneticiEreditatea este bine exprimată în DZ tip 2, cu o concordanţă de apariţie de 100% pentru gemenii monozigoţi. Defectele genetice nu aparţin sistemului HLA şi sunt încă insuficient cunoscute.DZ de tip 2 este considerat o boală poligenică. În etiopatogenia acestei boli sunt implicate mai multe gene, în special dintre cele care controlează:- acţiunea insulinei

a) afectarea legării insulinei la nivelul receptorilor specifici ;b) modificări ale receptorilor insulinici ;c) modificări intracelulare (defect post-receptor) ;

- sinteza/secreţia insulinei la nivelul celulelor β-pancreatice (deficit hormonal).Acest tip de afectare poligenică induce o susceptibilitate genetică ce se poate exprima ca DZ tip 2 prin interacţiunea cu factorii dobândiţi. 2. factorii dobândiţiStilul de viaţă nesănătos, precum şi alţi factori dobândiţi, au rol în apariţia DZ prin:- alimentaţia hipercalorică (bogată în grăsimi saturate de origine animală sau glucide rafinate) induce obezitatea (în special de tip abdominal) cu rol cert în apariţia DZ tip 2;- sedentarismul duce la apariţia DZ tip 2, în special prin faptul că acesta favorizează obezitatea;- stresul sever şi prelungit.Cu certitudine factorii genetici şi factorii dobândiţi acţionează în sens diabetogen determinând insulinorezistenţă şi/sau scăderea sintezei de insulină. Este dificil de stabilit cu exactitate care este factorul de risc iniţial (care dintre aceste mecanisme apare primul): insulinorezistenţa sau scăderea sintezei de insulină. Cei mai mulţi specialişti consideră că defectul primar în DZ tip 2 este insulinorezistenţa, iar hipoinsulinismul apare secundar. Fiziopatologia DZ tip 2Din punct de vedere fiziopatologic, DZ tip 2 poate fi definit ca asociere între:- insulinorezistenţa periferică (scăderea acţiunii insulinei la nivelul ţesuturilor ţintă), în principal la nivelul ţesutului muscular, hepatic şi adipos;- secreţia inadecvată de insulină de către celulele beta-pancreatice, ca răspuns la hiperglicemia secundară insulinorezistenţei periferice.Insulinorezistenţa periferică - poate fi:a) de tip prereceptor (insulină anormală sau existenţa anticorpilor antiinsulinici);b) de tip receptor, cu număr scăzut de receptori insulinici sau defect de legare a insulinei la nivelul receptorului specific datorită obezităţii şi hiperinsulinismului (în aceste condiţii, receptorii pentru insulină au o activitate redusă);c) de tip postreceptor, cu defect postlegare (defect intracelular) care induce, printre altele, scăderea transportului glucozei prin membrane (transmiterea anormală a semnalului, în special datorită scăderii capacităţii de activare a tirozinkinazei).

17

Aceaste tulburări explică scăderea captării glucozei de către ţesuturile insulinodependente.În obezitate, cauza cea mai comună a rezistenţei la insulină, scăderea numărului de receptori specifici insulinici este asociată cu un defect postreceptor (scăderea activităţii tirozinkinazei).În mod normal, insulinosensibilitatea este diferită pentru fiecare tip de celulă dar şi pentru fiecare cale metabolică (metabolism glucidic, lipidic etc.)Insulinorezistenţa periferică reprezintă condiţia în care la niveluri plasmatice normale de insulină răspunsul ţesuturilor este scăzut datorită diminuării sensibilităţii celulelor insulinodependente ( adipocit, celula musculară, celula hepatică) la acţiunea insulinei.Etiopatogenia insulinorezistenţei periferice în DZ tip 2 nu este complet elucidată, aceasta fiind probabil rezultatul interacţiunii între factori genetici şi factori de mediu. Dintre factorii de mediu, insulinorezistenţa se corelează cu îmbătrânirea, scăderea activităţii fizice şi, mai ales, cu obezitatea de tip central (creşterea cantităţii de ţesut adipos intra-abdominal). Insulinorezistenţa periferică însoţeşte numeroase afecţiuni:- obezitate;- diabet zaharat tip 2;- sindrom metabolic;- sindrom Cushing;- acromegalie;- sindromul ovarelor polichistice;- sindroame lipodistrofice

- genetice - sindrom Dunnigan (lipodistrofie parţială familială); - sindrom Berardinelli–Seip (lipodistrofie generaliz congenitală);

- dobândite (lipodistrofia pacienţilor infectaţi HIV). Insulinorezistenţa periferică duce la hiperglicemie şi la creşterea nivelului plasmatic al AG, modificări metabolice caracteristice diabetului zaharat. Aceste modificări sunt consecinţa instalării insulinorezistenţei periferice la nivelul principalelor ţesuturi insulino-dependente (muscular, hepatic şi adipos). Insulinorezistenţa precede cu mulţi ani diagnosticul DZ tip 2.Insulinorezistenţa la nivelul celulei musculare în DZ tip 2În condiţii fiziologice, postprandial, muşchiul preia 80% din cantitatea de glucoză plasmatică.Glucoza este transportată în celula musculară cu ajutorul transportorului GLUT 4. După ce pătrunde intracelular, glucoza este fosforilată de hexokinaza II şi convertită în glucozo-6- fosfat. Glucozo-6-fosfatul este transformat în glicogen (prin glicogenogeneză, sub acţiunea glicogen-sintetazei) sau ia calea glicolizei pentru generare de energie.

18

La pacienţii cu DZ tip 2, încărcarea postprandială cu glucoză a celulei musculare este mult redusă, fenomen datorat insulinorezistenţei musculare. S-au evidenţiat numeroase disfuncţii la nivelul celulei musculare legate de transportul intracelular al glucozei, dar şi de metabolizarea acesteia. Mecanismele fiziopatologice care stau la baza insulinorezistenţei musculare sunt încă insuficient definite.Principalele disfuncţii evidenţiate la nivel muscular1. Expresia ARNm al GLUT4 şi, în consecinţă, numărul de transportori de glucoză GLUT4 la nivel muscular sunt normale, dar translocarea transportorilor de la nivel intracelular la nivelul membranei celulare este redusă.2. Fosforilarea glucozei de către hexokinaza II este marcat redusă ceea ce determină scăderea cantităţii de glucozo-6-fosfat intracelular şi creşterea glucozei libere care părăseşte celula. Această modificare se datorează scăderii activităţii insulin-stimulate a hexokinazei II. În plus, expresia ARNm al hexokinazei II este redusă.3. Glicogenogeneza musculară la pacienţii cu DZ tip 2 scade cu 50% faţă de normal. Pe lângă scăderea preluării musculare de glucoză, la acest fenomen contribuie şi scăderea activităţii glicogen-sintetazei, ca urmare a scăderii capacităţii insulinei de a activa PP1 (protein fosfataza-1 = fosfataza glicogen-sintetazei) musculară. La scăderea activităţii glicogen-sintetazei contribuie şi creşterea nivelului plasmatic al AGL, cu acumularea acestora în celula musculară.4. Glicoliza aerobă la nivel muscular este scăzută, dar calea metabolică (activitatea enzimelor „cheie” ale glicolizei) este normală. Afectarea glicolizei se datorează excesului de AG de la nivelul celulei musculare. Acumularea AG în celula musculară contribuie la instalarea insulinorezistenţei musculare. La nivel muscular, s-a evidenţiat o expresie crescută a CD36, proteina transportoare a AG în celulă.Toate aceste modificări celulare, precum şi altele insuficient studiate, conduc la instalarea insulinorezistenţei musculare şi au drept rezultat hiperglicemia.Insulinorezistenţa la nivelul ţesutului adipos în DZ tip 2DZ tip 2 se defineşte ca incapacitatea insulinemiei de a menţine o glicemie normală dar şi ca incapacitatea insulinemiei de a menţine niveluri plasmatice normale ale AG.Pacienţii cu DZ tip 2 prezintă atât hiperglicemie, cât şi dislipidemie caracterizată prin creşterea AGL, a trigliceridelor şi a VLDL. Insulinorezistenţa periferică la acest nivel are drept consecinţă scăderea transportului mediat de insulină al glucozei plasmatice în adipocit dar, mai ales, scăderea efectului antilipolitic al insulinei. Secundar lipolizei accentuate, se produce o creştere a nivelului plasmatic al AGL. Creşterea nivelului plasmatic al AGL inhibă preluarea glucozei de către celula musculară, rezultatul fiind hiperglicemia.O manifestare timpurie a insulinorezistenţei este scăderea efectului inhibitor al insulinei asupra lipolizei. De aceea, prin creşterea lipolizei, pacienţii cu DZ tip 2 prezintă niveluri plasmatice crescute de AGL.

19

80% dintre pacienţii cu DZ tip 2 prezintă obezitate caracterizată prin creşterea masei de ţesut adipos visceral. Ţesutul adipos visceral este mai activ decât cel cutanat din punct de vedere lipolitic datorită numărului mai mare de receptori adrenergici şi, prin urmare, este mai rezistent la acţiunea antilipolitică a insulinei.Deoarece creşterea AGL se întâlneşte şi la pacienţii cu DZ tip 2 fără obezitate, rezultă că insulinorezistenţa ţesutului adipos la acţiunile insulinei este determinată şi de alte mecanisme decât prezenţa obezităţii. Chiar dacă preluarea postprandială a glucozei de către adipocit contribuie la doar 5% din valoarea glicemiei, s-a dovedit că în DZ tip 2 această preluare este şi mai redusă datorită insulinorezistenţei adipocitare. La astfel de pacienţi, s-a evidenţiat o scădere a expresiei ARNm al GLUT4 la nivel adipocitar (spre deosebire de ţesutul muscular unde expresia ARNm este normală, fiind afectată doar translocarea transportorului de glucoză).Creşterea nivelului plasmatic al AGL determină acumulare de derivaţi metabolici ai AGL la nivelul celulelor musculare, hepatice şi beta-pancreatice, ceea ce contribuie la insulinorezistenţa musculară şi hepatică, precum şi la scăderea funcţiei secretorii a celulelor beta-pancreatice.# Relaţia între creşterea nivelului plasmatic al AGL şi metabolismul glucozei la nivel muscularLa nivel tisular există o competiţie între oxidarea glucozei şi a AG. Produşii rezultaţi din oxidarea AG (NADH, acetil-coA, ATP) inhibă preluarea intracelulară a glucozei şi glicoliza, iar produşii rezultaţi din oxidarea glucozei (malonil-coA, alfa-glicerofosfat, citrat) inhibă transportul intramitocondrial al AGL şi stimulează lipogeneza.Acumularea în celula musculară de AG creşte oxidarea acestora şi scade oxidarea glucozei. Acest fenomen a fost evidenţiat prima oară de Randle şi colaboratorii săi.Ipoteza Randle (1963):- în urma oxidării AG se acumulează în celulă acetil-coA care este un inhibitor al piruvatdehidrogenazei, enzimă „cheie” în glicoliză; în plus, creşte raportul NADH/NAD ceea ce încetineşte ciclul Krebs şi determină creşterea intracelulară a citratului;- creşterea citratului intracelular inhibă fosfofructokinaza, enzimă „cheie” în glicoliză; inhibarea glicolizei duce la acumularea intracelulară de glucozo-6-fosfat şi, astfel, la inhibarea activităţii hexokinazei.

