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1 UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI PISA Facoltà di Medicina e Chirurgia Corso di Laurea Specialistica in Medicina e Chirurgia (ordinamento 46S) Tesi Sperimentale DISFUNZIONE VENTRICOLARE SINISTRA PRE-CLINICA NEL DIABETE E NELL’INSULINO-RESISTENZA Candidata: Relatore: Elena GUERRA Prof. Carlo PALOMBO (matricola 237022) (Dipartimento di Medicina Interna, Università degli Studi di Pisa)

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UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI PISA

Facoltà di Medicina e Chirurgia

Corso di Laurea Specialistica in Medicina e Chirurgia

(ordinamento 46S)

Tesi Sperimentale

DISFUNZIONE VENTRICOLARE SINISTRA

PRE-CLINICA NEL DIABETE

E NELL’INSULINO-RESISTENZA

Candidata: Relatore:

Elena GUERRA Prof. Carlo PALOMBO

(matricola 237022) (Dipartimento di Medicina Interna,

Università degli Studi di Pisa)

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Sommario

Parole chiave

1.INTRODUZIONE

1.1 La funzione cardiaca nel diabete: Epidemiologia e aspetti clinici

1.2 Basi molecolari e metaboliche della cardiomiopatia diabetica.

1.2.1. Le alterazioni strutturali nel cuore diabetico.

1.2.1.1 Patologia del microcircolo coronarico

1.2.1.2 La fibrosi

1.2.1.3 La morte dei miocardiociti

1.2.2 Le alterazioni del metabolismo cardiaco

1.2.2.1 Meccanismi di regolazione del metabolismo miocardico

1.2.2.2 Il ruolo dei PPAR-alpha

1.2.2.3 Relazione fra l’insulto metabolico, la fibrosi e la disfunzione ventricolare.

1.2.3. L’iperglicemia cronica, effetti sul miocardio.

1.2.4. Il sistema RAAS cardiaco nel diabete.

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1.2.5. L’insulino-resistenza.

1.2.5.1 Azioni dell’insulina a livello cardiaco

1.2.5.2 L’insulino-resistenza e la patologia cardiaca

1.3 Studio della disfunzione ventricolare sinistra

1.3.1 Analisi del segnale backscatter integrato (IBS)

2. SCOPO DELLO STUDIO

3. MATERIALI E METODI

3.1 Popolazione dello studio: craratteristiche cliniche

3.2 Misure antropometriche

3.3 Misurazione della pressione arteriosa

3.4 Analisi biochimiche

3.5 Clamp euglicemico iperinsulinemico

3.6 Studio ecocardiografico

3.6.1 Analisi del segnale IBS

3.7 Analisi statistica

4. RISULTATI

5. CONCLUSIONI

6. BIBLIOGRAFIA

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Riassunto

Secondo dati della letteratura, i pazienti con diabete di tipo 2 presenterebbero un’aumentata

prevalenza di disfunzione ventricolare sinistra a patogenesi non ischemica. Sia le alterazioni

metaboliche associate all’insulino-resistenza che quelle riferibili all’iperglicemia potrebbero

contribuire a tale complicanza. Peraltro, il loro ruolo relativo è tuttora non definito.

L’obiettivo del presente studio è consistito nella valutazione delle possibili relazioni tra insulino-

resistenza e alcuni indici ultrasonografici di disfunzione ventricolare sinistra preclinica in una

popolazione comprendente pazienti con diabete di tipo 2 senza malattia cardiovascolare clinica e

soggetti normali.

METODI: sono stati studiati 38 pazienti diabetici in soddisfacente compenso glico-metabolico e 24

soggetti normali (per l’intera popolazione: età media 50±11 anni, BMI 27±4 kg/m2, massa

ventricolare sinistra indicizzata 45±15.7 g/h2.7) tutti con anamnesi negativa per cardiopatia

ischemica e scompenso cardiaco. L’insulino-sensibilità è stata valutata mediante clamp euglicemico

iperinsulinemico, calcolando il valore di M (utilizzazione periferica di glucosio insulino-mediata

per chilogrammo di peso). La funzione ventricolare sinistra sistolica e diastolica è stata valutata

con metodica ecocardiografica Doppler implementata con la funzione di analisi del segnale di

backscatter integrato (IBS). Come indici di disfunzione ventricolare sinistra sistolica preclinica sono

stati utilizzati l’accorciamento circonferenziale centroparietale (midwall fractional shortening,

MFS%), e le variazioni cicliche, sisto-diastoliche, del segnale IBS (CV-IBS). La funzione di

riempimento diastolico è stata valutata dall’analisi del Doppler transmitralico.

RISULTATI: i pazienti diabetici presentavano rilevati valori di MFS%, CV-IBS e rapporto E/A

significativamente ridotti rispetto ai soggetti di controllo. Nell’intera popolazione, gli stessi indici

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correlavano significativamente, in modo diretto, con il valore di M (insulino-sensibilità). In analisi

multivariata, le correlazioni per MFS% e CV-IBS restavano significative anche dopo

aggiustamento per età, sesso, BMI, pressione arteriosa, e LVMI.

CONCLUSIONI: pazienti diabetici senza malattia cardiovascolare clinica presentano modificazioni

subcliniche della funzione ventricolare sinistra sia diastolica che sistolica, che correlano con

l’insulino-resistenza.

Parole chiave

- Insulino-resistenza

- Diabete

- Cardiomiopatia diabetica

- Funzione ventricolare sinistra sistolica

- Riempimento ventricolare sinistro diastolico

- Segnale back scatter integrato (IBS)

- Clamp euglicemico iperinsulinemico

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1.INTRODUZIONE

1.1 La funzione cardiaca nel diabete: epidemiologia e aspetti clinici

La malattia cardiaca è la principale causa di morte nei pazienti diabetici [1]. Secondo i dati della

letteratura (studio Framingham 1970 [2]), i pazienti con diabete tipo 2 presenterebbero un’incidenza

di scompenso cardiaco congestizio 3 volte superiore rispetto alla popolazione generale [3].

Il meccanismo alla base della cardiopatia diabetica è sicuramente multifattoriale. Un ruolo di

primaria importanza è rivestito dall’aterosclerosi: in pazienti diabetici sono documentabili lesioni

aterosclerotiche a livello polidistrettuale con incidenza in età più precoce rispetto al resto della

popolazione [3]. Nella patogenesi del danno vascolare sono implicati numerosi fattori di rischio

cardiovascolari quali l’ipertensione e l’obesità che si associano al diabete [4], ma anche il diabete

può svolgere un ruolo indipendente. Da studi angiografici infatti è stato evidenziato che in soggetti

diabetici, specialmente nelle donne, è presente un danno aterosclerotico coronarico diffuso che non

può essere spiegato dagli altri fattori di rischio cardiovarcolari tradizionali [5] e che sarebbe

responsabile dello sviluppo di cardiopatia ischemica. E’ stato successivamente osservato che nei

diabetici vi è un’elevata incidenza di scompenso cardiaco anche in assenza di lesioni

aterosclerotiche coronariche documentabili, di ipertensione arteriosa, o di altre forme di

cardiomiopatia nota [6]. E’ nata così l’ipotesi di una specifica entità indicata come “cardiomiopatia

diabetica”, alla cui patogenesi potrebbero contribuire sia le alterazioni metaboliche associate

all’insulino-resistenza che quelle riferibili all’iperglicemia cronica. Tale disfunzione miocardica è

stata inoltre riprodotta in modelli farmacologici e genetici di diabete sperimentale.

Dallo studio della funzione ventricolare sinistra in pazienti diabetici, utilizzando indici

ecocardiografici di flusso transmitralico quali il tempo di decelerazione del flusso protodiastolico

(deceleration time,DT), il rapporto tra il flusso protodiastolico e presistolico trans-mitralico (E/A) ,

e il tempo di rilasciamento isovolumetrico, è stato osservato che in soggetti diabetici in fase

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precoce di malattia, in assenza di complicanze del diabete ed in presenza di soddisfacente controllo

glicemico, si rilevava precocemente un’alterazione della funzione diastolica nel 60% [7, 8], in

particolare il 32% si caratterizzava per un pattern di flusso transmitralico di tipo alterato

rilasciamento con riduzione dei valori di picco dell’onda di riempimento ventricolare

protodiastolica E, un aumento della deceleration time ed inversione del rapporto E/A, mentre il 28%

era costituito da un pattern di flusso pseudonormalizzato (E/A>1, DT aumentato, IVRT aumentato).

Tale disfunzione diastolica è risultata indipendente dalla geometria ventricolare, essendo stata

dimostrata anche in pazienti con massa e geometria del ventricolo sinistro perfettamente normali

[9,10], e riportata non solo in pazienti diabetici ma anche in soggetti non diabetici con intolleranza

glucidica [9].

Recentemente, da studi di Marwick et al. [11], è stata messa in discussione l’esistenza della

disfunzione diastolica precoce isolata. Secondo questi autori infatti, in fase precocissima di diabete

ed in assenza di ipertensione e coronaropatia, sarebbe presente una alterazione della funzione

sistolica documentabile tramite le nuove tecniche ecocardiografiche dotate di elevata sensibilità

quali lo studio doppler delle velocità del tessuto miocardico (TDI tissue-velocity, strain e strain-

rate).

In particolare Marwick e Fang [11,13] hanno individuato la presenza di una precoce alterazione

della funzione di accorciamento longitudinale, espressa da una riduzione dei valori di tissue-

velocity, strain e strain-rate longitudinali, che si accompagnerebbe ad un aumento compensatorio

della funzione di accorciamento radiale. Questi dati suggeriscono l’ipotesi di un meccanismo

patogenetico che coinvolga primitivamente le fibre subendocardiche ad andamento longitudinale

con un compensatorio incremento dell’ attività delle fibre centroparietali a distribuzione radiale.

I risultati precedenti sono stati confermati da uno studio di Andersen et al. [12] condotto su un

gruppo di 32 pazienti diabetici normotesi, in assenza di storia di angina e con funzione sistolica

conservata, confrontati con un gruppo di 32 soggetti sani, utilizzando i nuovi indici ecocardiografici

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TDI. È stato osservato che i pazienti diabetici avevano indici di funzione sistolica longitudinale

(peak sistolic velocity, peak strain e strain rate) significativamente inferiori rispetto ai controlli.

