Diagnostica Autoanticorpale del Diabete Mellito di tipo 1

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1 Diabete Mellito di tipo 1 Diagnostica Autoanticorpale del Diabete Mellito di tipo 1 E. Tonutti Immunopatologia e Allergolgia Azienda Ospedaliero-Universitaria di Udine Il diabete mellito di tipo 1 costituisce una delle malattie croniche più frequenti. Gli obiettivi più importanti che i diabetologi perseguono sono: ottenere il miglior controllo glicemico e metabolico possibile, ridurre significativamente la prevalenza delle complicanze, fare in modo che la malattia interferisca il meno possibile sulla qualità di vita del paziente. Curva glicemica giornaliera normale Criteri diagnostici Organizzazione Mondiale della Sanità, 1999 Glicemia (mg/dl) Tempo Glicemia a digiuno Concentrazione del glucosio (mg/dl) Normale 7-19 Alterata glicemia a digiuno Diabete 126 Da WHO. WHO report WHO/NCD/99.2, Criteri diagnostici Organizzazione Mondiale della Sanità, 1999 Glicemia post-prandiale (2 ore dopo il pasto) Glucosio endogeno gluconeogenesi glicogenolisi Glucosio esogeno assorbimento dei carboidrati del pasto Concentrazione del glucosio (mg/dl) Normale < 14 Alterata tolleranza al glucosio Diabete 2 utilizzazione periferica Glucosio plasmatico eliminazione renale Da WHO. WHO report WHO/NCD/99.2, 1999.

2 Principali effetti della insulina muscolo Aumento trasporto ed utilizzazione del glucosio Insulina fegato Aumento della utilizzazione del glucosio Riduzione del rilascio di glucosio tessuto adiposo Aumento trasporto ed utilizzazione del glucosio Immagazzinamento dei grassi Riduzione della liberazione dei grassi 4 Glucose (mg/dl) Diabete Mellito: Definizione Disordine metabolico ad eziologia multipla caratterizzato da una iperglicemia cronica con disturbi del metabolismo dei carboidrati, lipidi e proteine, conseguente ad una alterazione della secrezione o della azione della insulina. normale diabete Insulin ( (µu/ml) Classificazione Diabete mellito tipo 1 Tipo 1 - autoimmune -idiopatico Tipo 2 Altri forme specifiche - difetti genetici della funzione della ß-cellula - difetti genetici dell azione della insulina - malattie del pancreas esocrino - endocrinopatie - indotto da farmaci - infezioni - forme non comuni di DM immuno-mediate - altre sindromi genetiche associate a volte con DM Diabete gestazionale Processo di distruzione delle ß-cellule che può portare ad una forma di diabete mellito nel quale la somministrazione di insulina esogena è essenziale per la sopravvivenza, allo scopo di prevenire lo sviluppo di chetoacidosi, coma e morte. From WHO. WHO report WHO/NCD/99.2, Definizione Il diabete mellito di tipo 1 è uno stato di deficit assoluto o relativo di insulina che conduce ad una elevazione cronica delle concentrazioni di glucosio nel sangue (iperglicemia). È una malattia cronica autoimmune nella quale si verifica una progressiva distruzione delle cellule beta del pancreas endocrino. Tabella 1 Diabete MMOL/L MG/DL glicemia a digiuno > 7. > 126 glicemia random o 2 ore dopo carico di glucosio > 11.1 > 2 Intolleranza al glucosio glicemia a digiuno