În prezent, mai multe studii au evidenţiat faptul că la pacienţii cu DZ tip 2, la nivel muscular există niveluri scăzute de glucozo-6-fosfat şi citrat, ceea ce a dus la ipoteza că alte mecanisme decât cele propuse de Randle stau la baza inhibării glicolizei de către acizii graşi. Creşterea intracelulară a AG determină acumularea de produşi intermediari ai metabolismului AG (diacilglicerolul şi derivaţi acil-coA ai acizilor graşi cu lanţ lung). Aceşti produşi intermediari stimulează proteinkinaza C (PKC) care realizează fosforilarea de tip serină/treonină a receptorului pentru insulină.

20

Acest tip de fosforilare inhibă acţiunea insulinei la nivel celular. Pentru ca acţiunea insulinei să fie normală trebuie să se producă autofosforilarea tirozinică a receptorului pentru insulină.Datorită scăderii acţiunii intracelulare a insulinei:- scade fosforilarea IRS-1 (insulin receptor substrate), substratul receptorului pentru insulină);- scade activarea PI3-kinazei (fosfatidilinozitol-3-kinaza), deci scade translocarea GLUT4.În plus, acumularea intracelulară de derivaţi acil-coA ai AG cu lanţ lung creşte sinteza de ceramide (moleculă lipidică alcătuită din acizi graşi şi sfingozină, moleculă semnal în reglarea diferenţierii, proliferării şi apoptozei celulare), ceea ce are ca efect activarea

21

GLUCOZA

GLUCOZO 6 FOSFAT

FRUCTOZO-6-FOSFAT

FRUCTOZO-1,6-BIFOSFAT

GLICERALDEHID 3 FOSFAT

1, 3 BIFOSFOGLICERAT

3 FOSFOGLICERAT

2 FOSFOGLICERAT

FOSFOENOL PIRUVAT

PIRUVAT

Hexokinaza

Fosfoglucozizomeraza

FosfofructoKinaza

Aldolaza

Gliceraldehid-3-fosfatdehidrogenaza

Fosfoglicerat Kinaza

Fosfoglicerat Mutaza

Enolaza

Piruvat Kinaza

NAD+

NADH

ADP

ATP

ADP

ATP

proteinkinazei B, cu inhibarea glicogen-sintetazei la nivel muscular şi scăderea glicogenogenezei.În concluzie, creşterea oxidării AG la nivel muscular scade preluarea musculară de glucoză prin inducerea insulinorezistenţei musculare, ceea ce contribuie la hiperglicemie.# Efectul modificărilor metabolismului glucidic asupra metabolismului lipidicChiar în condiţii de insulinorezistenţă musculară, datorită hiperglicemiei, o cantitate destul de mare de glucoză este preluată de celulele musculare. În urma glicolizei se generează acetil-coA care pătrunde în ciclul Krebs unde se generează citrat. Citratul stimulează ACC (acetil-coA-carboxilaza), enzimă care acţionează asupra acetil-coA, cu formare de malonil-coA. Malonil-coA inhibă CPT-I (carnitin-palmitoil-transferaza-I) care stimulează transportul derivaţilor acil-coA ai AG la nivel mitocondrial unde are loc beta-oxidarea AG. Prin inhibarea CPT-I este inhibată oxidarea AG, cu acumularea intracitoplasmatică de derivaţi acil-coA ai AG. Acumularea intracitoplasmtică de diacilglicerol activează proteinkinaza C, care, la rândul ei, declanşează fosforilarea de tip serină / treonină a receptorului pentru insulină şi induce insulinorezistenţă.Astfel, prin inhibarea oxidării AG, hiperglicemia contribuie la instalarea insulinorezistenţei.# Secreţia de adipokineŢesutul adipos reprezintă o formă de depozit a lipidelor dar este, în acelaşi timp, un organ metabolic activ. Adipocitul secretă numeroase molecule semnal (adipokine) care s-au dovedit a avea un rol important în inducerea sau prevenirea instalării insulinorezistenţei.* Adipokine cu rol în declanşarea insulinorezistenţei- TNF-alfa (Tumor Necrosis Factor-alfa) este o citokină inflamatorie ce prezintă expresie crescută la pacienţii cu DZ tip 2.TNF-alfa stimulează fosforilarea de tip serină/treonină a IRS-1 şi IRS-2, contribuind, astfel, la instalarea insulinorezistenţei la nivel muscular şi hepatic.TNF-alfa inhibă PPAR-gama (peroxisome proliferator-activated receptor), inhibând, astfel, lipogeneza şi favorizând lipoliza. PPAR-gama este un receptor nuclear cu rol de factor transcripţional ce stimulează lipogeneza. * Adipokine cu rol protector faţă de insulinorezistenţă- Adiponectina (Acrp30) se găseşte în cantitate mică la pacienţii cu DZ tip 2. PPAR-gama stimulează expresia adiponectinei. Adiponectina stimulează activitatea AMPk (kinazei-AMP-dependente). AMPk inhibă ACC (acetil-coA-carboxilaza), rezultatul fiind scăderea malonil-coA la nivel intracelular. Existenţa unui nivel redus de malonil-coA stimulează beta-oxidarea AG la nivel mitocondrial. În plus, AMPk stimulează translocarea GLUT4 la nivelul membranei celulare şi glicogen-sintetaza.

22

- Leptina este o citokină care stimulează activitatea AMPk şi, deci, translocarea transportorilor de glucoză, glicogen-sintetaza, precum şi oxidarea AG. În plus, leptina acţionează la nivelul hipotalamusului inducând starea de saţietate.La pacienţii cu DZ tip 2 există niveluri circulatorii scăzute de leptină. Insulinorezistenţa şi ţesutul hepatic în DZ tip 2 În condiţii de repaus alimentar, glicemia se menţine în limite normale prin producţia hepatică (endogenă) de glucoză. Ficatul contribuie la menţinerea glicemiei prin glicogenoliza depozitelor de glicogen existente şi prin gluconeogeneză (cu cât intervalul de timp măsurat de la ultimul prânz este mai mare, cu atât ponderea gluconeogenezei este mai mare).În condiţiile insulinorezistenţei hepatice, caracteristică DZ tip 2, producţia endogenă de glucoză continuă şi postprandial, cele două surse de glucoză (exogenă şi endogenă) explicând hiperglicemia postprandială. De asemenea, hiperglicemia este un inhibitor al producţiei hepatice de glucoză. În DZ tip 2 există şi o rezistenţă hepatică la acţiunea glicemiei.În DZ tip 2 principalul mecanism de producere hepatică de glucoză este gluconeogeneza, datorită creşterii plasmatice de precursori ai acesteia (lactat, alanină, glicerol) şi prin creşterea sensibilităţii hepatice la acţiunea glucagonului. Precursorii gluconeogenezei apar în cantităţi crescute prin efectul catabolic a insulinorezistenţei.În condiţii normale, glucagonul este un stimulator al glicogenolizei şi gluconeogenezei hepatice, cu rol în menţinerea glicemiei timpul repausului alimentar. Glucagonul antagonizează efectele insulinei pentru a preveni apariţia hipoglicemiei după acţiunea postprandială a acesteia.În DZ tip 2, magnitudinea hiperglicemiei nu se explică numai prin insulinodeficienţă şi insulinorezistenţă ci şi prin hiperglucagonemie. Aceasta se datorează deficitului insulinosecretor (insulina inhibă secreţia de glucagon la nivelul celulelor alfa-pancreatice) dar şi modificării răspunsului celulelor alfa-pancreatice la stimulii alimentari (proteine).Un factor cauzal important al producţiei hepatice crescute de glucoză este creşterea nivelului plasmatic al AG. Creşterea cantităţii de AG disponibili pentru beta-oxidare la nivelul celulelor hepatice duce la creşterea de acetil-coA, cu stimularea piruvat-carboxilazei, enzimă reglatoare a gluconeogenezei. În plus, acetil-coA stimulează şi glucozo -6-fosfatza, enzimă esenţială pentru eliberarea glucozei din celula hepatică.Şi la nivel hepatic, creşterea intracelulară a AG duce la acumularea de produşi intermediari ai metabolismului acestora, produşi care promovează fosforilarea de tip serină/treonină a receptorului pentru insulină. Acest tip de fosforilare inhibă acţiunea insulinei. Datorită scăderii acţiunii intracelulare a insulinei scade fosforilarea IRS 2 (substratul receptorului hepatic pentru insulină), scade activarea PI3kinazei (fosfatidilinozitol-3-Kinaza) şi, astfel, este afectată calea metabolică normală a insulinei.

23

În concluzie, insulinorezistenţa periferică la nivel hepatic se manifestă prin scăderea efectului insulinei de inhibare a producţiei endogene de glucoză. În mod normal, la nivel hepatic insulina inhiba glicogenoliza si gluconeogeneza.Rezultatul insulinorezistenţei hepatice este hiperglicemia prin creşterea producţiei hepatice de glucoză. În plus, creşterea nivelului plasmatic al AGL, secundară insulinorezistenţei ţesutului adipos, stimulează producţia hepatică de glucoză prin stimularea gluconeogenezei.# Hiperglicemia şi insulinorezistenţaHiperglicemia participă în mod direct la instalarea insulinorezistenţei prin creşterea metabolizării glucozei pe calea hexozaminelor. Calea hexozaminelorGlucoza se transformă în glucozo-6-fosfat sub acţiune hexokinazei. Glucozo-6-fosfatul, sub acţiunea fosfoglucozizomerazei, se transformă în fructozo-6-fosfat. Fructozo-6-fosfatul poate continua calea glicolizei sau se poate transforma în glucozamină sub acţiunea GFAT (glutaminfructoză-6-fosfat-amidotransferaza).

GFAT - (glutaminfructoză-6-fosfat-amidotransferaza)

În DZ tip 2, datorită hiperglicemiei, această cale de metabolizare are un aport crescut, cu supraproducţia de glucozamină. Glucozamina reduce capacitatea insulinei de a stimula translocarea la nivelul membranei celulare a GLUT 4, cu accentuarea insulinorezistenţei periferice.