Tale riduzione dell’accorciamento longitudinale risultava essere marcatamente maggiore in soggetti

diabetici con associata alterazione della funzione diastolica ecocardiograficamente documentata.

In conclusione pazienti diabetici tipo 2 normotesi, con normale frazione di eiezione,

presenterebbero una funzione contrattile miocardica longitudinale significativamente diminuita, e

tale alterazione sarebbe ancora più marcata in pazienti diabetici con concomitante compromissione

della funzione diastolica dimostrabile ecograficamente (E/A, DT, IVRT).

Numerosi studi hanno osservato che soggetti diabetici tipo 2 con funzione sistolica basale

conservata, valutata in base ai valori di frazione di eiezione, presentano una ridotta tolleranza allo

sforzo. In particolare da test ergometrici risulta che nei diabetici vi è una riduzione del consumo

massimo di ossigeno durante esercizio fisico con un ricorso precoce al metabolismo di tipo

anaerobico. Questa ridotta tolleranza allo sforzo risulta essere strettamente correlata con gli indici di

funzione diastolica (rapporto E/A ecodoppler). Sulla base di tali risultati è stato ipotizzato che la

disfunzione diastolica osservata precocemente nei pazienti diabetici potrebbe essere responsabile

della compresente riduzione della riserva funzionale cardiaca [14].

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1.2 Basi molecolari e metaboliche della cardiomiopatia diabetica.

Lo sviluppo del danno cardiovascolare nel diabete è un processo essenzialmente multifattoriale.

Gli attori principali della patogenesi della cardiomiopatia diabetica sono ad oggi considerate

l’iperglicemia cronica e l’insulino-resistenza che determinerebbero i propri effetti attraverso vari

meccanismi come un’alterazione dei processi metabolici all’interno dei miocardiociti e

conseguente disfunzione del processo di contrazione delle fibre miocardiche, alterazioni a livello

del microcircolo coronarico, sviluppo di ipertrofia ventricolare, il possibile accumulo di tessuto

fibrotico a livello interstiziale miocardico, disfunzione autonomica.

1.2.1 Le alterazioni strutturali nel cuore diabetico.

Studi di tipo istologico effettuati su campioni di tessuto miocardico prelevati sia da soggetti umani

diabetici che da modelli animali di diabete [15,16,17,20,21] hanno evidenziato numerose

alterazioni strutturali e ultrastrutturali rappresentate da:

- ipertrofia dei miocardiociti;

- accumulo di matrice extracellulare con deposito di materiale glicoproteico PAS positivo;

- perdita di miocardiociti con fibrosi interstiziale riparativa;

- fibrosi perivascolare con ispessimento intimale dei piccoli vasi e microaneurismi;

A livello morfologico cardiaco, l’alterazione più frequentemente riscontrata sia in modelli animali

che in soggetti umani è l’ipertrofia miocardica con un pattern di tipo concentrico.

1.2.1.1 Patologia del microcircolo coronarico.

Le alterazioni strutturali e funzionali a livello del microcircolo coronarico sono state indiziate come

possibili responsabili dello sviluppo della cardiomiopatia diabetica, anche se tale relazione rimane

ancora controversa. Ad oggi vi sono numerose evidenze sperimentali a sostegno di questa ipotesi.

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Da studi bioptici a livello del sub-endocardio è risultato che, soggetti diabetici con funzione

sistolica normale o lievemente depressa, presentavano alterazioni del microcicolo coronarico

rappresentate da un ispessimento della membrana basale e della parete delle arteriole,

microaneurismi a livello dei capillari, riduzione della densità dei capillari, fibrosi periarteriolare e

accumulo di materiale PAS-positivo a livello interstiziale [17]. L’esame istologico di sezioni di

miocardio, proveniente da modelli animali di diabete, ha evidenziato un incremento della matrice

extracellulare, una riduzione del volume totale di capillari, numerose tortuosità vascolari, spasmi

focali e microaneurismi a livello dei capillari e delle arteriole [16]. L’ipotesi dell’associazione fra

microangiopatia e disfunzione cardiaca è stata supportata anche da studi autoptici su pazienti

diabetici in cui venivano riscontrati a livello del microcircolo coronarico una proliferazione

cellulare, accumulo di materiale PAS-positivo periarteriolare, ispessimento delle pareti delle

arteriole con associata degenerazione ialina. Tali alterazioni inoltre non risultavano correlate con la

pressione arteriosa sistemica [17]. Un ulteriore indizio è fornito dall’osservazione che alterazioni

simili a livello del microcircolo coronarico sono state osservate anche nella cardiomiopatia

dilatativa [18]. Inoltre, sia nel diabete che nella cardiomiopatia dilatativa sono stati osservati una

riduzione dell’aumento del flusso coronarico durante vasodilatazione massimale ed una

compromissione della vasodilatazione coronarica endotelio-dipendente [19]. Ciò suggerisce che la

cardiomiopatia diabetica potrebbe essere determinata da necrosi focale dei miocardiociti causata da

ripetuti insulti ischemici da disfunzione microvascolare, cui seguirebbero lo sviluppo di fibrosi

focale e l’ipertrofia reattiva dei miocardiociti rimanenti. L’ associazione tra microangiopatia

coronarica e compromissione funzionale cardiaca in realtà non è ancora ben definita, in quanto in

letteratura vi sono dati discordanti: ad esempio, studi condotti da Sutherland CG et al. su biopsie

endomiocardiche hanno riportato risultati contrastanti, in quanto analizzando 7 soggetti diabetici

tipo 1 asintomatici in confronto con 7 controlli sani appaiati per sesso ed età, non sono state

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osservate differenze significative nello spessore della membrana basale dei capillari miocardici

[20].

1.2.1.2 La fibrosi

L a presenza di fibrosi interstiziale a livello miocardico in soggetti diabetici, in assenza di

ipertensione e coronaropatia, è stata documentata sia invasivamente attraverso studi bioptici [21]

che con tecniche ecocardiografiche quali l’IBS.

Studi autoptici su cuori di soggetti diabetici hanno rilevato che la fibrosi, sia a livello perivascolare

che interstiziale, è presente già nelle fasi precoci di diabete di grado moderato.

Uno studio di Regan et al.[6], condotto su pazienti diabetici, ha evidenziato a livello interstiziale

miocardico la presenza, oltre della fibrosi, anche di un accumulo di materiale PAS positivo,

verosimilmente di tipo glicoproteico.

Da studi successivi risulta che le alterazioni strutturali miocardiche osservate nel diabete, in

particolare la fibrosi interstiziale e l’accumulo di materiale glicoproteico, correlano strettamente

con i livelli di disfunzione ventricolare (indici ecocardiografici) [21]. Quindi la fibrosi miocardica

sembra rappresentare un possibile meccanismo patogenetico della disfunzione ventricolare

osservata in soggetti diabetici. I meccanismi che potrebbero essere responsabili dell’aumento della

deposizione di materiale fibrotico nell’interstizio miocardico sono molteplici:

- alterazione della degradazione del collagene determinata dalla glicosilazione non enzimatica dei

residui di lisina del collagene stesso.

- morte dei miocardiociti sia per via apoptotica che tramite necrosi, indotta direttamente

dall’iperglicemia, con conseguente proliferazione riparativa dei fibroblasti.

- un aumento dello stress ossidativo, determinato dall’iperglicemia, che sarebbe responsabile

dell’attivazione delle vie di trascrizione e di sintesi delle catene collageniche.

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1.2.1.3 La morte dei miocardiociti

La morte dei miocardiociti può avvenire tramite apoptosi o necrosi. Entrambi i processi sono stati

identificati in cuori di pazienti diabetici, ma solo la necrosi è risultata associata ad un aumento di

deposizione di collagene con proliferazione di cellule connettivali e sostituzione del tessuto

miocardiocitico da parte del tessuto fibrotico.

Studi in vivo ed in vitro hanno dimostrato che l’iperglicemia cronica sarebbe direttamente

responsabile della morte dei miocardiociti. L’esposizione ad elevate concentrazioni di glucosio si

associa ad un aumento della produzione di specie reattive dell’ossigeno che causerebbero da un lato

l’attivazione di vie di trascrizione in cui sarebbero coinvolti geni pro-apoptotici e

contemporaneamente un danno organico a livello cellulare con conseguente necrosi [22,23].

1.2.2 Le alterazioni del metabolismo cardiaco

Numerose evidenze suggeriscono che un alterato apporto ed utilizzo di substrati da parte dei

miocardiociti rappresenti probabilmente il primo evento nella patogenesi della cardiomiopatia

diabetica.

Dallo studio del metabolismo miocardico di pazienti diabetici condotto con l’ausilio della risonanza

magnetica , e da studi in vitro su colture di miocardiociti isolati da cuori di soggetti diabetici, è

stato osservato che in presenza di diabete a livello cardiaco vi è una riduzione importante sia della

captazione cellulare del glucosio che del suo utilizzo. La possibile causa principale del ridotto

trasporto di glucosio attraverso la membrana sarcoplasmatica sembrerebbe essere una ridotta

espressione dei trasportatori di glucosio GLUT-4 a tale livello. Questo deficit di trasportatori del

glucosio è risultato essere correggibile dalla terapia insulinica.[24]

L’importante ruolo svolto dal metabolismo glucidico e dai trasportatori GLUT-4 sulla funzione

miocardica è stato sottolineato anche da studi condotti su topi con diabete geneticamente

determinato in cui è stato osservato che una iper-espressione del GLUT-4 geneticamente

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determinata era in grado di normalizzare il metabolismo cardiaco e la funzione contrattile altrimenti

compromessi dal diabete [25].

In condizioni normali i substrati principali del metabolismo cardiaco sono costituiti da NEFA(70%),

glucosio (30%), acido lattico e corpi chetonici. Il metabolismo energetico miocardico ha una fine

regolazione che gli permette di adattarsi alle varie condizioni fisiologiche. In condizioni di ischemia

infatti si ha uno shift a favore del metabolismo glucidico. Nel cuore di soggetti diabetici invece è

stato dimostrato che il metabolismo ossidativo è costituito per il 90% dal metabolismo degli acidi

grassi.