3 1% β-cellule Diabete mellito tipo 2 PATOGENESI DEL DIABETE TIPO 1 Caratterizzato da un disordine della azione insulinica (insulinoresistenza) e della secrezione insulinica, ciascuna delle quali può essere la Eventi precipitanti forma predominante. Generalmente entrambe le alterazioni sono Eventi presenti al momento della manifestazione clinica autoimmunitari della malattia Predisposizione genetica Diminuzione progressiva del rilascio di insulina Diabete Insulino resistenza Insulino secrezione Insulino resistenza Insulino Insulino resistenza secrezione Insulino secrezione Nascita Luna di miele Anni Storia naturale (anni) From WHO. WHO report WHO/NCD/99.2, Fattori ambientali (stile di vita occidentale) Insulino resistenza Fattori genetici Fattori genetici PATOGENESI DEL DIABETE TIPO 2 compensata Normalità o IGT Ridotta funzionalità della β-cellula iperinsulinemia DM tipo 2 secrezione insulinica utilizzazione del glucosio Produzione epatica del glucosio Fattori ambientali: glucotossicità altri DIABETE TIPO 2: STORIA NATURALE Sensibilità insulinica 3 % 5 % 7 % 1 % Secrezione insulinica DM tipo 5 % 2 IGT 7-1 % Alterato 15 % metabolismo del glucosio Normale tolleranza al glucosio 1 % From LG Groop. Diabetes Obes Metab 1999; 1(suppl 1):S1-S7. Latent Autoimmune Diabetes in Adults (LADA) Diabete nell adulto: tipo 2 o tipo 1 a lenta insorgenza? Almeno il 1-15% degli adulti con Diabete potrebbe avere il LADA, che potrebbe costituire più del 5% dei casi di Diabete senza obesità. La presenza degli autoanticorpi permette una più corretta classificazione di questi casi,consentendo una terapia appropriata. Possono essere presenti tutti i marcatori,singolarmente o in associazione: GADA,IAA,ICA,IA-2 Rispetto agli altri marcatori il livello dei GADA resta stabile più a lungo, consentendo una diagnosi retrospettiva. Casi/1/anno Epidemiologia P.Zimmet,Diabetes Care,1999 Finlandia Italia (Sardegna) Svezia Danimarca USA (Roch.,MN) Scozia USA (non Ispanici) Canada (Prince E.) G.B. Irlanda nord G.B. Oxford Australia (NSW) G.B. Yorkshire USA (Allegh.,PA) Australia (WA) Nuova Zelanda Lussemburgo Paesi Bassi Estonia Spagna Sudan Belgio Islanda USA (S. Diego, CA) Grecia Canada (Montreal) Francia Austria Ungheria Brasile Portogallo Isole Vergini Germania Italia (Lombardia) Slovenia Polonia Italia (Abruzzo) Israele Romania Russia Algeria Kuwait Cuba Hong Kong Giappone Corea

4 Prevalenza (%) PREVALENZA DEL DIABETE IN DIVERSE CLASSI DI ETA Finlandia Italia Svezia età (anni) Epidemiologia Per studiare l epidemiologia del diabete in età pediatrica sono stati istituiti: WHO DIAMOND Study (progetto multinazionale coordinato dalla OMS (oltre 8 Paesi partecipanti nei 5 continenti), EURODIAB ACE Study (progetto finanziato dall Unione Europea, coinvolgente 24 regioni d Europa) Nel nostro Paese: RIDI (Registro Italiano del Diabete Infantile) Adapted from different references Nuove acquisizioni Aumento dell incidenza del diabete nel bambino in molti Paesi (circa 3-5% per anno) Epidemie (in Polonia, in Nuova Zelanda, in Estonia e negli Stati Uniti), per la maggior parte nella prima metà degli anni 8 Stagionalità (aumento dell incidenza nei mesi invernali) Differenze di incidenza nelle varie età pediatriche In alcuni Paesi è stata osservato un significativo incremento dell incidenza nei primi 5 anni Non vi sono sostanziali differenze tra maschi e femmine Storia naturale Fattori genetici Familiarità della malattia Associazione con antigeni di istocompatibilità (HLA-DR3, DR4 e DQ2) Possibili geni candidati (Tabella 3) Tabella 3 LOCUS CROMOSOMA GENE CANDIDATO IDDM 1 6p21 HLA 2 11p15 Insulin VTNR 3 15q q13 5 6q q21 7 2q31 8 6q27 9 3q21-q25 1 1p13-q q24-q q33 CTLA q34-q q p13 Fattori ambientali Fattori ambientali (aumento di incidenza in popolazioni migranti, studi su gemelli, epidemie in alcune regioni, etc.): Infezioni virali (Echovirus, Coxsackie A e B) Alimenti (proteine del latte vaccino, glutine, vitamina D, altri) Tossine I fattori ambientali favoriscono l instaurarsi dei meccanismi autoimmunitari che conducono alla distruzione delle beta-cellule