# Insulinorezistenţa şi semnalul intracelular al insulineiCele 2 căi de acţiune intracelulară a insulinei sunt:- calea PI3-kinaza (fosfatidilinozitol-3-kinaza), calea metabolică a insulinei;

24

Glucoza

Fructozo – 6 – fosfat

Glucozo - 6 - fosfat

Glucozamin-6-fosfat

UDP-N-acetil-glucozamina (urindifosfat- N-acetil-glucozamina)

GFAT

- calea MAP-kinaza (mitogen activated protein-kinaza), calea ce modulează expresia genelor implicate în reglarea proceselor de creştere tisulară.În DZ tip 2, în timp ce calea PI3-kinazei este inhibată prin fosforilarea de tip serină/treonină a receptorului insulinic, calea MAP-kinazei rămâne intactă. Acest fapt se datorează diferenţei între semnalele de amplificare ale celor două căi.Insulinemia plasmatică din DZ tip 2 este suficientă pentru activarea MAP-kinazei şi, astfel, insulinorezistenţa periferică se rezumă doar la nivelul PI3-kinazei.Păstrarea intactă a căii MAP-kinazei (chiar hiperstimularea ei prin hiperinsulinismul caracteristic DZ tip 2) duce la apariţia complicaţiilor vasculare caracteristice bolii şi, în plus, accentuează insulinorezistenţa periferică.În această cale se activează ERK (extracellular signal-regulated kinase = MAP-kinaza) care poate fosforila IRS. Este o fosforilare de tip serină care accentuează insulinorezistenţa (o activitate insulinică normală pe calea PI3-kinazei necesită o fosforilare de tip tirozină a IRS).# Alte mecanisme care contribuie la insulinorezistenţa perifericăHiperinsulinemia caracteristică DZ tip 2, încă din stadii incipiente, poate contribui la insulinorezistenţă prin fenomenul ’’down-regulation’’ exercitat asupra receptorilor insulinici, ceea ce determină scăderea numărului de receptori la nivelul membranei celulare.Ca răspuns la hiperglicemie, celulele beta–pancreatice îşi cresc secreţia de insulină, cu apariţia hiperinsulinemiei ce are ca scop depăşirea insulinorezistenţei periferice şi menţinerea glicemiei în limite normale.Hiperinsulinismul este o caracteristică timpurie a pacienţilor cu risc crescut de a dezvolta DZ tip 2. Nivelul hiperinsulinismului se corelează cu gradul insulinorezistenţei periferice.Acest hiperinsulinism compensator are o durată limitată datorită:- reducerii în timp a capacităţii secretorii a celulelor β-pancreatice (determinată de factorul genetic), astfel încât, nivelul insulinemiei plasmatice raportat la gradul de insulinorezistenţă devine insuficient pentru menţinerea echilibrului metabolic;- persistenţei factorilor care induc insulinorezistenţă (obezitatea).Hiperglicemia stimulează prin feed-back pozitiv secreţia pancreatică de insulină (prin stimularea glucoreceptorilor), cu apariţia hiperinsulinismului iniţial. Acesta, prin feed-back negativ (down regulation), determină scăderea sintezei şi expresiei receptorilor celulari pentru insulină, în special la nivelul membranei adipocitare. Se instalează, astfel, un cerc vicios în care insulina în exces nu se mai poate lega de receptori, glicemia creşte şi mai mult, secreţia de insulină este mai mult stimulată până când se ajunge la o scădere a capacităţii pancreasului de a sintetiza insulină (“epuizarea” pancreasului). De la hiperinsulinismul iniţial se ajunge la hipoinsulinism final, caracteristic DZ tip 2.Se instalează progresiv o stare de tolerantă alterată la glucoză, definită ca prediabet, care asociază insulinorezistenţa periferică cu niveluri ale glicemiei a jeun şi postprandiale la

25

limita superioară a normalului. Raportat la populaţia sănătoasă, fără insulinorezistenţă periferică, insulinemia este crescută dar insuficientă pentru a menţine o tolerantă normală la glucoză.Apariţia DZ tip 2 presupune scăderea secreţiei celulelor beta-pancreatice la niveluri insuficiente pentru a depăşi insulinorezistenţa periferică. În termeni absoluţi, raportat la populaţia sănătoasă, nivelul insulinemiei la pacienţii cu DZ tip 2 poate fi crescut, normal sau scăzut dar cu siguranţă insuficient pentru a menţine funcţionarea normală a căilor metabolice insulino-dependente. Fiziopatologia secreţiei inadecvate de insulină în DZ tip 2Secreţia inadecvată de insulină (insuficientă pentru a menţine o toleranţă normală la glucoză) este un element principal în dezvoltarea DZ tip 2. Această tulburare apare ca urmare a interacţiunii complexe între factori de mediu şi predispoziţie genetică ce determină atât modificări ale funcţiei secretorii, cât şi modificări morfologice ale celulelor beta-pancreatice.# Modificări morfologice care stau la baza secreţiei inadecvate de insulinăCantitatea de insulină secretată de pancreas depinde de numărul de celule beta-pancreatice funcţionale existente. Populaţia celulelor beta-pancreatice este o populaţie celulară dinamică, dependentă de echilibrul între procesele de apoptoză şi cele de regenerare celulară.La persoanele obeze cu insulinorezistenţă şi fără DZ tip 2 există hiperinsulinism cu glicemie normală. Acest hiperinsulinism apare ca urmare a creşterii sensibilităţii la glucoză (principalul stimulator al secreţiei de insulină) a celulelor beta-pancreatice. Sensibilitate crescută are la bază două elemente: în primul rând, o creştere a masei celulelor beta-pancreatice şi în al doilea rând o creştere a expresiei hexokinazei pancreatice care modifică relaţia doză-răspuns între insulină şi glucoză, cu creşterea secreţiei de insulină pentru un interval mai larg al nivelurilor glicemiei.Studii morfopatologice efectuate postmortem la pacienţi cu DZ tip 2 au evidenţiat o reducere cu 25-50% faţă de normal a masei celulelor beta-pancreatice. Nu au fost evidenţiate leziuni de tip insulită. Nu se poate preciza dacă această reducere a numărului de celulele este congenitală sau este dobândită pe parcursul vieţii. În condiţiile în care reducerea masei celulelor beta-pancreatice este dobândită, nu se cunoaşte dacă aceasta se datorează unui deficit de creştere a masei celulelor beta- pancreatice indusă de insulinorezistenţă sau unei pierderi progresive a celulelor beta-pancreatice.Hiperglicemia cronică şi nivelurile plasmatice crescute ale AGL, elemente paraclinice caracteristice DZ, modifică echilibrul între procesele de apoptoză şi cele de regenerare celulară.În prezent, se acceptă ideea conform căreia expunerea celulelor beta- pancreatice la niveluri plasmatice crescute ale glucozei şi AGL induce apoptoza acestora.

26

La nivel celular, reticulul endoplasmic are un rol major în sinteza de proteine. La nivelul celulelor beta-pancreatice sintezele proteice sunt foarte intense şi de aceea reticulul endoplasmic este foarte bine dezvoltat. Celula beta-pancreatică depinde de integritatea reticulului endoplasmic. Hiperglicemia şi creşterea AGL întâlnite în stările de prediabet şi în DZ induc modificări ale homeostaziei reticulului endoplasmic. Aceste modificări generează un set de răspunsuri adaptative cunoscute sub denumirea de reacţia la stres a reticulului endoplasmic (endoplasmic reticulum-stress response) şi care au rolul de a restabili echilibrul morfofuncţional al reticulului endoplasmic. Persistenţa reacţiei la stres, prin persistenţa factorului declanşator (în situaţia DZ, hiperglicemie şi creşterea AGL) declanşează procesul de moarte programată a celulei (apoptoza).Studiile anatomopatologice, la pacienţii cu DZ tip 2 au evidenţiat depozite extracelulare de amiloid crescute. Aceste depozite sunt formate din amilină (IAPP- islet amyloid polypeptide), peptid produs de celulele beta-pancreatice şi co-secretat cu insulina în spaţiul sinusoidal. După secreţie, amilina se depozitează extracelular în contact strâns cu membrana celulelor beta-pancreatice. Studiile efectuate au ridicat ipoteza implicării depozitelor de amiloid în disfuncţia secretorie a celulelor beta-pancreatice, fie prin inducerea apoptozei (datorită interferării transportului de substanţe plasmatice către celula beta-pancreatică), fie printr-un efect toxic direct.# Modificări ale funcţiei secretorii a celulelor beta-pancreaticeÎn DZ tip 2 se întâlnesc modificări ale modelului normal de secreţie insulinică.Pierderea primei faze a răspunsului insulinosecretor după stimularea cu glucoză este o modificare caracteristică şi timpurie (apare din stadiul de prediabet).În plus, în DZ tip 2, amplitudinea pulsurilor secretorii ale insulinei care apar postprandial (oscilaţiile lente) este redusă. De asemenea, oscilaţiile rapide sunt anormale, apărând în cicluri de scurtă durată şi neregulat.Deşi importanţa fiziopatologică a acestor modificări nu este pe deplin cunoscută, totuşi, se cunoaşte faptul că secreţia de tip „pulsatil” a insulinei are efect hipoglicemiant superior unei secreţii de tip continuu.Pierderea primei faze a răspunsului insulinosecretor contribuie la supresia ineficientă a producţiei hepatice de glucoză.În DZ tip 2, în afara răspunsului insulinosecretor inadecvat la hiperglicemie, se întâlneşte şi o întârziere a răspunsului insulinosecretor la hipoglicemie, ceea ce contribuie la apariţia fenomenelor de hipoglicemie întâlnite la persoanele cu prediabet sau DZ fără tratament medicamentos.O altă modificare întâlnită în DZ tip 2 este modificarea raportului plasmatic insulină / proinsulină, cu creşterea nivelului de proinsulină.

27

Deoarece în tehnicile obişnuite de determinare proinsulina reacţionează încrucişat cu insulina, o componentă importantă a hiperinsulinismului constatat la pacienţi cu DZ tip 2 se poate datora de fapt creşterii nivelului plasmatic al proinsulinei. Proinsulina are activitate biologică redusă ( 5% din activitatea hipoglicemiantă a insulinei).În prezent, se consideră că la aceste modificări contribuie predispoziţia genetică (insuficient cunoscută), precum şi efectele de glucotoxicitate şi lipotoxicitate secundare hiperglicemiei cronice şi nivelurilor plasmatice crescute ale AGL.Expunerea prelungită a celulelor beta-pancreatice la hiperglicemie modifică transcripţia genei insulinei, cu scăderea sintezei şi secreţiei de insulină.Creşterea nivelului plasmatic al AGL este unul dintre principalele defecte patogenice întâlnite în DZ tip 2. Efectul creşterii nivelului plasmatic al AGL asupra diverselor ţesuturi este denumit lipotoxicitate.Expunerea cronică a celulelor beta-pancreatice la niveluri plasmatice crescute de AGL creşte, prin stimularea beta-oxidării, nivelul intracelular al derivaţilor acil-coA ai AG. Această creştere stimulează sinteza de ceramide la acest nivel, ceea ce duce la creşterea activităţii sintetazei oxidului nitric de tip II (iNOS- inducible nitric oxide synthetases , sintetaza oxidului nitric inductibilă). Rezultatul acestei activări enzimatice este creşterea de oxid nitric şi citokine inflamatorii (interleukina1 şi TNF-alfa), ceea ce determină disfuncţii ale celulelor beta-pancreatice şi apoptoza acestora.În plus, există studii recente care susţin ipoteza că nivelurile crescute de AGL induc formarea depozitelor extracelulare de amiloid.La pacienţii cu DZ tip 2 s-a evidenţiat o scădere a numărului de transportori de glucoză GLUT 2 (implicaţi în transportul glucozei în celulele beta-pancreatice). Scăderea numărului de transportori explică deficitul răspunsului insulinosecretor la creşterea bruscă a glicemiei plasmatice, precum şi episoadele de hipoglicemie întâlnite la pacienţii cu prediabet sau cu diabet zaharat incipient. Odată cu scăderea glicemiei, glucoza ar trebui să părăsească celula beta-pancreatică dar, datorită numărului scăzut de transportori, acest lucru nu se întâmplă suficient de rapid. Glucoza existentă în celula beta-pancreatică se metabolizează în continuare pe calea glicolizei ceea ce stimulează în continuare insulinosecreţia.Un alt mecanism implicat în disfuncţia secretorie a celulelor beta- pancreatice este deficitul de incretine (GIP, GLP-1) sau rezistenţa celulelor beta-pancreatice la efectul incretinelor. La pacienţii cu DZ tip 2 a fost demonstrat un răspuns mai redus la administrarea orală de glucoză, comparativ cu administrarea intravenoasă.Deficitul de secreţie a celulelor beta-pancreatice, precum şi gradul de insulinorezistenţă sunt diferite pentru fiecare pacient, aceste tulburări influenţând severitatea hiperglicemiei a jeun şi a celei postprandiale în mod particular pentru fiecare caz în parte.