L’ossidazione dei glucidi è vantaggiosa rispetto a quella degli acidi grassi, in quanto la produzione

di ATP per mole di O2 consumata dall’ossidazione dei glucidi è maggiore rispetto a quella che si

otterrebbe dall’ossidazione degli acidi grassi. Questo particolare risulta cruciale in condizioni di

aumentate richieste energetiche (sovraccarico) o di limitato apporto di ossigeno (ischemia).

Il metabolismo degli acidi grassi liberi (FFA) è responsabile inoltre di un accumulo intracellulare di

metabolici tossici per il cardiomiocita, di un aumento della produzione di DAG, di proteina chinasi

C e di radicali liberi. Questi fattori probabilmente compartecipano all’apoptosi dei miocardiociti ed

al remodelling interstiziale che si associano alla disfunzione contrattile osservata nei soggetti

diabetici. A sostegno della ipotesi del ruolo del metabolismo lipidico nella disfunzione ventricolare

è stato dimostrato che anche nella cardiomiopatia dilatativa il tasso di uptake di FFA da parte del

miocardio è direttamente proporzionale alla severità della disfunzione miocardica.

Un ulteriore meccanismo con cui l’aumento del metabolismo dei FFA determina danno a livello dei

miocardiociti nel diabete è rappresentato dall’inibizione della piruvato deidrogenasi e, attraverso il

citrato, quella della fosfofruttosio-kinasi che causa un accumulo di prodotti intermedi della glicolisi.

Questo accumulo è responsabile di modificazioni della trascrizione genica, fra cui una riduzione

della trascrizione di SERCA2 ed ad una modificazione delle produzione delle proteine contrattili

con una riduzione della catena pesante alfa della miosina ed una iper-espressione della catena beta

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miosinica dotata di una minore velocità di contrazione. SERCA2 rappresenta la pompa del Ca più

importante per il reuptake di Ca dalla cellula cardiaca; una riduzione della concentrazione

intracellulare di questo ione è responsabile del rilasciamento diastolico del cardiomiocita, e una

ridotta espressione di SERCA2 determina un’alterazione del rilasciamento diastolico.

1.2.2.1 Meccanismi di regolazione del metabolismo miocardico.

A livello miocardico è presente una regolazione reciproca fra i vari metabolismi: un aumento

dell’ossidazione degli acidi grassi determina una diminuzione del metabolismo glucidico e

viceversa.

Un aumento della disponibilità di NEFA a livello del miocardiocita determina un aumento del loro

metabolismo. Questo avviene soprattutto tramite l’attivazione del fattore di trascrizione nucleare

PPAR-alfa all’interno della cellula cardiaca, che induce l’espressione di proteine enzimatiche

coinvolte nel metabolismo degli acidi grassi.

Quindi nel diabete, per deficit di azione dell’insulina, vi è una attivazione della lipolisi, con

conseguente aumento degli FFA in circolo ed attivazione del loro metabolismo a livello cardiaco.

1.2.2.2 Il ruolo dei PPAR-alpha

Quella dei PPAR (= peroxisome proliferator activated receptors), come detto precedentemente, è

una famiglia di recettori nucleari che attivano la trascrizione di geni coinvolti nel metabolismo

lipidico e glucidico. Ve ne sono di diversi tipi: alfa, beta, gamma ad espressione tessuto specifica e

che rispondono a ligandi differenti.

Il tipo alfa sembra essere il principale regolatore del metabolismo lipidico a livello cardiaco. Un

aumento dei livelli di FFA nel sangue determina un’attivazione del PPAR con conseguente aumento

del loro metabolismo. Questo probabilmente costituisce un meccanismo di compenso che permette

un pronto smaltimento dei FFA che altrimenti si accumulerebbero nei miocardiociti determinando

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un importante effetto tossico. Nel diabete inizialmente assistiamo ad un aumento dell’attività dei

PPAR che permette lo smaltimento dell’eccesso di FFA che giungono al miocardio, questo però

contemporaneamente determina un aumento della beta-ossidazione ed una parallela diminuzione del

metabolismo glucidico con effetti dannosi sulla cellula miocardica precedentemente descritti.

Nelle fasi avanzate del diabete invece è stata dimostrata una progressiva down-regulation dei

PPAR-alpha, da causa non ancora nota, che sarebbe responsabile dell’accumulo di FFA all’interno

dei miocardiociti con danno lipotossico ancor più grave dei danni determinati dal metabolismo

beta-ossidativo.

Studi in topi diabetici resi “knock-out” per i PPAR-alpha miocardici hanno dimostrato un

peggioramento della cardiomiopatia, probabilmente perché la totale assenza dei PPAR determina un

deficit del metabolismo lipidico con conseguente grave lipotossicità da accumulo di FFA [26].

Questo è un possibile meccanismo per cui l’impiego di agonisti PPAR nel diabete avanzato

sembrerebbe associarsi ad un miglioramento della cardiopatia [27].

1.2.2.3 Relazione fra l’insulto metabolico, la fibrosi e la disfunzione ventricolare

L’ alterazione della funzione diastolica è molto precoce nel diabete, ed è determinata da un aumento

dello stiffness di parete il cui sviluppo, secondo alcuni autori, precederebbe quello della fibrosi. Un

contributo precoce è probabilmente determinato dall’accumulo di prodotti della glicosilazione non

enzimatica (AGEs), che formando addotti con le componenti della matrice extracellulare e con

proteine contrattili e di membrana dei miocardiociti altererebbero le proprietà elastiche delle pareti

miocardiche, mentre solo in fasi successive si instaurerebbe anche il processo fibrotico.

La disfunzione sistolica invece sembrerebbe determinata soprattutto dal danno e/o dalla perdita di

miocardiociti. In particolare, una perdita di miocardiociti di entità limitata in modo tale da non

determinare alterazioni in condizioni basali ma da essere responsabile di una diminuzione della

riserva contrattile durante esercizio, sarebbe alla base della ridotta tolleranza allo sforzo riportata

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precocemente in soggetti diabetici. La disfunzione sistolica sembrerebbe essere in parte reversibile

e correlata con i livelli di controllo glicemico. Uno studio condotto su soggetti diabetici di recente

diagnosi ha infatti mostrato che, dopo un periodo di controllo glicemico stabile, era dimostrabile un

significativo miglioramento della frazione di eiezione. Secondo Marwick et al. [28] la relazione fra

l’insulto metabolico, la fibrosi e la disfunzione diastolica può essere suddiviso in tre stadi:

1)Early stage. Uno stadio precoce di breve durata caratterizzato da alterazioni metaboliche quali

deplezione dei trasportatori GLUT-4, aumento del metabolismo lipidico, modificazioni

dell’omeostasi del calcio ed insulino-resistenza. In questo stadio di cardiomiopatia diabetica non

sono rilevabili significative alterazioni strutturali del miocardio, ma solo modificazioni a livello

delle cellule cardiache. Le disfunzioni ventricolari precoci sono generalmente dimostrabili solo con

metodologie dotate di elevata sensibilità quali strain, strain-rate e miocardial tissue velocity. Anche

le alterazioni a livello endoteliale esordiscono in questo stadio precoce.

2)Middle stage. Le modificazioni intracellulari metaboliche a livello dell’omeostasi del calcio e del

metabolismo lipidico-glucidico determinano nel tempo un aumento dell’apoptosi e della necrosi

cellulare, un aumento della produzione di Angiotensina II e del TGF-beta. Ne risulta un danno

miocardico con perdita di miociti associato a fibrosi miocardica, che inizialmente causano una

compromissione della funzione di riempimento diastolico, con una alterazione del pattern di flusso

transmitralico, seguita dal progressivo sviluppo di una compromissione della funzione di pompa

con conseguente riduzione della frazione di eiezione.

Questo stadio di cardiomiopatia diabetica è caratterizzato da fibrosi miocardica e ipertrofia dei

miocardiociti, con contemporanea riduzione del loro numero. Pazienti in questo stadio presentano in

genere alterazioni a livello della geometria e della struttura parietale cardiaca ancora modesti

(diametri cavitari, spessori parietali, massa ventricolare ai limiti alti della norma) mentre sono

presenti alterazioni significative della funzione sistolica e diastolica rilevabili con gli indici

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ecocardiografici convenzionali (frazione di eiezione, rapporto tra flusso transmitralico proto-

diastolico e pre sistolico E/A).

3)Late stage. Questo stadio della cardiomiopatia diabetica è caratterizzato da alterazioni strutturali e

funzionali che coinvolgono ampiamente tutto il miocardio. E’ presente un importante danno a

livello del microcircolo coronarico probabilmente associato a frequenti costrizioni microvascolari

responsabili di danni ischemici a carico del miocardio. In questo stadio la cardiomiopatia diabetica

frequentemente si associa ad ipertensione e allo sviluppo di cardiomiopatia ischemica.

1.2.3. L’Iperglicemia cronica: effetti sul miocardio

L’iperglicemia è un potente agente di danno a livello di diversi tessuti. In particolare è da lungo

tempo conosciuto il suo ruolo nella patogenesi della nefropatia diabetica, che rappresenta un

modello dell’azione dell’iperglicemia in vari tessuti. Le alterazioni istologiche riscontrate a livello

renale ed a carico di altri tessuti come quello peritoneale sono caratterizzate principalmente da un

accumulo di matrice extracellulare costituita da collagene, laminina, proteoglicani, etc. Tale

accumulo di matrice extracellulare deriverebbe da un’alterazione del proprio turn-over causato da

modificazioni del livello di trascrizione di alcune serin proteasi, dal deficit di attività delle

metalloproteasi (MMP), e dall’aumento di sintesi delle proteine collageniche [23].

Un ulteriore meccanismo patogenetico sembrerebbe essere rappresentato dalla reazione non

enzimatica del glucosio con varie molecole biologiche con conseguente formazione di AGEs, che a

loro volta creerebbero addotti stabili con molecole collageniche rendendo quest’ultime resistenti

alla proteolisi. Gli AGEs inoltre attraverso il legame con il proprio recettore determinano

l’attivazione di processi di trascrizione che portano ad un aumento dell’espressione di molecole di

adesione, alla produzione di citochine pro-infiammatorie e di fattori di crescita [29].