5 Meccanismi autoimmunitari Sintomatologia Autoanticorpi circolanti diretti contro le cellule insulari (ICA) si ritrovano nella maggior parte dei soggetti con T1DM di recente diagnosi Gli ICA ad alto titolo (> 2 unità JDF) predicono un rischio del 4-6% nei successivi 5-7 anni Gli ICA e gli altri auto-anticorpi sono presenti nel periodo di prediabete Quando sono presenti anticorpi multipli, la capacità predittiva aumenta Il diabete mellito di tipo 1 esordisce nella maggiorparte dei bambini con: poliuria (pollachiuria, nicturia, enuresi) polidipsia iperfagia dimagrimento In alcuni Paesi e popolazioni ed in alcune circostanze può avere un insorgenza atipica. Indagini Cliniche e Laboratoristiche Glicemia, glicosuria, chetonuria, chetonemia, emoglobina glicosilata Markers autoimmunitari (anticorpi anti-insula, ICA, anti-glutamicodecarbossilasi, GAD, anti-insulina, IA2, anti-tirosina fosfatasi) Fattori di rischio personali e familiari (obesità, storia familiare di diabete mellito di tipo 1 e/o 2, caratteristiche di trasmissione autosomica dominante, MODY)

6 Sensitivity Comment Insulin 49-92% Higher levels young children GAD (Glutamic acid Higher sensitivity adult onset 84% Decarboxylase) type 1A ICA512/IA-2 74% Tyrosine Phosphatase like molecule IA-2β/Phogrin 61% Tyrosine Phosphatase like molecule Carboxypeptidase H 1% Infrequent GLIMA % Not yet sequenced GM2-1? Ganglioside: Chromotography assay ICA69? Western blot assay with poor specificity ICA12 <2% Diabetes relatedness requires further study

7 ICA NEL PAZIENTE DIABETICO Il maggiore ingrandimento mette in evidenza positività verso le cellule β: si osserva una fluorescenza di tipo granulare nel citoplasma di una parte delle cellule insulari. Cellule β Cellule α,δ, PP negative

8 Gli anticorpi anti-insulina (IAA) sono autoanticorpi presenti in soggetti mai sottoposti a terapia con insulina esogena e sono diversi dagli anti-insulina (IA) diretti contro l ormone esogeno Gli IAA sono marcatori di autoimmunità specifica per le cellule β del pancreas; sono di classe IgG. Correlazione inversa con l età Scompaiono nel tempo Correlano con una più rapida evoluzione Insulin Autoantibodies: A Chain L13 IAA:Insulin AutoAntibodies BDC Insulin Receptor Binding Region Gli IAA riconoscono un epitopo conformazionale dell Insulina(dovuto alla struttura terziaria) con leucina in posizione 13 della catena alfa. Più frequenti nell infanzia che nell età adulta. 9% < 5 anni 71% 5-1 anni 5% 1-15 anni Metodica di riferimento: R.I.A.( 125 I)

9 Anticorpi anti-trasportatore 8 dello zinco = a-znt8 Le proteine che trasportano lo zinco hanno un ruolo chiave nella funzione secretoria di insulina Proteina composta da 36 AA Diverse varianti polimorfiche Oltre il 65% dei affetti da DMT1 è positivo per anti-znt8 Gli a-znt8 compaiono, nella fase preclinica del DMT1 dopo IAA e GADA La prevalenza degli a-znt8 risulta bassa nella prima infanzia, presenta un picco nell adolescenza avanzata e si riduce al crescere dell età La presenza deglia-znt8 è predittiva di una rapida evoluzione verso la malattia conclamata Specificità molto elevata Stages in Development of Type 1 Diabetes GENETICALLY AT RISK BETA CELL MASS GENETIC PREDISPOSITI ON INSULITIS BETA CELL INJURY MULTIPLE ANTIBODY POSITIVE LOSS OF FIRST PHASE INSULIN RESPONSE PRE - DIABETES DIABETE S J. Skyler TIME NEWLY DIAGNOSED

10 Gestational Diabetes: Risk at 2 years Type 1 Diabetes by Autoantibodies ICA, GAD65, ICA512(IA-2) Ab >=1 Ab 1 Ab 2 Ab 3 Ab Sensitivity GAD=63%; Sensitivity 3 Abs=82% Ziegler et al. Diabetes 1997: 46: , N=437