28

Deoarece tulburările metabolice caracteristice DZ tip 2 apar progresiv, asimptomatic, această afecţiune poate evolua mulţi ani, de cele mai multe ori pacientul fiind diagnosticat ca urmare a apariţiei unei complicaţii. Terapia în DZ tip 2 are drept scop menţinerea unui echilibru metabolic cât mai apropiat de normal pentru a preveni apariţia sau pentru a încetini evoluţia complicaţiilor micro şi macrovasculare caracteristice.Tratamentul DZ tip 2 depinde de severitatea disfuncţiei secretorii insulinice şi a insulinorezistenţei şi poate fi reprezentat de un anumit regim alimentar, asociat sau nu cu medicaţie antidiabetică orală, iar în cazurile cu disfuncţie secretorie severă chiar şi insulinoterapie. Deoarece iniţierea insulinoterapiei este necesară pentru un control metabolic mai bun, pacienţii pot fi consideraţi insulinonecesitanţi, spre deosebire de pacienţii cu DZ tip 1, insulinodependenţi, la care administrarea de insulină este necesară pentru oprirea unei evoluţii accelerate a bolii spre deces.Complicaţiile diabetului zaharatA. Complicaţii acute

1. Cetoacidoza diabetică şi coma cetoacidotică2. Coma diabetică hiperosmolară, hiperglicemică, noncetoacidotică

B. Complicaţii croniceI. Complicaţii microvasculare (microangiopatia diabetică)

1. retinopatia diabetică (poate evolua spre orbire)2. nefropatia diabetică (poate evolua spre diferite stadii de IRC)3. neuropatia diabetică

II. Complicaţii macrovasculare (macroangiopatia diabetică) se datorează unei forme accelerate de ateroscleroză care creşte riscul de apariţie pentru infarct miocardic acut, accident vascular cerebral sau arteriopatie la nivelul membrelor inferioare, cu gangrenă şi necesitatea amputaţiei).

A. Complicaţii acute ale DZ1. Cetoacidoza diabetică şi coma cetoacidoticăCetoacidoza diabetică este o acidoză metabolică determinată de:- supraproducţia de corpi cetonici (CC)

- hipoinsulinismul duce la intensificarea lipolizei periferice prin activarea lipazei hormonosensibile, cu mobilizare crescută a AGL;

- metabolizarea hepatică a AGL este orientată preferenţial pe caleaβ-oxidării, cu apariţia unor cantităţi crescute de acetil-CoA din care se formează CC (celelalte căi de metabolizare a acetil-CoA sunt insulinodependente);- incapacitatea organismului de metabolizare şi eliminare urinară a excesului de CC rezultaţi din supraproducţia hepatică.

29

Cauza cetoacidozei diabetice este deficitul sever de insulină, relativ (hiperproducţia de hormoni antagonişti insulinei) sau absolut (cetoacidoza diabetică inaugurală sau întreruperea insulinoterapiei). Concentraţia plasmatică normală a CC este de aproximativ 1mEq/l. În cetoacidoza diabetică aceasta depăşeşte 5mEq/l (poate ajunge până la 15-20mEq/l). Coma diabetică cetoacidotică se defineşte prin scăderea pH-ului sanguin sub 7,20 şi/sau scăderea bicarbonatului plasmatic sub 10 mEq/l, cu hiperglicemie necorelată cu severitatea acidozei. Cetoacidoza diabetică este o urgenţă metabolică ce poate duce la decesul pacientului. Aceasta poate fi declanşată de factori care accentuează deficitul insulinic:- întreruperea tratamentului cu insulină;- boli infecţioase acute;- infarct acut de miocard;- accidente vasculare cerebrale;- sarcină;- stres etc.Acest tip de acidoză poate apărea chiar la debutul DZ de tip 1 (cetoacidoză diabetică “inaugurală”);În DZ, cetoacidoza metabolică este iniţial compensată, astfel încât, pH-ul plasmatic se menţine în limite normale prin intervenţia mecanismelor de tip compensator:- activitatea sistemelor tampon celulare şi extracelulare (ex: sistemul tampon bicarbonat/acid carbonic); - activitatea rinichiului, prin care se elimină cantităţi crescute de valenţe acide şi se reabsorb cantităţi importante de bicarbonat; într-o deshidratare severă (poate fi prezentă la pacienţi cu DZ), gradul de compensare renală este redus datorită scăderii presiunii de perfuzie renală (filtrarea glomerulară şi reabsorbţia tubulară scad);- activitatea aparatului respirator; creşterea concentraţiei plasmatice a ionilor de hidrogen stimulează chemoreceptorii de la nivelul centrilor respiratori bulbari, cu polipnee (creşterea frecvenţei şi amplitudinii mişcărilor respiratorii) şi hiperventilaţie alveolară. În condiţii de cetoacidoză, se elimină o cantitate crescută de bioxid de carbon (acid potenţial, care împreună cu apa formează acid carbonic). Apare respiraţia acidotică (Kussmaul) cu miros de acetonă (corp cetonic volatil, eliminat respirator). Când mecanismele de tip compensator sunt depăşite, în condiţiile unei producţii permanent crescută de CC, apare cetoacidoza diabetică decompensată, cu scăderea pH-ului sanguin. Efectele negative ale acesteia, care pot explica apariţia comei diabetice cetoacidotice, sau chiar decesul pacientului, sunt:1) scăderea tonusului vascular (acidoza scade afinitatea proteinelor contractile pentru calciu) determină hipotensiune arterială şi stază sanguină în circulaţia periferică (acidoza induce vasodilataţie), cu scăderea întoarcerii venoase, a umplerii ventriculare şi scăderea

30

debitului cardiac; scăderea debitului cardiac determină hipoperfuzie tisulară generalizată, inclusiv la nivel cerebral; 2) scăderea contractilităţii miocardice contribuie la scăderea debitului cardiac (alături de deshidratare, scăderea întoarcerii venoase şi modificările potasiului); 3) inhibiţia unor sisteme enzimatice determină grave tulburări metabolice celulare, inclusiv la nivel cerebral, amplificate de deshidratare (apa este mediul de reacţie al proceselor biochimice); 4) inhibiţia pompelor de Na/K, inclusiv la nivel cerebral, tulbură procesele electrofiziologice; Na extracelular pătrunde în celule, iar K intracelular iese din celule; hiponatremia şi hiperpotasemia determină grave tulburări de ritm ce duc la scăderea debitului cardiac.Ca urmare a acestor efecte, cetoacidoza diabetică decompensată determină afectarea severă a funcţiilor cerebrale, cu pierderea stării de conştienţă şi instalarea comei cetoacidotice. Dispariţia senzaţiei de sete duce la accentuarea deshidratării globale, până la şoc hipovolemic, ce accentuează tulburările fizopatologice.

2. Coma diabetică hiperosmolară, hiperglicemică, noncetoacidoticăComa diabetică hiperosmolară, hiperglicemică, noncetoacidotică se defineşte prin absenţa cetoacidozei, în condiţii de hiperosmolaritate plasmatică exclusiv hiperglicemică sau mixtă (hiperglicemică şi hipernatremică). Criterii de diagnostic:- hiperosmolaritate plasmatică peste 350 mOsm/l;- hiperglicemie peste 600 mg/dl; - pH plasmatic peste 7,25; HCO3- peste 15 mEq/l;- deshidratare masivă;- absenţa cetozei.Acest tip de comă apare la un pacient cu DZ tip 2 incorect tratat, cu semne de ateroscleroză. Ateroscleroza cerebrală explică alterarea osmoreglării, cu instalarea toleranţei crescute pentru hiperosmolaritate (absenţa senzaţiei de sete). Pe acest fond, pot acţiona factorii declanşatori ai comei (factori care accentuează deshidratarea hipertonă realizată prin pierderi de lichide hipotone). Deshidratarea duce la hiperosmolaritate plasmatică, hiperglicemică şi hipernatremică (peste 350 mOsm/l). Factori care pot accentua tendinţa la deshidratare sunt:- boli febrile; - infarct miocardic acut şi accidente vasculare cerebrale;- medicamente cu acţiune hiperglicemiantă;- nerespectarea regimului hipoglucidic. În DZ tip 2, insulinemia plasmatică, suficientă pentru inhibiţia cetogenezei, este insuficientă pentru prevenirea hiperglicemiei (este inhibată utilizarea periferică a glucozei datorită modificărilor hemodinamice periferice, ca efect al hiperosmolarităţii şi

31

deshidratării). Astfel, poate fi explicată absenţa cetoacidozei în coma diabetică hiperosmolară din DZ tip 2. În coma diabetică hiperosmolară fără cetoacidoză poate apărea o acidoză metabolică prin hiperproducţie de acid lactic (hipovolemia, rezultat al deshidratării, explică hipoperfuzia şi hipoxia tisulară), în condiţiile scăderii eliminării renale de acid lactic (insuficienţă renală funcţională prin scăderea irigaţiei renale datorită hipovolemiei). Alături de deshidratarea severă, acidoza lactică severă determină suferinţă metabolică cerebrală, în special prin inhibiţia sistemelor enzimatice neuronale şi poate contribui la instalarea comei.

B. Complicaţii cronice ale DZI. Complicaţii microvasculare (microangiopatia diabetică)1. Retinopatia diabeticăRetinopatia diabetică este principala cauză de orbire în ţările dezvoltate. Retinopatia are o evoluţie progresivă şi gravitatea acesteia depinde de mărimea intervalului de timp măsurat de la debutul bolii, de existenţa unui slab control metabolic al DZ, precum şi de instalarea hipertensiunii arteriale.După 15 ani de evoluţie a DZ tip 1, retinopatia este prezentă la 100% dintre pacienţi, iar la pacienţii cu DZ tip 2 aceasta se constată la 2/3 dintre pacienţi. În schimb, dată fiind evoluţia uneori insidioasă a DZ tip 2, retinopatia poate fi prezentă la aceşti pacienţi încă din momentul diagnosticării bolii.Din punct de vedere morfologic, retinopatia prezintă următoarele stadii evolutive:- retinopatia simplă caracterizată prin prezenţa de microanevrisme ale capilarelor, microhemoragii şi exsudate;- retinopatie simplă cu maculopatie în care se constată edem macular;- retinopatie preproliferativă caracterizată prin prezenţa de microtromboze vasculare şi hemoragii importante la nivelul corpului vitros;- retinopatia proliferativă caracterizată prin apariţia vaselor de neogeneză la nivel retininian, hemoragii importante, precum şi prin existenţa de sechele ale vechilor hemoragii (proliferare fibroasă extinsă), cu apariţia riscului crescut pentru dezilipirea de retină.Din punct de vedere histopatologic, retinopatia, în diverse stadii evolutive, se caracterizează prin:- pierderea pericitelor (celule mezenchimale de la nivelul vaselor mici);- microanevrisme care se pot constitui ca puncte de plecare pentru apariţia hemoragiilor şi constituirea edemului;- îngroşarea membranei bazale capilare;- neovascularizaţia implicată în pierderea vederii;- hemoragii;- edem;

32

- tromboze.Pericitele sunt celule periendoteliale (la nivel retinian, raportul pericite /celule endoteliale este 1:1) cu multiple roluri în homeostazia microvasculară:- inhibă proliferarea celulelor endoteliale;- sunt celule cu funcţie contractilă, cu rol în reglarea permeabilităţii joncţiunii interendoteliale ;- secretă componente ale matricei extracelulare (colagen I, laminină).Pierderea vederii în retinopatia non-prolifertivă se datorează :- edemului macular, cu apariţia disfuncţiei fotoreceptorilor de la nivelul centrului

macular şi foveei; edemul macular apare ca urmare a creşterii permebilităţii vasculare;- trombozelor capilare, cu apariţia ischemiei maculare.Pierederea vederii în retinopatia proliferativă se datorează:- hemoragiilor la nivelul corpului vitros apărute ca urmare a neovascularizaţiei;- dezlipirii de retină ca urmare a tracţiunilor fibrovasculare apărute în urma schelelor

hemoragice şi neovascularizaţiei.