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Anche a livello cardiaco le alterazioni istopatologiche riscontrate nei diabetici rappresentate dalla

fibrosi, dall’accumulo di materiale extracellulare, dalla morte ed ipertrofia dei miocardiociti, hanno

come possibile meccanismo patogenetico l’esposizione a condizioni di iperglicemia cronica.

Studi in vitro hanno dimostrato che l’esposizione di fibroblasti cardiaci umani ad elevate

concentrazioni di glucosio (a valori di concentrazione frequentemente riscontrabili in soggetti

diabetici) determina un aumento della proliferazione cellulare, un aumento della sintesi di collagene

e fibronectina ed un aumento dell’espressione del TGF-alfa e beta. Alte concentrazioni di glucosio

avrebbero anche la capacità di influenzare l’attività delle MMP, e potrebbero indurre localmente

una up-regulation del sistema RAS [23]. È stato inoltre dimostrato in vitro che il pre-trattamento

con losartan determina il blocco almeno parziale delle alterazioni indotte dall’iperglicemia, quindi

l’iperglicemia potrebbe determinare i suoi effetti attraverso un up-regulation locale del sistema

RAS.

Un altro possibile meccanismo coinvolto nella patogenesi del danno indotto dall’iperglicemia

potrebbe essere rappresentato dall’aumento della produzione di specie reattive dell’ossigeno.

È stato infatti dimostrato, con studi in vitro, che l’esposizione delle cellule ad alte concentrazioni di

glucosio determina un aumento della produzione di ROS, un’up-regulation dell’espressione genica

del TGF- ed un aumento della produzione di matrice extracellulare.

È stato dimostrato inoltre che tali modificazioni sono in relazione con l’aumento del contenuto e del

metabolismo del glucosio all’interno delle cellule e non tanto con i valori assoluti di concentrazione

di glucosio in ambiente extracellulare.

I ROS a loro volta sarebbero responsabili di modificazoni dell’espressione genica determinando un

aumento della produzione di TGF- , fibronectina, Angiotensina 2, recettore AT-1 dell’angiotensina

2 e proteine della matrice extracellulare [31].

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1.2.4. Il sistema RAS nel diabete.

Dati clinici e sperimentali indicano che il diabete è caratterizzato da una up-regulation del sistema

renina-angiotensina sia a livello sistemico che a livello locale cardiaco. E’ stato osservato che

interventi atti ad attenuare l’effetto dell’angiotensina II hanno la capacità di interferire

positivamente con la mortalità, la morbilità e lo sviluppo di cardiomiopatia diabetica.

Infatti in cuori di soggetti diabetici è stata evidenziato un aumento dell’espressione di angiotensina

II e del suo recettore AT-1 a livello dei miocardiociti e delle cellule endoteliali; tale aumento è

risultato ancora maggiore nei pazienti con diabete associato ad ipertensione [32].

L’aumento dell’angiotensina II a livello cardiaco sembrerebbe responsabile di un potenziamento

dello stress ossidativo e dell’attivazione dei processi di apoptosi e di necrosi tra le cellule

miocardiche. Osservazioni recenti infatti individuano come possibile fattore critico, responsabile

dell’aumento della morte dei miocardiociti e dell’ipertrofia riscontrata in cuori di soggetti diabetici,

proprio l’up-regulation locale del sistema renina-angiotensina cardiaco.

Non è ancora chiaro il meccanismo di attivazione locale del RAS riscontrato nel diabete; ciò che si

conosce è che l’attivazione del fattore di trascrizione p53 ha la capacità di promuovere la

trascrizione sia dell’angiotensinogeno che dei recettori AT-1, determinando così un aumento della

formazione dell’angiotensina II ed un incremento della risposta all’angiotensina stessa [33].

Studi hanno dimostrato inoltre che nell’iperglicemia è presente un aumento dell’attivazione del p53.

Condizioni di elevate concentrazioni di glucosio sono associate alla formazione di prodotti della

glicosilazione non enzimatica, fra i possibili substrati di tali reazioni vi sarebbe anche il p53; la

glicosilazione e la conseguente fosforilazione determinerebbero l’attivazione e la stabilizzazione di

questo fattore di trascrizione. L’attivazione di p53, oltre a promuovere la trascrizione dei geni

dell’angiotensinogeno e del recettore AT-1, induce anche geni coinvolti nel processo di apoptosi

quali Bcl-2 e Bax, determinando quindi anche un aumento della morte delle cellule miocardiche.

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1.2.5. L’insulino-resistenza

1.2.5.1. Azioni dell’insulina a livello cardiaco

L’insulina a livello cardiaco svolge numerose azioni:

- ha un ruolo diretto nell’attivazione del trasporto di glucosio dentro la cellula miocardica;

- regola il metabolismo del miocardiociti determinando l’attivazione della glicolisi e

dell’ossidazione di glucosio;

- promuove la sintesi di glicogeno e la sintesi proteica;

- inibisce l’ossidazione degli acidi grassi;

- ha influenza positiva sull’inotropismo cardiaco;

- ha azione anti apoptotica sui miocardiociti.

- è dotata di attività vasodilatatoria in vivo, probabilmente attraverso un’attivazione della

produzione del NO mediata dall’enzima eNOs presente all’interno delle cellule endoteliali.

- Stimola l’entrata del K+ nel miocardiocita con conseguente attivazione della tirosin-chinasi,

che a sua volta promuove la trascrizione del pattern genico coinvolto nel

precondizionamento ischemico.

1.2.5.2. L’insulino resistenza e la patologia cardiaca

Da varie parti l’insulino-resistenza sta ricevendo attualmente un significato di fattore di rischio

cardiovascolare indipendente. Studi precedenti hanno dimostrato un’associazione tra insulino-

resistenza e scompenso cardiaco, ed hanno evidenziato il valore prognostico dei livelli di insulino-

resistenza in soggetti con scompenso [34-35-36].

Tramite tomografia ad emissione di positroni (PET) con fluoro-desossiglucosio, effettuata durante

clamp euglicemico iperinsulinemico, è stato dimostrato che in cuori scompensati di soggetti umani

vi è una riduzione dell’ utilizzazione di glucosio insulino-mediata associata ad una riduzione

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dell’espressione del trasportatore cellulare di glucosio GLUT-4. Mediante spettroscopia MR,

all’interno dei miocardiociti è stata documentata una riduzione del metabolismo dei composti del

fosfato ad alta energia (ATP) con una riduzione del rapporto PCr/ATP, indice di bassa disponibilità

energetica intracellulare. Vi sono evidenze che suggeriscono che modificazione dei substrati

metabolici, in particolare una riduzione del metabolismo glucidico con un compensatorio aumento

del metabolismo dei FFA, avrebbero un ruolo chiave nell’ipertofia, nel progressivo rimodellamento

e nella disfunzione sistolica ventricolare osservati nello scompenso cardiaco cronico [37-38-39].

Ulteriori recenti studi in soggetti non diabetici con cardiomiopatia dilatativa hanno mostrato come

ad un aumento della sensibilità insulinica, ottenuta con un periodo di 5 mesi di esercizio fisico

regolare, si sia associato un significativo miglioramento della frazione d’eiezione del ventricolo

sinistro, una diminuzione del consumo miocardico di ossigeno ed un aumento dell’uptake di

glucosio insulino-mediato misurato con la PET [38]. Tramite PET con fluoro-desossiglucosio è

stato dimostrato che il miocardio di soggetti con diabete tipo 2 in buon controllo glicemico è

resistente all’azione dell’insulina (minore captazione di glucosio da parte delle cellule miocardiche

a parità di concentrazione d’insulina rispetto ai soggetti sani) [40,41].È stato inoltre dimostrato che

soggetti diabetici presentano una compromissione dell’azione vasodilatatoria regionale dell’insulina

a livello cardiaco, così come risulta alterata anche la risposta coronarica a farmaci vasodilatatori

come la nitroglicerina [19].

Oltre che al diabete, l’insulino-resistenza si associa anche ad altre patologie quali l’ipertensione

arteriosa ed è riportata in pazienti con coronaropatia. Il TNF-alfa è stato riconosciuto come una

componente chiave nello sviluppo dell’insulino-resistenza nel diabete [42,43]. Un aumento della

resistenza all’azione dell’insulina è stato ottenuto anche con modificazioni dell’attività del sistema

nervoso simpatico, ed in presenza di disfunzioni del sistema parasimpatico e autonomiche in

genere, come quelle che si possono riscontrare nel diabete [44]. Anche la disfunzione endoteliale

potrebbe essere coinvolta nella patogenesi dell’insulino-resistenza.

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A livello cardiaco, l’insulino-resistenza viene oggi associata alle alterazioni diastoliche precoci che

si possono riscontrare in soggetti ipertesi non diabetici, e tale correlazione è risultata indipendente

rispetto agli effetti dell’ipertensione, dell’obesità e dell’ipertrofia ventricolare sulla fuzione

diastolica [45]. Studi condotti su modelli animali di diabete hanno dimostrato che l’insulino-

resistenza si associa con un’alterazione della funzione contrattile cardiaca a livello dei

miocardiociti. Simili alterazioni a livello dei miocardiociti sono state dimostrate anche in ratti

insulino-resistenti, ed il trattamento con metformina (farmaco insulino-sensibilizzante) è risultato in

grado di prevenire lo sviluppo dell’insulino-resistenza e della disfunzione dei miocardiociti ad essa

associata .

Questi risultati sono stati confermati da studi condotti su pazienti con diabete tipo 2 in assenza di

ipertensione, sottoposti a terapia con un farmaco insulino sensibilizzante del tipo agonista PPAR

(troglitazone), che mostravano ipertrofia ventricolare sinistra e disfunzione diastolica associate alla

insulino resistenza [46]. Anche in soggetti non diabetici è stata osservata una correlazione tra

insulino-resistenza e ipertrofia ventricolare sinistra. In uno studio condottto su 140 soggetti diabetici

( di cui 70 ipertesi e 70 normotesi), la concentrazione ematica di insulina basale è risultata un

predittore indipendente di massa ventricolare, sia nell’intera popolazione che all’interno dei singoli

sottogruppi di pazienti diabetici suddivisi in base alla presenza/assenza di ipertensione.