11 Copyright 24 The Endocrine Society FIG. 2. Autoantibody profiles of three individuals followed in DAISY representing transient, persistent, and prediabetics Barker, J. M. et al. J Clin Endocrinol Metab 24 Barker, J. M. et al. J Clin Endocrinol Metab 24;89: Su 162 bambini con almeno 1 anticorpo positivo (GAD, IA2 e IAA) e monitorati per un periodo medio di 4.6 anni si è evidenziato che: Nel 31% era un falso positivo Nel 31% era una positività transitoria Nel 36% era una persistente positività Qualora alla prima visita era presente più di un anticorpo in associazione al genotipo HLA DR3/4 DQ8 la persistente positività era certa Solo la presenza del genotipo HLA DR3/4 DQ8 era predittivo di progressione in diabete tipo I PERCENTUALE DI POSITIVITA' AUTOANTICORPI IN 175 PAZIENTI PEDIATRICI CON T1DM 8 74, ,4 TPO TIR 8 9,7 9,4 EMA ttg 33,1 a-tpo a-tir a-ttg EMA a-gad a-ia2 GAD IA2 175 pazienti con diabete tipo I % di positività per a-gad e/o a-ia2 = 8% 56.3 % di positività per a-tpo e/o a-tg = 23.6% % di positività per a-ttg =9.7% % di copresenza dei diversi autoanticorpi associati a diabete tipo I, tiroidite autoimmune e celiachia

12 175 pazienti con diabete tipo I % di positività per a-gad e/o a-ia2 = 8% 56.3 % di positività per a-tpo e/o % di positività per a-ttg = a-tg = 23.6% 9.7% % di copresenza dei diversi autoanticorpi associati a diabete tipo I, tiroidite autoimmune e celiachia Gli anticorpi anti-tpo compaiono in soggetti anti-gad positivi, ma non si associano con positività per anti-ia2 o anti-insulina. Nella maggioranza dei bambini con positività per anti-gad e anti-tpo gli anti-gad compaiono prima degli anti-tpo. Il rischio cumulativo di sviluppare anticorpi anti-tpo è del 2.3% dopo 14 anni. Il rischio di sviluppare anti-tpo è più elevato nel sesso femminile, in bambini con ambedue i genitori diabetici e si associa al genotipo HLA DRB1*3/DRB1*4-DQB1*32.

13 RIA-EIA a-gad N=51 r =,944 RIA-EIA a-ia2 N=56 r =,915 CORRELAZIONE ANTI-GAD RIA ADALTIS-ELISA EUROIMMUN r =,944 CORRELAZIONE ANTI-IA2 RIA ADALTIS-ELISA EUROIMMUN r =, RIA ANTI-GAD U/ml ELISA ANTI-GAD IU/ml RIA ANTI-IA2 U/ml ELISA ANTI-IA2 IU/ml EIA-EIA a-gad N=6 r =,995 EIA-EIA a-ia2 N=53 r =,991 EIA DIA METRA MENARINI ANTI-GAD IU/ml CORRELAZIONE ANTI-GAD EIA EUROIMMUN-EIA DIA METRA MENARINI r =, EIA EUROIMMUN ANTI-GAD IU/ml EIA DIA METRA-MENARINI ANTI-IA2 IU/ml CORRELAZIONE ANTI-IA2 EIA EUROIMMUN-EIA DIA METRA- MENARINI r =, EIA EUROIMMUN ANTI-IA2IU/ml Terapia insulinica Gli scopi del trattamento insulinico del diabete mellito di tipo 1 in età evolutiva sono: Normalizzare la glicemia (ottimizzare HbA1c) Evitare l ipoglicemia Assicurare una buona crescita Malattie e condizioni associate Malattie cutanee associate al diabete Osteopenia Problemi odontoiatrici Cura dei piedi Malattie della tiroide (tiroidite di Hashimoto ed ipotiroidismo, morbo di Graves) Morbo di Addison Gastrite atrofica Malattia celiaca Altre malattie autoimmuni

14 Complicanze Già durante l'adolescenza (o comunque 2-5 anni dopo l esordio del diabete) possono evidenziarsi le prime alterazioni strutturali e funzionali relative alle complicanze microvascolari. Nei bambini e negli adolescenti l'angiopatia diabetica è costituita principalmente dalla microangiopatia (microcircolo retinico e glomerulare) La neuropatia diabetica e la macroangiopatia sono le altre due principali complicanze tardive