2. Nefropatia diabeticăNefropatia diabetică este cea mai frecventă cauza de insuficienţă renală cronică (IRC) în stadiu terminal care necesită hemodializă sau transplant renal pentru supravieţuire.Nefropatia diabetică este caracterizată prin scăderea progresivă a ratei de filatrare glomerulară şi gravitatea acesteia depinde de valoarea intervalului de timp măsurat de la debutul bolii, de existenţa unui slab control metabolic al DZ, precum şi de instalarea hipertensiunii arteriale (HTA).În stadiile incipiente, nefropatia diabetică se poate manifesta ca microalbuminurie (30-300 mg de albumină în urina din 24 de ore). Microalbuminuria evoluează în timp spre macroalbuminurie (peste 300 mg de albumină în urina din 24 de ore).Din punct de vedere histopatologic, nefropatia diabetică se caracterizează prin:- îngroşarea membranei bazale glomerulare;- proliferare mezangială prin expansiunea matricei extracelulare (colagen IV şi VI, laminină, fibronectină), precum şi prin proliferarea celulelor mezangiale.Pe măsură ce boala evoluează, tot mai mulţi glomeruli se sclerozează, iar glomerulii rămaşi intacţi se hipertrofiază şi devin hiperfiltranţi (teoria Brenner). Hiperfiltrarea modifică homeostazia hemodinamică intraglomerulară prin creşterea presiunii intraglomerulare. Aceste modificări hemodinamice de la nivelul glomerulilor intacţi generează distrucţii celulare şi accelerează evoluţia glomerulosclerozei.

3. Neuropatia diabeticăAceastă afecţiune se prezintă sub mai multe forme clinice:

* neuropatie senzitivă;* neuropatie motorie;

33

* neuropatie vegetativă, ce poate fi exprimată prin:- tahicardie;- hiperperistaltism gastrointestinal (vărsături şi diaree);- atonie intestinală (constipaţie);- atonia vezicii urinare (retenţie de urină);- tulburări de dinamică sexuală (impotenţă).

Cel mai frecvent, neuropatia diabetică se prezintă ca polineuropatie difuză progresivă, cu reducerea sensibilităţii, ceea ce creşte riscul apariţiei ulceraţiilor la nivelul membrelor inferioare. Ulceraţiile reprezintă stadiul premergător instalării gangrenei membrului inferior, neuropatia diabetică fiind responsabilă pentru 50-75% din amputările nontraumatice efectuate la pacienţii cu DZ.Funcţia celulelor nervoase este dependentă de fluxul vascular normal, dar şi fluxul vascular este dependent de funcţia normală a celulelor nervoase.

Patogenia complicaţiilor microvasculare în diabetul zaharatPatogeneza complicaţiilor microvasculare în diabetul zaharat are la bază prezenţa următoarelor modificări:

- hiperglicemia;- dislipidemia;- insulinorezistenţa;- hipertensiunea arterială.

Complicaţiile cronice ale DZ pot fi prevenite dacă se corectează cauza lor esenţială, hiperglicemia. Menţinerea unei glicemii normale previne apariţia complicaţiilor cronice ale DZ şi încetineşte evoluţia celor care au apărut.Efectele negative ale hiperglicemiei cronice din DZ pot fi explicate prin teoria glucotoxicităţii. Conform acestei teorii, complicaţiile cronice ale DZ sunt consecinţa hiperglicemiei persistente. Există unele argumente în sprijinul acestei teorii:- leziunile vasculare din DZ au o gravitate direct proporţională cu nivelul şi durata hiperglicemiei;- leziunile degenerative cronice specifice apar în diabetul spontan dar şi în DZ indus prin pancreatectomie totală sau în DZ experimental;- transplantul unui rinichi normal la un pacient cu DZ şi hiperglicemie persistentă este urmat de apariţia nefropatiei diabetice (dacă glicemia este menţinută în limite normale, acest fenomen nu apare); - transplantul unui rinichi cu nefropatie diabetică la un primitor fără DZ este urmat de un grad de remisiune a leziunilor caracteristice DZ; - leziunile specifice DZ nu apar în absenţa hiperglicemiei.Creşterea nivelului plasmatic al AG (dislipidemia) induce stres oxidativ la nivelul celulelor endoteliale, celulelor musculare netede vasculare şi activează proteinkinaza C.

34

Insulinorezistenţa periferică determină hiperglicemie, creşterea nivelului plasmatic al AG, creşterea nivelului plasmatic de adipokine cu rol de citokine proinflamatorii (TNF-alfa, IL-6). Citokinele sunt implicate în apariţia apoptozei şi aterogenezei.Toate aceste modificări (hiperglicemie, dislipidemie, insulinorezistenţă, hipertensiune) conduc independent spre creşterea producţiei de specii reactive de oxigen, deci stres oxidativ. Creşterea producţiei speciilor reactive de oxigen determină disfuncţie endotelială.Celulele endoteliale reprezintă suprafaţa internă a tuturor vaselor de sânge. Funcţiile celulelor endoteliale sunt:- controlul volumului de fluid şi al electroliţilor de la nivel intra şi extravascular (formarea unei bariere cu permebilitate selectivă între spaţiul intra şi extravascular);- rol în menţinerea unei hemostaze normale;- rol în menţinerea unui tonus vascular adecvat condiţiilor hemodinamice locale;- rol în controlul traficului leucocitar între spaţiul intra şi extravascular.Complicaţiile microvasculare sunt caracterizate de disfuncţie endotelială, angiogeneza şi proliferare în exces a matricei extracelulare (îngroşarea membranei bazale capilare) ceea ce conduce la afectare tisulară prin ischemie (necroză), hemoragie şi apoptoză.

Rolul hiperglicemieiHiperglicemia este un factor patogenic esenţial în apariţia leziunilor cronice diabetice. Glucoza nu este un metabolit toxic. Efectele nocive ale hiperglicemiei se exercită prin “forţarea” unor căi metabolice anormale ce explică apariţia leziunilor cronice în DZ. Hiperglicemia induce:1. stresul oxidativ la nivelul celulelor endoteliale şi celulelor musculare netede vasculare;2. metabolizarea în exces a glucozei pe calea poliol;3. formarea produşilor finali de glicozilare avansată, AGE (advanced glycation end-products);4. metabolizarea în exces a glucozei pe calea hexozaminelor;5. formarea în exces a diacilglicerolului, ceea ce determină activarea proteinkinazei C 1) Stres-ul oxidativ În cursul proceselor metabolice normale apar compuşi oxidanţi foarte reactivi numiţi radicali oxizi (oxigen atomic, apă oxigenată, radical hidroxid). Sistemul oxidativ implicat în procesul de îmbătrânire este implicat şi în apariţia complicaţiilor cronice ale DZ, aceste procese având numeroase elemente comune. Hiperglicemia şi dislipidemia favorizează la nivel endotelial instalarea stresului oxidativ.Celulele endoteliale şi celulele musculare netede vasculare nu sunt dependente de insulină pentru preluarea glucozei din circulaţie. În plus, la nivelul acestor celule nu este posibil fenomenul de down-regulation al transportorilor de glucoză, astfel încât, hiperglicemia din DZ conduce la creşterea concentraţiei de glucoză la nivel intracelular.

35

Creşterea concentraţiei de glucoză duce la creşterea nivelului de acetil-coA la nivel intracelular, rezultat prin glicoliză. Acetil-coA pătrunde în ciclul Krebs care în condiţii normale produce NADH şi FADH2, donori de electroni implicaţi în sinteza de ATP. Acetil-coA în exces generează o cantitate mare de izo-citrat. Se activează NAD-dependent-izocitrat-dehidrogenaza cu formarea unei cantităţi mari de NADH la nivel mitocondrial. NADH în exces nu poate fi consumat pentru sinteza de ATP ceea ce duce la creşterea gradientului protonic la nivel mitocondrial, cu generarea unei cantităţi mari de anioni superoxid (O2

-).Creşterea acizilor graşi la nivel celular (datorită creşterii nivelului plasmatic al AG în DZ) determină creşterea nivelului intracelular de acetil-coA, ca urmare a beta-oxidării AG.Ca efect al producerii în exces a speciilor reactive de oxigen se produce un dezechilibru între producţia crescută a acestora (H2O2, O2

-, HOCl, NO etc.) şi mecanismele de protecţie, cu apariţia stresului oxidativ la nivel endotelial. Mecanismele de protecţie sunt controlate de activitatea enzimelor superoxid-dismutaza, catalaza şi glutation-peroxidaza.# Anionul superoxid activează proteinkinaza C (PKC) şi NF-kB (Nuclear Factor-kappa B) ceea ce stimulează activitatea enzimei NADPH-oxidaza (nicotinamide adenine dinucleotide phosphate-oxidase). Activarea acestei enzime duce la sinteza de specii reactive de oxigen (ROS, reactive oxigen species), accentuând, astfel, stresul oxidativ.NF-kB este un factor transcripţional nuclear ce controlează numeroase gene implicate în proliferare celulară, inflamaţie, funcţie imună. În plus, activarea NF-kB şi PKC duce la activarea sintetazei oxidului nitric de tip II (sintetaza inductibilă) cu creşterea producţiei de anion superoxid, scăderea sintezei de NO (nitric oxide, oxid nitric) şi apariţia disfuncţiei endoteliale. În condiţii de stres oxidativ, oxidul nitric împreună cu anionul superoxid generează peroxinitrit (specie reactivă de oxigen). # Peroxinitritul afectează structura normală a ADN-ului celular, cu activarea enzimei poli-ADP-ribozo-polimeraza care inhibă glicoliza, ceea ce are ca efect reducerea ratei de formare a ATP celular şi agravarea stresului oxidativ prin creşterea disponibilităţii de NADH şi FADH2.