In altri studi su soggetti non diabetici [47], è risultato che attuando una correzione tramite analisi

multivariata per i valori di BMI e di pressione sistemica, la correlazione tra insulino-resistenza e

massa ventricolare diventa statisticamente non significativa.

Nello studio di Framingham, su un ampio campione di soggetti con anamnesi negativa per infarto o

scompenso cardiaco suddivisi in diverse classi di tolleranza glucidica (normale tolleranza glucidica,

iperglicemia a digiuno, intolleranza ai carboidrati e nuova diagnosi di diabete), è stata riscontrata

una associazione fra l’insulino-resistenza e l’aumento della massa ventricolare nei soggetti di sesso

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femminile; tale relazione è risultata fortemente influenzata dagli indici antropometrici di massa

corporea [48].

1.3 Studio della funzione ventricolare sinistra.

1.3.1 Analisi del segnale di backscatter integrato (IBS).

In generale, per caratterizzazione tissutale mediante ultrasuoni si intende la possibilità di

identificare e caratterizzare alterazioni a livello della struttura e della fisiologia di organi e tessuti

attraverso l’analisi dell’interazione fra gli ultrasuoni e il tessuto bersaglio.

A differenza della tecnica ecocardiografica standard, che analizza gli echi riflessi specularmente

dalle varie interfacce “acustiche”, ovvero da quegli elementi tissutali con diversa ecodensità ma con

diametro maggiore della lunghezza d’onda del fascio ultrasonoro incidente, questa tecnica utilizza

l’analisi del segnale in radiofrequenza degli echi retrodispersi (backscatter), rappresentati da

ultrasuoni di bassa ampiezza retrodiffusi in modo multidirezionale dall’interazione con elementi

tissutali riflettenti di diametro inferiore alla lunghezza d’onda del fascio ultrasonoro incidente.

Questa tecnica è considerata un metodo sensibile per caratterizzare in modo quantitativo le

proprietà acustiche del miocardio [49-52].

Gli indici principali che possono essere ottenute dall’analisi IBS sono:

1) L’ampiezza delle variazioni cicliche sisto-diastoliche del segnale IBS: Madras e Perez JE

[67] hanno dimostrato che durante le fasi di contrazione e rilasciamento del miocardio

normale si presenta un pattern ciclico e riproducibile dell’ampiezza del segnale IBS, con

valori massimi in telediastole. È stato osservato che il valore di IBS dipende

dell’orientamento relativo delle fibre miocardiche rispetto al fascio ultrasonoro ed è

maggiore quando il fascio ultrasonoro è perpendicolare all’orientamento predominante delle

fibre; poichè l’orientamento delle fibre miocardiche varia durante le fasi di contrazione e

rilasciamento del miocardio, anche il valore di IBS varia in modo ciclico durante le fasi

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cardiache sisto-diastoliche. Quindi numerosi autori sostengono che l’ampiezza di queste

variazioni ciclo-dipendenti dell’IBS rifletta le proprietà contrattili intrinseche del miocardio

[51,52] (Fig. 1-2)

2) IBS index: è un indice che misura il valore assoluto dell’ecodensità tissutale in un

determinato segmento del miocardio. Può essere espresso anche in valore percentuale se

rapportato al valore di IBS del pericardio considerato del 100%. Questo indice correla con

la presenza relativa di alcune componenti strutturali e istologiche del tessuto miocardico, in

realtà non ancora perfettamente identificate, che comprendono il contenuto di collagene e

quindi il grado di fibrosi del miocardio, la deposizione di calcio, l’accumulo di sostanza

amiloide, l’edema ed anche l’architettura delle fibre [69].

3) Un altro indice, peraltro meno utilizzato negli studi clinici, è rappresentato dal ritardo

temporale del picco massimo delle variazioni cicliche di IBS (CV-IBS) rispetto all’onda R

dell’ECG. Quando tale intervallo temporale è del 120% rispetto all’intervallo QT

dell’ECG, è considerato un indice affidabile di ischemica miocardia [49].

È stato osservato, in modelli animali e nell’uomo, che la fibrosi tissutale è responsabile di

alterazioni delle proprietà acustiche del miocardio [50,53]

Maceira et al. [71],studiando cuori di soggetti ipertesi con funzione cardiaca apparentemente

conservata, hanno osservato che in tali soggetti vi era una riduzione dell’ampiezza della variazione

ciclica dei valori di IBS e che tale diminuzione presentava una correlazione inversa con alcuni

indici di fibrosi miocardica quale la concentrazione sierica del propeptide C-terminale del collagene

tipo 1. Gli stessi autori hanno dimostrato la presenza di un’associazione tra la diminuzione

dell’ampiezza del CV-IBS ed i gradi di alterazione sub-clinica della funzione diastolica identificati

dall’analisi doppler del flusso trans-mitralico. Picano et al. [53] hanno evidenziato una correlazione

diretta fra i valori di IBS, espressi in percentuale rispetto alla videodensità del pericardio, e la

percentuale di tessuto connettivo all’interno del miocardio misurata dall’analisi istologica effettuata

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su campioni bioptici di miocardio. Il nostro gruppo ha recentemente dimostrato, in una popolazione

comprendente normotesi di controllo e pazienti ipertesi essenziali o con iperaldosteronismo, una

correlazione tra i valori di IBS miocardico da un lato e livelli circolanti di aldosterone dall’altro

[59]. Considerando i noti effetti profibrotici dell’aldosterone sul tessuto miocardico, e l’ulteriore

correlazione osservata tra IBS miocardico e escrezione urinaria di idrossiprolina, indice di turnover

del collagene, tali osservazioni sono in linea con l’ipotesi che l’analisi del segnale IBS possa fornire

uno strumento utile in clinica per la valutazione della fibrosi miocardica di tipo reattivo.

Come detto precedentemente, nei diabetici è riscontrabile precocemente un accumulo di connettivo

e materiale glicoproteico a livello miocardico, che potrebbe contribuire al deterioramento della

funzione cardiaca riscontrato nel diabete, possibile preludio del successivo sviluppo della

cardiomiopatia diabetica. Gli studi iniziali di caratterizzazione tissutale miocardica in pazienti con

diabete mellito sono stati eseguiti mediante analisi videodensitometrica [54], al fine di identificare

eventuali alterazioni funzionali e strutturali precoci, ad uno stadio in cui gli indici ecocardiografici

convenzionali risultano ancora all’interno del range di normalità. Dagli studi svolti è risultato che

già in fase precoce di diabete, in assenza di disfunzione subclinica sistolica o diastolica

documentabile con le tecniche echocardiografiche convenzionali ed in assenza di coronaropatia ed

ipertensione, è presente un aumento dell’ecoreflettività miocardica a livello del setto e della parete

posteriore [54]. L’ aumento dell’eco reflettività [54,50] potrebbe essere determinato da un aumento

del contenuto di collagene e da altre modificazioni strutturali del miocardio evidenziate anche in

studi bioptici su cuori di soggetti in stadio precoce di diabete [25].

La riduzione dell’ampiezza delle variazioni cicliche dell’IBS [50] probabilmente riflette un’

alterazione della contrattilità intrinseca del miocardio, già presente in fase precoce di diabete, che

potrebbe essere determinata da un aumento del contenuto di collagene, da un’alterazione a livello

del microcircolo e da una modificazione del metabolismo dei miocardiociti, come sostengono studi

condotti precedentemente [21].

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Figura 1

Variazioni cicliche sisto diastoliche dell’IBS

Vitale DF et al. Circulation 1995;92:1452-1457.

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Figura 2

Esempio di acquisizione IBS

• CV-IBS rappresenta le variazioni ciclo-dipendenti dell’energia del fascio US retrodisperso

(backscattered).

• CV-IBS è un indice di performance contrattile del miocardio indipendente dalle dimensioni

della cavità ventricolare sinistra e dallo spessore parietale.

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2. SCOPO DELLO STUDIO

Obiettivo dello studio è stato quello di valutare la possibile associazione tra insulino-resistenza e

disfunzione ventricolare sinistra preclinica in pazienti con diabete tipo II di recente diagnosi e esenti

da complicanze cardiovascolari cliniche. A tal fine, sono stati utilizzati un approccio

ecocardiografico integrato per la valutazione morfofunzionale cardiaca, e la tecnica del clamp

euglicemico – iperinsulinemico per caratterizzare la sensibilità dei tessuti periferici all’azione

dell’insulina.

3. MATERIALI E METODI

3.1. Popolazione dello studio: caratteristiche cliniche.

Sono stati studiati 62 soggetti (maschi 42, femmine 20, età media 53±11), di cui 38 diabetici e 24

soggetti sani, reclutati tra i pazienti riferiti all’Ambulatorio del Diabete della Medicina Generale 3

dell’Università di Pisa e per quel che riguarda i controlli, tra volontari sani e soggetti che si

presentavano in ambulatorio per visita di carattere preventivo. I criteri di inclusione ed esclusione

per lo studio sono sotto riportati.

Criteri di inclusione per i soggetti di controllo :

• normale glicemia a digiuno ( 110 mg/dl) e assenza di intolleranza glucidica (glicemia a due

ore durante O-GTT 140 mg/dl)

• assenza di ipertensione arteriosa, definita come pressione arteriosa sistolica (PAS 140

mmHg e/o pressione diastolica (PAD) 90 mmHg in almeno tre misurazioni negli ultimi

due mesi con paziente in posizione seduta in ambiente tranquillo da almeno 10 min; oppure

trattamento farmacologico antiipertensivo in atto;

• Colesterolo plasmatico totale < 240 mg/dl e assenza di terapia ipolipemizzante in atto;

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• Assenza di malattia cardiovascolare clinica: cardiopatia ischemica, insufficienza cardiaca

congestizia, pregresso ictus o attacco ischemico transitorio, claudicatio intermittens;

• Assenza di qualsiasi altra malattia sistemica significativa, o di trattamento farmacologico

cronico.