Prin disfuncţie endotelială se înţelege scăderea sintezei de NO de către celula endotelială.În condiţii normale, NO este sintetizat de către celula endotelială ca urmare a acţiunii enzimei NO-sintetaza constitutivă şi are următoarele roluri:- vasodilataţie;- antiinflamator prin

- inhibarea NF-kB;- reducerea expresiei citokinelor proinflamatorii;

36

- reducerea expresiei MCP-1 (Monocyte chemoattractant protein- 1) şi MCSF (Macrophage colony-stimulating factor);- antitrombotic;- inhibarea proliferării celulelor endoteliale (prin inhibarea NF-kB).Sub acţiunea speciilor reactive de oxigen se activează PKC şi NF-kB care stimulează expresia NO-sintetazei inductibile şi inhibă NO-sintetaza constitutivă. NO-sintetaza inductibilă produce cantităţi mari de anion superoxid şi cantităţi reduse de NO. În plus, reacţia între anionul superoxid şi NO (reacţie în mod fiziologic limitată) este favorizată cu producerea de peroxinitrit, specie reactivă de oxigen puternic citotoxică.Activarea excesivă a NF-kB indusă de stresul oxidativ stimulează angiogeneza prin inducerea sintezei de VEGF (Vascular endothelial growth factor) principalul factor de creştere stimulator al proliferării endoteliale. VEGF creşte permeabilitatea endotelială. Speciile reactive de oxigen determină oxidarea lipidelor şi proteinelor, cu apariţia de compuşi care activează proteinkinaza C. PKC activată induce sinteza factorilor de creştere VEGF, PDGF (Platelet-derived growth factor), TGF-beta (Transforming growth factor-beta). Sub acţiunea factorilor de creştere, celulele musculare netede vasculare proliferează şi sintetizează elementele matricei extracelulare (colagen, proteoglicani etc.). În plus, TGF-beta şi PDGF stimulează expresia ARNmesager al VEGF.Celulele endoteliale disfuncţionale sintetizează citokine pro-inflamatorii, IL-1, TNF-alfa (tumor necrosis factor-alpha), care pot induce apoptoza celulară prin supraactivare NF-kB şi a Fas (::::::::::). Citokinele proinflamatorii stimulează sinteza de factori de creştere şi induc exprimarea la nivelul celulelor endoteliale de molecule de adeziune (VCAM- vascular cell adhesion molecule, ICAM-intercellular adhesion molecule) pentru leucocite, limfocite, monocite, cu apariţia inflamaţiei şi aterogenezei.Datorită stresului oxidativ se produc distrucţii celulare. Ca urmare a distrucţiei celulare, se eliberează molecule cu rol în inducerea inflamaţiei şi factori de creştere, precum bFGF (basic fibroblast growth factor), implicaţi în angiogeneză.Deci, stresul oxidativ indus de hiperglicemie şi de creşterea nivelului plasmatic al AGL are drept consecinţe:- disfuncţie endotelială (scăderea cantităţii de NO) prin stimulare NF-kB şi PKC cu vasoconstricţie, creşterea permeabilităţii endoteliale (edem interstiţial), creşterea adeziunii intercelulare (inflamaţie, aterogeneză, tromboze), sinteză de citokine pro-inflamatorii ;- angiogeneză prin stimularea sintezei factorilor de creştere (VEGF) ;- proliferare a matricei extracelulare (îngroşarea membranei bazale) prin stimularea sintezei factorilor de creştere (TGF-beta, PDGF, VEGF);- distrucţii celulare prin afectarea ADN-ului celular de către speciile reactive de oxigen, prin inducerea apoptozei datorită sintezei în exces de citokine proinflamatorii şi modificării expresiei NF-kB.

37

2) Metabolizarea în exces a glucozei pe calea poliolÎn condiţii normale, metabolizarea glucozei pe această cale metabolică insulino-independentă reprezintă doar un mic procent din totalul de glucoză metabolizată, deoarece, enzima reglatoare a acestei căi, aldozo-reductaza, are o afinitate redusă pentru glucoză. Aldozo-reductaza are rolul fiziologic de a reduce aldehidele toxice (rezultate din acţiunea speciilor reactive de oxigen asupra lipidelor) la alcooli inactivi.În condiţii de hiperglicemie, creşterea nivelului intracelular al glucozei determină creşterea metabolizării în calea poliol. Glucoza, sub acţiunea aldozo-reductazei, se transformă în sorbitol care este apoi oxidat, sub acţiunea sorbitol-dehidrogenazei şi transformat în fructoză.

Datorită acivităţii acestei căi metabolice, creşte raportul intracitoplasmatic NADH/NAD ceea ce are ca efect inhibarea activităţii enzimei gliceraldehid-3-fosfat-dehidrogenaza, cu creşterea concentraţiei de triozo-fosfat. Concentraţii crescute ale triozo-fosfatului duc la formarea în exces de metilglioxal şi diacil-glicerol.Metilglioxalul este un precursor al produşilor de glicozilare avansată.

38

GLUCOZA

SORBITOL

FRUCTOZĂ

Aldozo-reductaza

Sorbitol-dehidrogenaza

NADPH

NADP

NAD

NADH

Glucoza

Fructozo – 6 – fosfat

Glucozo - 6 - fosfat

Gliceraldehid-3-Fosfat

Metilglioxal

Produşi de glicozilare avansată

Diacil-glicerolul activează protein-kinaza C care la rândul ei activează NADPH-oxidaza generând stres oxidativ la nivelul celulelor endoteliale şi celulelor musculare netede vasculare.În plus, această cale de metabolizare consumă cofactorul NADPH, cofactor necesar refacerii de glutation-redus. Scăderea concentraţiei de glutation-redus exacerbează stresul oxidativ intracelular prin scăderea activităţii glutation-peroxidază.

O altă ipoteză a contribuţiei căii poliol la dezvoltarea complicaţiilor cronice în diabet este aceea a stresului osmotic indus de acumularea intracelulară de sorbitol, substanţă care nu difuzează prin membrana celulară. Totuşi, această ipoteză s-a putut confirma doar pentru apariţia cataractei, ca urmare a acumulării de sorbitol la nivelul cristalinului. În celelalte tipuri de ţesut (vascular, neuronal), cantitatea de sorbitol evidenţiată este insuficientă pentru inducerea stresului osmotic.Legătura între calea poliol şi fenomenul glicării proteinelor este evidenţiată în glicarea colagenului, dar şi a altor proteine, de către fructoza generată din sorbitol. Rata glicării cu fructoză este de 7-8 ori mai rapidă decât cea a glicării cu glucoză.

3) Formarea produşilor finali de glicozilare avansată, AGE (advanced glycation end-products)Adiţia hexozelor (glucoză, fructoză) la proteine (glicarea proteinelor) are loc proporţional cu nivelul hiperglicemiei şi cu durata acesteia. Reacţia iniţială este reversibilă. În primele ore (până la 4 săptămâni) de hiperglicemie se formeză produşii de glicare precoce, produşi reversibili, numiţi baze Schiff şi produşi Amadori.

39

Glutation oxidat

Glutation redus

Glutation-reductaza

NADPH

NADP

Glutation oxidat

2 Glutation redus

Glutation-peroxidaza

H2O2

2 H2O

Bazele Schiff se formează prin legarea glucozei (dar şi a fructozei) la nivelul extremităţilor NH2-terminale (în special la nivelul lizinei) din structura lanţurilor peptidice. Dacă hiperglicemia persistă, bazele Schiff se transformă în produşi Amadori, compuşi mai stabili dar încă reversibili.Produşii de glicare precoce nu se acumulează în ţesuturi, iar dacă hiperglicemia este corectată nivelul lor revine la normal.În timp, ca urmare a persistenţei hiperglicemiei, se formează produşi stabili (reacţie ireversibilă) numiţi produşi finali de glicare avansată, AGE (advanced glycation end-products). Unii dintre aceşti produşi sunt rezultatul unor reacţii care implică şi participarea speciilor reactive de oxigen şi, de aceea, se numesc produşi de glicoxidare.Corectare hiperglicemiei nu corectează şi nivelul acestor compuşi care se acumulează intratisular. Nivelul intracelular crescut de glucoză duce la formarea AGE prin următoarele mecanisme:- auto-oxidarea produşilor Amadori, cu formarea de 3-deoxiglucozona;- auto-oxidarea glucozei, cu formarea de glioxal;- formarea de metil-glioxal din gliceraldehid-3-fosfat, rezultat în urma glicolizei.3-Deoxiglucozona, glioxalul şi metil-glioxalul sunt produşi dicarbonilici care pot interacţiona cu grupările amino ale proteinelor, generând, astfel, AGE.# Efectul intracelular al AGECreşterea concentraţiei intracelulare de AGE alterează funcţiile celulare prin modificarea complexelor proteice transcripţionale şi implicit prin alterarea expresiei genice.Există receptori pentru produşii de glicozilare avansată la nivelul celulelor endoteliale şi celulelor musculare netede vasculare.Legarea produşilor de glicozilare avansată la receptorii de la nivelul celulelor endoteliale şi celulelor mueculare netede vasculare induce:- activarea NF-kB şi a PKC, cu generarea stresului oxidativ;- activarea PKC cu creşterea sintezei de factori de creştere (VEGF, PDGF, TGF-beta), molecule de adeziune intercelulară (VACM, ICAM) şi citokine proinflamatorii.Macrofagele prezintă receptori pentru AGE. Legarea AGE la nivelul receptorilor specifici stimulează expresia citokinelor proinflamatorii (IL1, TNF alfa), endotelinei-1, a factorilor de creştere (TGF-beta, IGF1 – insulin growth factor, MCSF) şi factorului tisular (cu rol în activarea coagulării). # Efectul extracelular al produşilor de glicozilare avansată

* Modificarea glicoxidativă a colagenului vascular duce la scăderea solubilităţii acestuia şi la stimularea formării reţelei de colagen (colagenul glicat este mai rezistent la acţiunea colagenazelor). În aceste condiţii, peretele vascular devine mai rigid, cu apariţia HTA şi a turbulenţelor în fluxul sanguin. Aceste forţe mecanice accentuează microleziunile endoteliale şi contribuie la formarea plăcilor de aterom.

40

Glicozilarea neenzimatică a colagenului de tip I determină scăderea elasticităţii vasculare şi creşterea permeabilităţii peretelui vascular.Glicozilarea neenzimatică a colagenului de tip IV afectează structura normală a membranei bazale cu afectare legăturii între colagen şi proteoglicanul heparansulfat, cu creşterea permeabilităţii peretelui vascular (în nefropatia diabetică această modificare se materializează ca albuminurie). * Toate proteinele organismului (structurale sau circulante) pot fi glicate şi modificate din punct de vedere structural şi funcţional. Glicarea proteinelor plasmatice favorizează trecerea lor în spaţiul extravascular (factor de edem) sau în urina primară (proteinurie).* Glicozilarea hemoglobineiÎn clinică, pentru aprecierea controlului glicemic din ultimele 3 luni la pacienţii cu DZ, se foloseşte dozarea hemoglobinei glicozilate. Dacă pe perioada celor aproximativ 120 de zile de viaţă a eritrocitului, acesta este expus la hiperglicemie, glucoza şi hemoglobina se leagă covalent formând un produs Amadori denumit hemoglobină glicozilată (HbA1c). Odată glicozilată, hemoglobina rămâne în această formă până la sfârşitul vieţii eritrocitului. Nivelul de HbA1c reflectă glicemia medie la care eritrocitul a fost expus pe perioada vieţii sale. De aceea, nivelul de HbA1c este proprţional cu glicemia medie a pacientului într-o perioadă anterioară cuprinsă între 4 săptămâni până la maximum 3 luni.La un pacient cu DZ, nivelul de produşi Amadori (hemoglobină glicozilată) la un moment dat nu se corelează cu prezenţa sau severitatea unor eventuale complicaţii vasculare, dar persistenţa în timp a unor niveluri crescute de hemoglobină glicozilată sugerează un control metabolic insficient, cu posbilitatea apariţiei complicaţiilor vasculare prin acumularea intra- şi extracelulară a AGE.Glicozilarea hemoglobinei duce la creşterea afinităţii acesteia pentru oxigen, cu instalarea unui grad de hipoxie (O2 plasmatic este cedat mai greu ţesuturilor) care activează glicoliza anaerobă în ţesuturi insulino-independente, cu creşterea producţiei de acid lactic. Creşterea afinităţii hemoglobinei pentru oxigen apare şi datorită scăderii 2,3-difosfogliceratului eritrocitar, ca urmare a scăderii glicolizei eritrocitare în condiţiile deficitului de insulină.

Acidul lactic determină vasodilataţie şi creşterea permeabilităţii capilare, cu încetinirea fluxului sanguin şi extravazarea plasmei. Creşterea vâscozităţii sanguine reduce şi mai mult viteza de circulaţie în capilare, cu stază şi accentuarea hipoxiei tisulare. De asemenea, creşterea vâscozităţii sanguine favorizează agregabilitatea plachetară (amplificată şi de leziunile endoteliale, inclusiv cele hipoxice), cu formare de microtrombi şi posibilitatea apariţiei de necroze în diverse organe.* Glicozilarea proteoglicanilor, cu formarea de glucozaminoglicani, are un rol important în apariţia complicaţiilor cronice în DZ. Proteoglicanii (vezi şi « Ateroscleroza ») sunt

41

componente ale structurilor vasculare, nervoase şi colagenice sintetizate (cu participarea glucozei) pe cale enzimatică. Biosinteza acestora depinde de nivelul glicemiei. Proteoglicani sunt purtători de sarcini electrice negative. Modificarea apărută în “structura electrică” tisulară şi endotelială are efecte negative asupra fenomenelor de atracţie / respingere dintre molecule. La nivelul glomerulului renal, această leziune electrică membranară poate reprezenta substratul funcţional al albuminuriei. * Glicozilarea proteinelor care conţin acid sialic determină scăderea încărcăturii electronegative la nivel endotelial, cu următoarele consecinţe:- scade fenomenul de respingere a albuminelor plasmatice electronegative (proteinurie);- creşte adezivitatea plachetară şi a factorilor de coagulare plasmatici la nivelul endoteliilor. * Glicozilarea colagenului, precum şi a altor molecule proteice, poate avea loc:- la nivelul pielii (piele îngroşată şi cu leziuni trofice);- la nivelul gingiilor (parodontopatia diabetică); - la nivelul muşchilor şi tendoanelor (scade mobilitatea articulară şi capacitatea de efort) - la nivelul cordului (cardiomiopatia diabetică).Glicozilarea proteinelor poate contribui la apariţia neuropatiei diabetice, cataractei, hepatopatiei dismetabolice etc.

4) Metabolizarea în exces a glucozei pe calea hexozaminelorCreşterea glucozei intracelulare activează şi calea hexozaminelor. UDP-N-acetil-glucozamina modifică expresia factorului transcripţional Sp1, ceea ce conduce la creşterea expresiei ARN mesager al PAI-1 (plasminogen activator inhibitor-1) şi TGF-beta.În plus, activarea acestei căi metabolice are un efect de accentuare a insulinorezistenţei periferice, prin reducerea translocării GLUT4. 5) Formarea în exces de diacilglicerol, cu activarea proteinkinazei C PKC este activată de:- creşterea de diacil glicerol ca urmare a creşterii cantităţii de glucoză intracelulară (în celula endotelială şi celulele musculare netede vasculare) ;- producţia în exces de AGE ;- stresul oxidativ indus de hiperglicemie şi creşterea AGL.

42

PKC are următoarele roluri:- stimulează sinteza de endotelină 1 şi inhibă activitatea NO- sintetazei constitutive, cu scăderea sintezei de NO; ca urmare a creşterii endotelinei 1, în DZ apar fenomene de vasoconstricţie, fenomene trombotice, proinflamatorii şi de proliferare celulară, (în condiţii normale, aceste fenomene sunt inhibate de NO);- stimulează NADPH-oxidaza şi NO-sintetaza inductibilă, cu generarea în exces a speciilor reactive de oxigen şi apariţia disfuncţiei endoteliale;- stimulează sinteza de factori de creştere (TGF-beta, PDGF) cu rol în proliferarea celulelor musculare netede vasculare şi sinteza componentelor matricei extracelulare (îngroşarea membranei bazale capilare);- stimulează sinteza de VEGF, principalul stimulator al angiogenezei şi al creşterii permeabilităţii endoteliale;- stimulează expresia PAI-1 (plasminogen activator inhibitor-1) principalul inhibitor al fibrinolizei, ceea ce induce o stare de hipercoagulabilitate, cu creşterea trombozelor vasculare;- stimulează expresia de molecule de adeziune pentru celulele sistemului imun, cu apariţia unei stări inflamatorii ce favorizează aterotromboza.

43

Glucoza

Fructozo – 6 – fosfat

Glucozo - 6 - fosfat

Gliceraldehid-3-Fosfat

Dihidroxiaceton-fosfat

Alfa-glicerol-fosfat

Diacil-glicerol

Protein-kinaza C

NADHNAD

În DZ tip 2, semnalul insulinic pe calea MAP (mitogen activated protein) -kinaza rămâne intact. PKC promovează fosforilarea de tip serină/treonină a receptorului pentru insulină, acest tip de fosforilare inhibând acţiunea insulinei la nivel celular.Semnalul insulinic este suficient însă pentru fosforilarea substratului Shc care se asociază cu Grb2 activând proteina Ras şi declanşând, astfel, calea MAP-kinazei.Ras Raf MEK ERK (MAP-kinaza)Raf, MEK şi ERK (extracelular signal-regulated kinase) sunt protein-kinaze care activează mitogeneza (proliferarea celulară) şi pot induce apoptoza celulară prin controlul expresiei unor factori transcripţionali. # Stresul oxidativ şi căile de metabolizare a glucozeiSpeciile reactive de oxigen, prin afectarea ADN-ului celular, activează enzima poli-ADP-ribozo-polimeraza care inhibă gliceraldehid-3-fosfat-dehidrogenaza.Inhibarea gliceraldehid–3-fosfatdehidrogenazei scade transformarea glucozei în 1,3 - difosfoglicerat şi creşte disponibilitatea glucozei pentru metabolizarea pe calea poliol, calea hexozaminelor, calea proteinkinazei C şi calea formării de AGE.În concluzie, inducerea stresului oxidativ poate fi calea comună a tuturor mecanismelor implicate în apariţia modificărilor caracteristice complicaţiilor microvasculare diabetice.Fig 14 Metabolizarea glucozei şi stresul oxidativ

44

Glucoza

Fructozo – 6 – fosfat

Glucozo - 6 - fosfat

Fructozo – 1,6 – bifosfat

GLICERALDEHID-3-FOSFAT

1,3 BIFOSFOGLICERAT

Calea poliolHexokinaza

Fosfoglucozizomeraza

Calea hexozaminelor

FosfofructoKinaza

Aldolaza

Calea proteinKinazei C

Formarea produşilor de glicozilare avansată

Gliceraldehid-3-fosfat-dehidrogenaza

II. Complicaţii macrovasculare (macroangiopatia diabetică)Complicaţiile macrovasculare din DZ se datorează unui proces de ateroscleroză. La astfel de pacienţi, evoluţia procesului de ateroscleroză este mai rapidă, comparativ cu populaţia generală.Diabetul zaharat este caracterizat de:- exces plasmatic de trigliceride; - particule LDL mai mici şi mai dense, cu sau fără creşteri de LDL; - nivel plasmatic scăzut de HDL.Aceste modificări ale lipoproteinelor în DZ se suprapun peste profilul „triada lipidică” ce caracterizează un risc crescut de ateroscleroză.Insulinorezistenţa periferică are drept consecinţă creşterea nivelului plasmatic al AGL (insulina inhibă lipoliza şi stimulează lipogeneza), cu creşterea nivelului plasmatic al trigliceridelor. AGL sunt transportaţi şi către celulele musculare unde, datorită prezenţei în exces, contribuie la accentuarea insulinorezistenţei musculare.Excesul de AGL stimulează sinteza heptocitară de VLDL (lipoproteine bogate în trigliceride). La formarea în exces a VLDL contribuie şi hiperglicemia, care, la nivel hepatic asigură substratul formării în exces de glicerol, cu generarea hipertrigliceridemiei şi, astfel, a unor mari cantităţi de VLDL.Insulinorezistenţa periferică şi deficitul de insulină au drept consecinţă scăderea activităţii lipoproteinlipazei, cu scăderea clearence–ului VLDL (lipoproteinlipaza hidrolizează trigliceridele din componenţa VLDL, contribuind la catabolizarea acestor particule lipoproteice). Creşterea nivelului plasmatic al VLDL poate avea drept rezultat creşterea nivelului LDL. (VLDL, sub acţiunea lipoproteinlipazei şi a lipazei hepatice care hidrolizează trigliceridele, se transformă în LDL). În DZ, datorită excesului de VLDL, sub acţiunea CETP (cholesteryl-ester-transfer-protein) se transferă cantităţi mari de trigliceride către LDL colesterol, cu apariţia unor particule LDL de dimensiuni mai mici, mai dense. Aceste particule pot ajunge mai uşor la nivel subendotelial şi se pot oxida mai uşor. În plus, ca urmare a hiperglicemiei cronice, se produce glicozilarea apoproteinei B (componenta proteică a LDL), cu apariţia unui LDL glicozilat, mai susceptibil pentru oxidare.Cu cât concentraţia plasmatică de LDL de dimensiuni mai mici şi mai dense este mai mare, cu atât concentraţia LDL de la nivelul peretelui arterial este mai mare.Celulele nucleate, inclusiv macrofagele, prezintă receptori specifici pentru LDL. Concentraţia acestor receptori pe suprafaţa celulară este controlată strict prin intermediul mecanismului de feed-back colesterol-dependent al SREBP. SREBP (sterol-regulatory-element-binding-protein) este un factor transcripţional nuclear cu rol în reglarea concentraţiei celulare a colesterolului.

45

# Când celula prezintă o concentraţie adecvată de colesterol, SREBP se află în stare inactivă la nivelul membranei reticulului endoplasmic, legat la nivelul a două proteine, SCAP (SREBP-cleavage-activating protein) şi insig-1( insulin-induced gene 1). Dacă nivelul celular al colesterolului scade, SREBP împreună cu SCAP este translocat la nivelul aparatului Golgi. La acest nivel, are loc activarea, prin clivare, a SREBP. SREBP activat se translocă la nivel nuclear unde activează genele care codifică expresia receptorilor specifici pentru LDL-colesterol. Astfel, prin intermediul LDL, celulele primesc colesterolul necesar. Dacă nivelul plasmatic al LDL creşte, acest mecanism este inhibat (scade numărul de receptori LDL de pe suprafaţa celulară pentru a se evita încărcarea excesivă a celulei, fenomen care ar destructura celula).# În ateroscleroză, prezenţa unor cantităţi mari de LDL la nivelul peretelui arterial nu inhibă încărcarea macrofagelor cu colesterol (în condiţii fiziologice, acest fenomen se produce prin down-regulation SREBP mediat al receptorilor specifici pentru LDL). Acest fenomen se datorează prezenţei la nivelul peretelui arterial al unui LDL modificat, oxidat sau glicozilat.Acest tip de LDL nu este preluat de macrofage prin intermediul receptorilor specifici pentru LDL, deci clearence-ul LDL este scăzut. LDL-oxidat/glicozilat este preluat de macrofage prin intermediul receptorilor scavenger (receptorii „gunoier”: SR-BP1, ABCA-1), receptori implicaţi în fagocitoză. Receptorii scavenger nu se află sub controlul SREBP. Astfel, macrofagele se încarcă lipidic şi se transformă în celule „spumoase”.Se ştie că lipoproteina HDL-colesterol poate avea efecte protective împotriva aterosclerozei, prin următoarele mecanisme:1. HDL poate prelua colesterolul în exces de la nivelul tuturor celulelor, inclusiv de la nivelul macrofagelor, contribuind astfel la scăderea formării celulelor spumoase şi implicit al plăcii de aterom;2. HDL poate inhiba oxidarea LDL colesterolului, reducând astfel substratul formării celulelor spumoase;3. HDL poate stimula activitatea NO-sintetazei constitutive.În ateroscleroză este caracteristică prezenţa unui nivel scăzut de HDL-colesterol. Acest nivel scăzut de HDL poate fi explicat printr-un clearence crescut al HDL, secundar creşterii activităţii lipazei hepatice. Datorită excesului de VLDL şi trigliceride, sub acţiunea CETP (cholesteryl ester transfer protein), are loc transferul de trigliceride către HDL, rezultând particule HDL bogate în trigliceride. Acest fenotip HDL are o capacitate redusă de preluare a colesterolului. Prin scăderea HDL-colesterolului, scade principalul acceptor de esteri de colesterol.Hiperglicemia determină glicozilarea apoproteinelor din structura HDL, rezultând HDL-glicozilat cu capacitate scăzută de legare la nivelul receptorilor HDL de la nivel celular, ceea ce determină scăderea preluării colesterolului în exces.