Criteri di inclusione per i soggetti diabetici:

• recente diagnosi di diabete mellito, definito come glicemia a digiuno 126 mg/dl , glicemia

200 mg/dl in misure “random”;o 200 mg/dl a 120 minuti durante O-GTT

• assenza di trattamento antidiabetico farmacologico;

• HbA1c 7%;

• assenza di patologie cardiovascolari definite come in precedenza;

• assenza di ischemia miocardica inducibile (ECG da sforzo);

• funzione ventricolare sinistra di pompa conservata (frazione di eiezione ecocardiografica

50%±5).

Sedici dei 38 pazienti diabetici presentavano ipertensione arteriosa, ed erano in terapia con farmaci

anti-ipertensivi quali ace-inibitori, diuretici, -bloccanti (valori medi di pressione arteriosa in

terapia 136/77±);12 erano in terapia con statine per la coesistenza di dislipidemia. In tutti, la terapia

anti-ipertensiva e quella ipolipemizzante era stata interrotta almeno due settimane prima dello

studio. La verifica dei criteri di inclusione/esclusione veniva ottenuta alla visita di arruolamento

(T0). Dopo l’eventuale wash-out terapeutico, venivano previste tre visite successive, nell’arco di

due settimane, per misure antropometriche, prelievi ematochimici, curva da carico glucidico per via

orale (O-GTT, solo nei controlli) (T1); clamp euglicemico iperinsulinemico (T2), e studio

ultrasonografico cardiovascolare (T3).

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3.2. Misure antropometriche

Peso e altezza sono stati misurati la mattina a digiuno, con i soli indumenti intimi. L’indice di massa

corporea è stato calcolato come rapporto tra il peso corporeo in chilogrammi e l’altezza espressa in

metri elevata al quadrato (peso/ m2). La circonferenza vita è stata misurata a livello della minima

circonferenza tra il processo xifoideo e le creste iliache (in cm). La circonferenza fianchi è stata

misurata a livello delle teste femorali (in cm). Il rapporto vita /fianchi è stato calcolato come

rapporto tra circonferenza vita e circonferenza fianchi. La superficie corporea (BSA) è stata

calcolata secondo la formula di Du Bois and Du bois.

3.3. Pressione arteriosa

La pressione arteriosa è stata misurata a livello del braccio sinistro mediante apparecchio

automatico (OMRON, Tokyo, Japan), in occasione di ciascuna visita, e durante lo studio

ecocardiografico con il paziente in posizione supina.

3.4. Analisi biochimiche

I campioni di sangue sono stati prelevati da una antecubitale dopo una notte di digiuno, raccolti in

siringhe eparinizzate e trattati.

Sono state determinate le concentrazioni plasmatiche di trigliceridi e colesterolo totale, mentre

l’LDL-colesterolo è stato calcolato secondo la formula di Friedwald.

I trigliceridi sierici sono stati determinati con metodo enzimatico colorimetrico (Boehringer

Mannheim, Mannheim, Germany). Il colesterolo totale è stato dosato con metodo enzimatico-

spettrofotometrico (Eris Analyzer 6170, Eppendorph Geratebau, Hamburg, Germany). Il colesterolo

HDL è stato misurato come il colesterolo totale dopo che le particelle LDL e VLDL sono state

precipitate con MnCl2 (1.06 M) ed eparina sodica (2400 USP/mL).

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La glicemia è stata determinata con metodo di ossidazione del glucosio (Glucose Analyzer;

Beckman Instruments, Fullerton, CA), e l’insulinemia con metodo radioimmunoenzimatico

(Human Insulin-specific RIA kit, Linco Research, St. Charles, MI).

3.5. Clamp euglicemico iperinsulinemico

Il clamp euglicemico-iperinsulinemico è stato eseguito secondo il protocollo proposto da De

Fronzo et al. [58]. In breve, la concentrazione plasmatica d’insulina viene incrementata e

successivamente mantenuta stabile ad un livello di circa 100µu/ml, mediante infusione continua di

insulina a concentrazione predeterminata per un periodo di circa 120 min. Parallelamente, la

glicemia viene mantenuta costantemente ad un livello basale di circa 90 mg/dl attraverso

un’infusione variabile di glucosio, regolata puntualmente con meccanismo a feed-back in base a a

determinazioni glicemiche ripetute durante il test. Una volta raggiunta una condizione di stato

stabile, negli ultimi 40 min del test, la quantità di glucosio infusa nell’unità di tempo corrisponde

alla quantità di glucosio utilizzata dai tessuti periferici, con trasporto dipendente dall’azione

dell’insulina, e costituisce quindi un indice (“M value”, in Mol/min/Kg) della sensibilità dei tessuti

all’azione stessa dell’insulina.

Le principali caratteristiche vitali, antropometriche e metaboliche della popolazione di studio sono

riportate in Tab. 1.

3.6. Studio ecocardiografico

Lo studio ecocardiografico convenzionale integrato con la caratterizzazione acustica mediante IBS

è stato eseguito secondo il protocollo precedentemente descritto [59], con apparecchiatura Philips

Sonos 5500. In breve, venivano acquisiti sequenzialmente loops in modalità mono- e

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bidimensionale dalla proiezione parasternale asse lungo e asse corto, e bidimensionale dalle

proiezioni apicali 2 e 4 camere. Dall’approccio apicale venivano anche registrati i profili di velocità

di flusso transmitralico e aortico.

Dalle acquisizioni M-mode sono stati calcolati, secondo le linee guida ASE (American Society of

Echocardiography) e le formule standard [60,61,62,63] :

• Diametri cavitari e spessori parietali (setto interventricolare, IVS; parete posteriore, PW) in

diastole e sistole;

• Massa ventricolare sinistra assoluta (LVMass) e indicizzata alla 2.7(LVMI^2.7)[66];

• Accorciamento frazionale endocardico e stress sistolico parietale;

• Lo spessore parietale relativo (RWT) è stato calcolato come (PWd+IVSd)/EDD, dove EDD

indica il diametro telediastolico del ventricolo sinistro;

• L’accorciamento circonferenziale centroparietale (Midwall Fractional Shortening, MFS%) è

stato calcolato seguendo la formula:

MFS=[(LVDd+PWd/2+IVSd/2)-(LVDs+Hs/2)/ (LVDd+PWd/2+IVSd/2)], dove:

o Hs/2 è la stima dello spessore telesistolico dello strato interno del miocardio in

telesistole;

o LVDd e LVDs sono i diametri tele-sistolici e tele-diastolici del ventricolo sinistro;

o Pwd e IVSd sono gli spessori della parete posteriore e del setto interventricolare in

tele-diastole [60];

o Lo stress parietale a livello circonferenziale (ESS) è stato calcolato con la formula

standard [64], per poi ricavare il valore di MFS predetto in base al livello di ESS

[60];

o Il rapporto tra il valore di MFS osservato e quello atteso in base al valore di ESS,

espresso in percentuale, corrisponde a MFS aggiustato per lo stress telesistolico.

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33

• La frazione di eiezione è stata calcolata secondo la formula di Simpson. Dal profilo di flusso

transmitralico sono state ottenute le velocità di flusso protodiastolico e telediastolico (E ed

A, rispettivamente), e calcolato il rapporto E/A [65]. Dagli integrali velocità di flusso vs

tempo nella radice aortica e dall’apertura delle semilunari aortiche è stata anche stimata la

portata circolatoria.

• L’ipertrofia ventricolare sinistra (LVH) è stata definita in base a una soglia di LVMI >

47g/m2.7 nelle donne e > 50 g/m2.7 negli uomini [59].

3.6.1 Analisi del segnale IBS

L’analisi del segnale IBS è stata eseguita utilizzando un sistema commerciale (Acoustic

Densitometry, AD, Philips, Andover, MA) che permette l’acquisizione e l’analisi di immagini IBS

in tempo reale secondo la tecnica precedentemente riportata [66]. Le sequenze di immagini IBS

sono state ottenute in proiezione parasternale asse lungo, posizionando una regione d’interesse

(ROI) di dimensioni adeguate (21 x 21 pixels) in corrispondenza del segmento medio del setto

interventricolare, essendo in queste condizioni il fascio ultrasonoro perpendicolare all’orientamento

delle fibre. L’analisi è stata fatta su acquisizioni di almeno 3 cicli cardiaci consecutivi, con

frequenza di campionamento di 30 frames/secondo. Il valore di IBS miocardico, espresso in decibel

(dB) è stato stimato mediando i 3 valori diastolici consecutivi di ciascun ciclo. Le variazioni

cicliche sisto-diastoliche di IBS (CV-IBS) sono state calcolate sulle stesse sequenze, rilevando in

ciascun ciclo cardiaco i 3 valori diastolici massimi ed i 3 valori sistolici minimi e calcolandone la

differenza sisto-diastolica media [59]. Oltre al valore assoluto del CV-IBS, è stato calcolato anche

un valore normalizzato per il valore diastolico [(CV-IBS/IBS) x 100].

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3.7. Analisi statistica

I dati sono stati espressi come media ± sd. Per i confronti fra gruppi sono stati effettuati l’ANOVA,

e, dove necessario, l’ANCOVA. Il test chi-quadro e il test esatto di Fischer sono stati utilizzati per

le variabili categoriche. La regressione lineare è stata utilizzata per valutare le correlazioni

univariate tra variabili continue. Per valutare la correlazione fra variabili dipendenti e più possibili

variabili indipendenti è stata utilizzata la regressione multipla (Stat View 5.0, Abacus Concepts

Inc., Berkeley, CA, USA).

4. RISULTATI

Le principali caratteristiche cliniche e metaboliche dei pazienti studiati sono riportate in Tab. 1.

Diabetici e controlli presentavano differenze significative nella distribuzione per sesso e

nella prevalenza di fumatori. Età e pressione arteriosa sistolica (PAS) erano

significativamente maggiori nei diabetici rispetto ai controlli, mentre BMI e pressione

arteriosa diastolica (PAD) non presentavano differenze significative fra i due gruppi.