46

Ateroscleroza Ateroscleroza reprezintă procesul progresiv de depozitare la nivelul intimei arteriale de lipide, macrofage, leucocite, limfocite, matrice extracelulară, celule musculare netede, proces care are drept rezultat formarea plăcii de aterom. Ateroscleroza este o formă degenerată de răspuns inflamator. Răspunsul inflamator normal are rolul de a îndepărta din organism structuri patogene sau structuri proprii modificate.Ateroscleroza se produce doar la nivelul arterelor mari şi medii, nu şi al venelor.Peretele arterial normal prezintă următoarea structură, dinspre interior spre exterior:- endoteliu (strat celular aflat în contact direct cu fluxul sanguin);- intima (strat format din fibre elastice, colagen, proteoglicani);- media (strat format din celule musculare netede care, prin contracţie, controlează diametrul vasului şi presiunea sângelui);- adventicea (strat format din ţesut conjunctiv ce separă peretele vascular de ţesutul irigat de vasul respectiv).Patogenia aterosclerozeiÎn DZ, ateroscleroza apare ca rezultat al disfuncţiei endoteliale şi al dislipidemiei ce se caracterizează prin hipertrigliceridemie, creşterea LDL-colesterolului, scăderea HDL-colesterolului, precum şi prin prezenţa unor fenotipuri de lipoproteine (particule LDL de dimensiuni mai mici, mai dense şi care pot penetra mai uşor peretele vascular).Ateroscleroza debutează când la nivel arterial apare o disfuncţie endotelială sau o leziune (traumatică sau infecţioasă).În DZ apare o disfuncţie endotelială ca urmare a hiperglicemiei, creşterii nivelului plasmatic al AGL şi insulinorezistenţei periferice. Scăderea expresiei NO endotelial (disfuncţie endotelială) şi apariţia stresului oxidativ induc la nivelul celulelor endoteliale:- creşterea expresiei chemokinelor (MCP-1, monocyte chemoattractant protein-1);- creşterea expresiei moleculelor de adeziune: VACM, ICAM, selectina P şi selectina E (selectine semnal), CD11/CD18.Tot ca urmare a disfuncţiei endoteliale (NO scade permeabiliatea vasculară) creşte permeabilitatea vasculară, cu acumularea la nivel subendotelial de lipoproteine (în special LDL-colesterol).Sub acţiunea speciilor reactive de oxigen, rezultate ca urmare a stresului oxidativ caracteristic DZ, LDL suferă procese de oxidare. Ca urmare a hiperglicemiei cronice, apar şi procese de glicozilare a lipoproteinelor. LDL oxidat/glicozilat se leagă de proteoglicanii situaţi la nivelul intimei (principalii purtători de sarcini electronegative). Există trei tipuri de proteoglicani: heparan-sulfat, keratan-sulfat şi condroitin-6-sulfat.

47

În DZ, s-a observat că legarea LDL oxidat este favorizată de prezenţa unei cantităţi crescute de condroitin-6-sulfat şi de scăderea conţinutului intimal de heparan-sulfat.LDL oxidat are proprietăţi citotoxice determinând sinteza de către celulele endoteliale şi celulele musculare netede de MCP1, VCAM, citokine proinflamatorii (IL1, TNF-alfa) şi inhibitori ai motilităţii macrofagelor.Monocitele atrase de factorii chemotactici (MCP-1) aderă la celulele endoteliale şi migrează la nivelul intimei. La nivelul peretelui vascular, monocitele se maturează şi se transformă în macrofage. Macrofagele fagocitează LDL oxidat şi se activează. Macrofagele activate eliberează chemokine şi citokine inflamatorii, cu atragerea în focar a altor monocite.În condiţii fiziologice, macrofagele părăsesc leziunea după fagocitoză. La nivelul leziunii aterosclerotice, se eliberează inhibitori ai motilităţii macrofagelor.Macrofagele, prin activarea enzimei NADPH-oxidaza, eliberează specii reactive de oxigen (ROS) cu rol (în condiţii normale) în distrugerea materialului fagocitat. În procesul de aterogeneză, se produce un dezechilibru între producţia ROS şi mecanismele de protecţie, cu accentuarea stresului oxidativ.Macrofagele, pe măsură ce se încarcă cu colesterol prin fagocitarea lipoproteinelor, se transformă în celule spumoase. Acumularea de celule spumoase la nivelul intimei încheie prima etapă în fenomenul de ateroscleroză, respectiv formarea striurilor lipidice.Macrofagele activate şi celulele endoteliale eliberează citokine proinflamatorii care induc secreţia factorilor de creştere (VEGF, PDGF, IGF, TGF-beta). La eliberarea unor cantităţi crescute de factori de creştere contribuie şi stresul oxidativ, produşii de glicozilare avansată (AGE) rezultaţi ca urmare a persistenţei hiperglicemiei, precum şi păstararea intactă a căii de semnal insulinic MAP-kinaza.Sub acţiunea factorilor de creştere, celulele musculare netede de la nivelul mediei migrează la nivelul intimei şi proliferează. În plus, este stimulată sinteza de către celulele musculare netede a matricei extracelulare (colagen, elastină, proteoglicani). Celulele musculare se pot încărca, deasemenea, cu lipoproteine şi se pot transforma în celule spumoase.Se formează, astfel, placa de aterom formată dintr-un miez de celule spumoase şi un înveliş de celule musculare netede şi matrice extracelulară.În timp, celulele spumoase suferă procese de apoptoză, cu generarea la nivelul plăcii de aterom a unui miez de colesterol esterificat şi neesterificat şi resturi celulare.Persistenţa hiperglicemiei şi dislipidemiei întreţine procesul inflamator de recrutare a monocitelor la nivelul leziunii. Macrofagele activate, celulele endoteliale şi celulele musculare netede continuă să secrete factori chemoatractanţi, citokine proinflamatorii, factori de creştere şi, astfel, placa de aterom creşte în timp.# Structura plăcii de ateromLa nivelul plăcii de aterom pot fi evidenţiate următoarele componente:- un miez de colesterol esterificat şi neesterificat rezultat prin moartea cel spumoase;

48

- miezul este înconjurat de celule spumoase (rezultate prin încărcarea lipidică a macrofage recrutate în timp şi a celulelor musculare netede), macrofage şi celule musculare netede;- la periferie, placa prezintă o capsulă fibroasă formată din colagen, proteoglicani, elastină etc. şi matrice extracelulară secretată de celulele musculare netede migrate la nivelul intimei;- sub acţiunea factorilor de creştere, la nivelul plăcii de aterom se dezvoltă plexuri vasculare aflate în conexiune cu vasa vasorum şi care asigură irigarea plăcii de aterom; aceste plexuri vasculare furnizează o mare suprafaţă de trecere a celulelor proinflamatorii spre placa de aterom;- la nivelul plăcii se observă şi microcalcificări rezultate prin moartea celulară; microcalcificările contribuie la pierderea elasticităţii vasculare.# Evoluţia plăcii de ateromPlaca de aterom evoluează (se dezvoltă) lent, în timp, determinând modificarea peretelui vascular şi a elasticităţii vasculare. Această evoluţie lentă este asimptomatică. Datorită creşterii plăcii de aterom, structurile musculare ale peretelui vascular (media) adiacente plăcii se dilată (fenomen de remodelare), ca adaptare la îngustarea lumenului vascular. În timp, această dilatare duce la apariţia de anevrisme. La acest nivel, peretele vascular este friabil, lipsit de elasticitate, astfel încât, pot apărea hemoragii prin ruptura anevrismului arterial. În timp, remodelarea prin dilatarea mediei nu mai reuşeşte să compenseze creşterea plăcii de aterom şi, astfel, se produce îngustarea lumenului vascular. Prin modificarea lumenului vascular, fluxul sanguin prin vas nu mai este laminar.În condiţii normale, fluxul sanguin laminar inhibă expresia moleculelor de adeziune la nivelul celulelor endoteliale şi induce activitatea NO- sintetazei constitutive. Fluxul laminar inhibă apoptoza celulelor. Pierderea acestei caracteristici a fluxului sanguin (curgerea laminară) contribuie la apoptoza celulelor endoteliale.La nivelul plexului vascular al plăcii de aterom pot apărea leziuni, cu microhemoragii, acestea inducând activarea hemostazei. Trombocitele implicate în acest proces prezintă receptori pentru LDL oxidat. Astfel, prin contactul cu aceste particule, trombocitele se activează şi secretă factori de creştere, citokine proinflamatorii, trombină. Tombina induce proliferarea celulelor musculare. Astfel, sunt atrase în continuare în focar celule proinflamatorii. Macrofagele activate eliberează PAF (platelet activating factor) care stimulează agregarea plachetară. În aceste condiţii, se întreţin procesul inflamator şi procesul de sinteză a matricei extracelulare, cu evoluţia plăcii de aterom.În cursul evoluţiei aterosclerozei, se poate produce ruptura capsulei fibroase care înconjoară miezul lipidic, rezultatul fiind declanşarea procesului de tromboză. Cu cât activitatea inflamatorie la nivelul plăcii de aterom este mai mare, cu atât riscul de ruptură a capsulei fibroase este mai crescut. Macrofagele activate eliberează

49

metaloproteinaze ce acţionează asupra matricei extracelulare, cu ruperea capsulei fibroase a plăcii de aterom.Microhemoragiile de la nivelul plexului vascular, prin întreţinerea procesului inflamator, cresc riscul infarctizărilor. Prin ruptura peretelui vascular, factorii de coagulare sanguini iau contact cu factorul tisular (tromboplastina tisulară, proteină procoagulantă) exprimat de celulele spumoase şi macrofage. Astfel, se declanşează coagularea pe calea extrinsecă. Un alt mecanism care duce la declanşarea procesului de tromboză este erodarea plăcii de aterom, proces datorat apoptozei celulelor endoteliale. Prin apoptoza celulelor endoteliale se eliberează în circulaţie şi la suprafaţa plăcii de aterom fosfatidil-serină (substanţă puternic stimulatoare a factorului tisular), cu declanşarea coagulării pe calea extrinsecă.Tromboza suprapusă îngustării lumenului vascular prin prezenţa plăcii de aterom produce stenoză vasculară. Stenoza vasculară poate fi ocluzivă sau neocluzivă. O stenoza importantă sau completă a unei arterei are drept consecinţă infarctizarea (cea mai severă complicaţie a aterosclerozei).# Consecinţele aterosclerozei în DZConsecinţele aterosclerozei în DZ se pot exprima prin:- boala cardiacă ischemică şi infarctul miocardic acut (pacienţii cu DZ tip 2 şi dislipidemie caracteristică aterosclerozei au un risc de 4 ori mai mare faţă de populaţia generală pentru boala coronariană);- accidentul vascular cerebral;- arteriopatia obliterantă a membrelor inferioare, cu risc crescut de amputaţie.

50