I soggetti diabetici risultavano in discreto compenso glico-metabolico (HbA1c 7.2±0.97%),

con una glicemia basale media 166,7±33,7 mg/dl (89,2±1,9 mMol/l) e insulinemia basale

media 14,45 ±7 U/ml.

Le concentrazioni di colesterolo totale e frazioni erano comparabili nei due gruppi, mentre i

trigliceridi risultavano significativamente maggiori nei pazienti diabetici.

L’utilizzazione periferica di glucosio insulino-mediata per chilogrammo di peso corporeo (M-value)

era notevolmente inferiore nei pazienti diabetici rispetto ai controlli.

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Tabella 1: Principali caratteristiche vitali della popolazione di studio.

Caratteristiche DM (38) N (24) Valore di P

Età (anni) 58.3±9,2 43.5±7,3 <0.0001

Sesso M/F 31/7 11/13 <0.0001

Fumo si/no 3/35 12/12 <0.0001

BSA (m^2) 1.9±0.03 1.9±0.33 0.5215

Altezza (m) 1.71±0.07 1.69±0.11 0.422

Peso (Kg) 83.7±14.5 76.2±15.5 0.059

BMI (Kg/m^2) 28.49±4.51 26.40±3.81 0.0650

PAS (mmHg) 135.6±17.0 123.0±2.1 0.0002

PAD (mmHg) 76.7±11.1 72.8±7.1 0.1348

Tg (mMol/l) 3.442±2.104 1.190±0.476 <0.0001

Col tot (mMol/l) 4,957±0,970 4,992±0,760 0,880

HDL (mMol/l) 1,315±0,699 1,402±0,295 0,5012

LDL (mMol/l) 3.2±0.9 3.0±0.7 0.11

Glicemia (mMol/l) 9.2±1,9 5.2±0.4 <0.0001

Glicemia (mg/dl) 166.7±33.7 93.2±7.8 <0.0001

Insulinemia ( U/ml) 14.45±7 6.17±3.6 <0.0001

Insulinemia (pmol/l) 78.39±41.5 31.3±41.5 <0.0001

HbA1c (%) 7.2±1.2

M-Value

(µmol/min/kg peso)

22.6±9.5 44.8±12.5 <0.0001

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Dati Doppler-Ecocardiografici

I dati relativi agli indici di massa e geometria ventricolare sinistra, e a quelli di funzione diastolica e

sistolica considerati, sono presentati in Tab 2. Rispetto ai controlli, i diabetici presentavano LVM

significativamente maggiore, con la tendenza ad un quadro di ipertrofia ventricolare sinistra di tipo

eccentrico e ad un pattern di riempimento diastolico tipo alterato rilasciamento (E/A <1) (Fig.3).

L’accorciamento circonferenziale centroparietale risultava significativamente ridotto nei diabetici

in valore assoluto (MFS%) (Fig.4), ma non se normalizzato per lo stress sistolico di parete.

Quanto agli indici di densitometria acustica, i diabetici presentavano valori di IBS diastolico

significativamente aumentati (Tab.2), e variazioni cicliche significativamente ridotte (Fig. 5). La

differenza in CV-IBS tra i due gruppi restava significativa anche utilizzando l’indice normalizzato

per IBS diastolico [(CV-IBS)/IBS) 100].

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Tabella 2: Geometria e funzione ventricolare sinistra in diabetici e controlli

Indici Eco-Doppler DM Normali Valore di P

LVMass (g) 244.4±61 143±47 <0.0001

LVMI^2.7

(gr/m^2.7)

57.0±12.9 34.6±11.9 <0.0001

RWT 0.35±0.06 0.32±0.05 0.0571

EDD* (cm) 5.5±0.567 4.8±0.475 <0.0001

IVSd (cm) 0.97±0.15 0.75±0.14 <0.0001

PWd (cm) 0.96±0.12 0.78±0.11 <0.0001

E/A 0.85±0.24 1.27±0.35 <0.0001

E (cm/s) 63.2±17.4 75.2±16.1 0.0085

A (cm/s) 75.7±13.4 61.0±11.1 <0.0001

IBS (dB) 30.87 ±8.23 16.75±3.22 <0.0001

CV-IBS (dB) 6.08±1.16 8.12±1.04 <0.0001

[(CV/IBS)/IBS] 100 22.1±6.6 50.5±12.8 <0.0001

MFS/ESS 1.12±0.13 1.19±0.19 0.079

MFS% 19.5±2.1 20.8±2.4 0.0194

* Diametro telediastolico del ventricolo sinistro.

Nell’analisi multivariata, dopo correzione per età e pressione arteriosa,, tra diabetici e normali

rimaneva statisticamente significative la differenza in E/A e MFS% (Tabella 3).

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38

Figura 3

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39

Figura 4

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40

Figura 5

Tabella 3: Differenze fra diabetici e normali negli indici ecocardiografici dopo correzione per

l’età.

Variabili P-Value (p<0,05) corretto per età

E/A 0.0005

LVMass 0.2126

LVMI^2.7 0.372

RWT 0.9181

MFS% 0.0397

MFS/ESS 0.8920

CV-IBS 0.6272

[(CV/IBS)/IBS] 100 0.95

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Correlazioni tra indici di funzione e geometria ventricolare sinistra e indici metabolici ed

antropometrici.

I dati rappresentativi delle correlazioni lineari tra indici antropometrici e metabolici da un lato, e

indici di massa, geometria e funzione ventricolare sinistra dall’altro, sono riportati in Tab. 4-5.

Considerando la numerosità relativamente limitata dei due gruppi studiati e le differenze presenti tra

diabetici e controlli per età, pressione arteriosa e distribuzione per sesso, l’analisi della correlazione

è stata eseguita sull’intero campione.

Per la massa ventricolare sinistra indicizzata sono state confermate le note correlazioni con età,

pressione arteriosa, peso corporeo, e sono state osservate correlazioni dirette con glicemia,

insulinemia, trigliceridemia e inversa con l’insulino sensibilità (M-Value).

Quanto agli indici funzionali, il rapporto E/A, espressione della funzione di riempimento

ventricolare, presentava correlazioni dirette con M-value, e inverse con età, BMI, massa

ventricolare, massa ventricolare indicizzata alla 2.7 (LVMI^2.7), PAS, glicemia basale,

insulinemia, trigliceridemia.

MFS% presentava correlazione diretta con M-Value (Fig.6) e correlazione inversa con età, SBP,

insulinemia, LVM e LVMI^2.7.

Utilizzando MFS/ESS, restavano significative le correlazioni per età, M-Value, massa ventricolare e

LVMI^2.7.

CV-IBS mostrava una correlazione positiva con M-Value (Fig. 7) ed una correlazione negativa con

età, PAS, glicemia, insulinemia, LVM e LVMI^2.7.

Utilizzando [(CV/IBS)/IBS] 100 restavano statisticamente significative le correlazioni con età,

glicemia basale, M-Value.

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42

Tabella 4 : Correlazioni tra indici di geometria ventricolare sinistra e indici metabolici e

antropometrici.

LVMass LVMI^2.7 RWT

età r=0.65

p=<0.0001

r=0.531

p=<0.0001

r=0.385

p=0.002

peso r=0.361

p=0.004

r =0.167

p =0.195

r =-0.075

p=0.56

altezza r=0.308

p=0.0149

r =0.053

p=0.68

r=0.055

p=0.67

LVMass LVMI^2.7 RWT

BMI r=0.232

p= 0.060

r=0.254

p=0.046

r=-0.15

p=0.25

BSA r=0.277

p=0.029

r=0.031

p=0.81

r=-0.097

p=0.45

SBP r=0.404

p= 0.0011

r=0.444

p=0.0003

r=0.337

p=0.007

DBP r=0.236

p=0.06

r=0.343

p=0.006

r=0.039

p=0.76

glicemia r=0.536

p=<0,0001

r=0.555

p=<0.0001

r=0.069

p=0.6

Insulinemia r=0,471

p=0.0002

r=0.508

p<0.0001

r=0.184

p=0.163

M80m^3 r=-0,525

p=<0,0001

r=-0.573

p=<0,0001

r=-0.291

p=0.03

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Tg r=0.430

p=0,0016

r=0.455

p=0.0008

r=0.31

p=0.02

Col tot r=-0.086

p=0.54

r=-0.103

p=0.46

r=0.143

p=0.82

HDL r=-0.165

p=0.27

r=-0.185

p=0.21

r=0.03

p=0.82

Tabella 5 : Correlazioni tra indici di funzione ventricolare e indici metabolici e

antropometrici.

E/A CV-IBS [(CV/IBS)/IBS]

100

MFS% MFS/ESS

età r= -0.516

p<0.0001

r= -0.544

p=<0,0001

r=-0.590

p=<0.0001

r=-0.384

p=0.0021

r=0.269

p=0.034

peso r=-0.313

p=0.013

r=-0.3

p=0.017

r=-0.05

p=0.87

r=-0.074

p=0.56

r=-0.108

p=0.4

altezza r=-0.036

p=0.78

r=-0.76

p=0.5

r=0.11

p=0.47

r=0.117

p=0.36

r=-0.034

p=0.78

BMI r=0.364

p=0.0036

r=0.191

p=0.13

r=-0.141

p=0.356

r=-0.165

p=0.2

r=-0.090

p=0.49

BSA r=-0.185

p=0.149

r=0.105

p=0.416

r=0.217

p=0.15

r=0.087

p=0.5

r=0.049

p=0.7

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SBP r= -0.335

p=0.0078

r=-0.76

p=0.5

r=-0.374

p=0.115

r=-0.28

p=0.027

r=-0.125

p=0.33

DBP r=-0.223

p=0.08

r=-0.364

p=0.0037

r=-0.128

p=0.40

r=-0.184

p=0.15

r=-0.019

p=0.88

glicemia r= -0.508

p<0.0001

r=0.555

p=<0.0001

r=-0.729

p=<0.0001

r=-0.180

p=0.163

r=-0.084

p=0.52

Insulinemia

(U/dl)

r= -0.429

p=0.0007

r= -0.631

p<0.0001

r=-0.599

p=<0.0001

r=-0.508

p<0.0001

r=-0.234

p=0.074

M80m^3 r=0.544

p<0.0001

r=0.763

p=<0.0001

r=0.769

p=<0.0001

r=0.523

p=<0.0001

r=0.379

p=0.0047

E/A CV-IBS [(CV/IBS)/IBS]

100

MFS% MFS/ESS

Tg r=-0.452

p=0.009

r=-0.310

p=0.26

r=-0.609

p<0.0001

r=-0.247

p=0.08

r=-0.244

p=0.08

Col tot r=-0.068

p=0.63

r=0.036

p=0.79

r=-0.137

p=0.0033

r=-0.065

p=0.64

r=-0.085

p=0.54

HDL r=0.161

p=0.27

r=-0.003

p=0.9

r=0.176

p=0.33

r=0.191

p=0.197

r=0.114

p=0.44

Tabella 6: Correlazioni tra indici geometria e indici di funzione ventricolare e sinistra.

E/A MFS% MFS/ESS CV-IBS (CV/IBS)%

LVMass r=-0.555

p=<0.0001

r=-0.335

p=0.0077

r=-0.298

p=0.0273

r=-0.479

p=<0,0001

r=-0.494

p=0.0006

LVMI^2.7 r=-0.058 r=-0.394 r=-0.262 r=-0.465 r=-0.537

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p=<0.0001 p=0.0015 p=0.0394 p=0.0001 p=0.0001

RWT r=-0.263

p=0.0391

r=-0.594

p=<0.0001

r=-0.572

p=<0.0001

r=-0.339

p=0.0071

r=-0.309

p=0.038

Analisi multivariata: indici di funzione e geometria ventricolare sinistra vs indici metabolici ed

antropometrici.

I risultati dell’analisi multivariata tra indici di funzione e geometria ventricolare sinistra e indici

metabolici ed antropometrici sono sintetizzati in dettaglio in Tab. 7.a- 7.g.

Mentre in analisi univariata sia la massa ventricolare sinistra che quella indicizzata correlavano

direttamente non solo con età e pressione arteriosa, ma anche con glicemia, insulinemia,

trigliceridemia e insulino-resistenza, unico predittore indipendente dopo analisi multivariata restava

l’età (Tab. 7g). Un risultato analogo è emerso per l’indice di riempimento diastolico E/A, i cui

predittori indipendenti risultavano essere età e BMI (tab.7.e).

Per contro, insulino-sensibilità (M-Value) e insulinemia risultavano gli unici predittori indipendenti

dell’accorciamento sistolico circonferenziale (MFS%), con un r2 cumulativo di 0.336 (tab.7.c ). Per

altro, sostituendo a MFS% il valore corretto per lo stress sistolico (MFS/ESS), restava una debole

associazione, al limite della significatività, con il solo valore di M (tab. 7.d) lasciando ipotizzare che

l’associazione tra accorciamento circonferenziale, insulino-sensibilità e insulinemia possa essere

mediata in una certa misura dalla pressione arteriosa.

Una robusta associazione indipendente significativa con l’insulino-sensibilità veniva invece

osservata per le variazioni cicliche di IBS, sia se espresse in valore assoluto (Tab. 7.a) che

normalizzate per IBS diastolico (Tab. 7.b). Nel primo caso, M-value ed età giustificavano un valore

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46

di r2 cumulativo di 0.664, nel secondo a M value e età si aggiungeva la glicemia, con un r2

cumulativo di 0.743.

Tabella 7.a: Analisi multivariata: predittori indipendenti di CV-IBS.

Var. dipendente: CV-IBS

Variabili indipendenti: Età coefficiente=-0.4197 p=0.0069

M-Value coefficiente=0.491 p=0,0005

Coefficiente cumulativo (R2)=0.664

P cumulativo <0.0001

Tabella 7.b: Analisi multivariata: predittori indipendenti di [(CV-IBS)/IBS] 100

Var. dipendente (CV/IBS)%

Variabili indipendenti: Età coefficiente=-0.221 p=0.0069

Glicemia coefficiente=-0.376 p=0.0047

M-Value coefficiente=0.424 p=0.0014

Coefficiente cumulativo (R2)=0.743

P cumulativo <0.0001

Tabella 7.c: Analisi multivariata: predittori indipendenti di MFS%

Var. dipendente: MFS%

Variabili indipendenti: M-Value coefficiente=0.393 p=0.0067

insulinemia coefficiente=-0.374 p=0.026

Coefficiente cumulativo (R2)=0.336

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47

P cumulativo <0.0001

Tabella 7.d: Analisi multivariata: predittori indipendenti di MFS/ESS

Var. dipendente: MFS/ESS

Variabili indipendenti: M-Value coefficiente=0.266 p=0.0662

Coefficiente cumulativo (R2)=0.160

P cumulativo =0.0044

Tabella 7.e: Analisi multivariata: predittori indipendenti di (E/A)

Var. dipendente: E/A

Variabili indipendenti: Età coefficiente= -0.409 p=0.0087

BMI coefficiente= -0.504 p=0.028

Coefficiente cumulativo (R2)=0.505

P cumulativo =<0.0001

Tabella 7.f: Analisi multivariata: predittori indipendenti della massa ventricolare sinistra

Var. dipendente: LVMass

Variabili indipendenti: Età coefficiente=0.524 p=0.001

Coefficiente cumulativo (R2)=0.629

P cumulativo <0.0001

Tabella 7.g: Analisi multivariata: predittori indipendenti della geometria ventricolare

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48

Var. dipendente: RWT

Variabili indipendenti: Età coefficiente=0.318 p=0.057 (limite della significatività)

Tg coefficiente=0.325 p=0.0559 (limite della significatività)

Coefficiente cumulativo (R2)=0.189

P cumulativo = 0.0154

Figura 6

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49

Figura 7

5. CONCLUSIONI

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50

In questo studio sono state valutate le possibili relazioni tra indici ecocardiografici di geometria e

funzione ventricolare sinistra e insulino-sensibilità in pazienti diabetici non complicati e soggetti

normali di controllo. I pazienti diabetici, rispetto ai controlli, presentavano massa ventricolare

sinistra significativamente aumentata e indici di funzione sistolica e diastolica ridotti rispetto ai

controlli. Peraltro, tali differenze appaiono giustificate in larga misura dalle significative differenze

in età, pressione arteriosa e distribuzione per sesso rilevate tra i due gruppi. Pertanto, l’analisi è

stata indirizzata principalmente alla valutazione delle relazioni tra insulino-sensibilità e geometria e

funzione ventricolare sinistra nell’intera popolazione di studio, utilizzando l’analisi della

regressione. In sintesi, sia la massa ventricolare sinistra che gli indici di funzione ventricolare nel

loro insieme mostravano un’associazione significativa, diretta nel primo caso e inversa nel secondo,

con insulinemia, glicemia e insulino-resistenza. Vengono confermate le note associazioni di massa e

funzione ventricolare sinistra con età e pressione arteriosa, che sono state trattate come covariate. Il

principale elemento di novità che emerge, a nostro parere, è rappresentato dal fatto che la

sensibilità dei tessuti periferici all’azione dell’insulina risulta predittore indipendente di indici di

funzione ventricolare sinistra, ed in particolare della funzione “intramiocardica” espressa

dall’analisi delle variazioni sisto-diastoliche del segnale di backscatter integrato.

Il fatto che tali associazioni siano state osservate in una popolazione rappresentata da pazienti con

diabete di recente diagnosi e senza complicanze cardiovascolari e soggetti normali, e che le

relazioni osservate siano sostanzialmente lineari, autorizza l’ipotesi che una condizione di insulino-

resistenza relativa possa rappresentare un meccanismo significativo di progressivo interessamento

miocardico e, verosimilmente, di evoluzione verso lo scompenso. Queste osservazioni

contribusicono anche a confermare l’ipotesi che le alterazioni metaboliche nel diabete possano

contribuire allo sviluppo di scompenso cardiaco anche indipendentemente dalla nota associazione

con aterosclerosi coronarica ostruttiva e ipertensione arteriosa [68]. Il miocardio trae la maggior

parte della sua energia dall’ossidazione degli acidi grassi. Uno shift a favore del metabolismo dei

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carboidrati è stato osservato in condizioni fisiologiche quali lo stato post-prandiale e in condizioni

patologiche. Il metabolismo anaerobico del glucosio permette una maggiore resa energetica ed un

minore consumo di ossigeno e rappresenta quindi una linea di difesa in caso di ischemica

miocardica e disfunzione contrattile. In pazienti con diabete tipo 2 e insulino-resistenza potrebbe

mancare questo meccanismo di difesa.

L’insulino-resistenza emerge sempre di più come possibile fattore di rischio cardiovascolare

indipendente [36]. Anche in soggetti non diabetici con cardiomiopatia dilatativa è stato dimostrato

che ad una riduzione dell’insulino-resistenza si associano un miglioramento significativo della

frazione d’eiezione, una riduzione del consumo miocardico di ossigeno ed un aumento dell’uptake

di glucosio [38]. A livello del miocardiocita, l’insulina promuove il metabolismo glucidico

attraverso l’attivazione della captazione del glucosio attraverso i trasportatori cellulari GLUT-4 [73]

e svolge altre numerose azioni come l’inibizione di fattori di trascrizione implicati nel processo

apoptotico [74], la stimolazione di fattori cellulari coinvolti nel processo di precondizionamento

ischemico [75] e l’attivazione della trascrizione di proteine contrattili [76].

La fibrosi miocardica di tipo reattivo costituisce un ulteriore possibile meccanismo responsabile

delle alterazioni funzionali cardiache riscontrate nei soggetti diabetici. Come dimostrato da

numerosi studi [53,57], la fibrosi determina modificazioni delle proprietà acustiche del miocardio,

suscettibili di essere rilevate dall’analisi del segnale in backscatter integrato [69]. Il valore

diastolico di tale indice appare significativamente correlato, almeno in alcuni modelli clinici di

sovraccarico emodinamico, con la deposizione di collagene e l’entità della fibrosi miocardia.

Tuttavia, in modelli clinici biologicamente più complessi come il diabete, la valutazione della

fibrosi miocardica non può prescindere dalla determinazioni di indici biochimici indipendenti di

turnover del collagene [70].

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