Stąd też celem niniejszej pracy była ilościowa ocena adropiny, iryzyny i waspiny w osoczu krwi 40 otyłych pacjentów w wieku 59,28 ± 7,29 lat, ze

Transkrypt

1 STRESZCZENIE Otyłość jest czynnikiem szczególnie predysponującym do wzrostu zapadalności na choroby metaboliczne, w tym cukrzycę typu 2 poprzez nasilanie insulinooporności. Komórki tkanki tłuszczowej są źródłem wielu aktywnych substancji (adipocytokin) pełniących różnorodne funkcje w ustroju, takich jak: białka regulujące metabolizm glukozy i lipidów, białka prozapalne, adipokiny przeciwzapalne, substancje stymulujące naczyniotworzenie, jak również uczestniczące w kaskadzie krzepnięcia, regulacji ciśnienia krwi czy też kontrolujące apetyt. W otyłości, nagromadzona tkanka tłuszczowa, w zależności od aktualnego stanu metabolicznego organizmu, charakteryzuje się odmiennym profilem sekrecyjnym, prowadząc do zakłócenia insulinowrażliwości i zaburzeń metabolicznych. Wśród niedawno zidentyfikowanych peptydów regulatorowych wydzielanych zarówno przez komórki tkanki tłuszczowej, jak i narządy obwodowe, a odgrywających istotną rolę w patogenezie przemian metabolicznych zachodzących w przebiegu otyłości towarzyszącej cukrzycy typu 2, ważne miejsce zajmują adropina, iryzyna oraz waspina. Pierwsza z wymienionych, adropina syntetyzowana głównie w wątrobie i mózgu, uczestniczy w regulacji metabolizmu węglowodanów poprzez wpływ na uwalnianie insuliny zależne od glukozy. Z kolei zidentyfikowana niedawno iryzyna, uwalniana głównie w mięśniach szkieletowych pod wpływem wysiłku fizycznego, ze względu na swoją właściwość zwiększania ilości metabolicznie korzystnej, brunatnej tkanki tłuszczowej, budzi szczególne zainteresowanie w aspekcie kontrolowania chorób metabolicznych, związanych z otyłością. Określana jest również hormonem o działaniu antydiabetogennym. Należąca z kolei do rodziny inhibitorów proteaz serynowych waspina, peptyd wytwarzany w podskórnej i wisceralnej tkance tłuszczowej, zaangażowana jest w metabolizm glukozy i uważana jest za hormon zwiększający insulinowrażliwość. Rola wymienionych adipokin/molekuł regulatorowych w kształtowaniu procesów metabolicznych związanych z otyłością oraz wzajemne powiązania między rozregulowaną ekspresją tych substancji w stanach otyłości a rozwojem zespołu metabolicznego, w pełni uzasadniają próby włączenia ich oznaczania ilościowego we krwi do diagnostyki chorób związanych z otyłością czy oceny efektów wdrożonej terapii. Dotychczasowe badania dostarczają jednak sprzecznych informacji dotyczących stężeń adropiny, iryzyny oraz waspiny we krwi pacjentów z cukrzycą typu 2.

2 Stąd też celem niniejszej pracy była ilościowa ocena adropiny, iryzyny i waspiny w osoczu krwi 40 otyłych pacjentów w wieku 59,28 ± 7,29 lat, ze świeżo rozpoznaną cukrzycą typu 2 przed podjęciem leczenia farmakologicznego oraz u tych samych pacjentów po 6-miesięcznej terapii metforminą, w odniesieniu do adropinemii, iryzynemii i waspinemii osób zdrowych. Dokonano również oceny zależności pomiędzy adropiną, iryzyną i waspiną, a parametrami funkcji nerek, wartościami wskaźników określających stopień rozwiniętej insulinooporności oraz parametrami gospodarki węglowodanowolipidowej. W oparciu o analizę dyskryminacyjną przeprowadzono ocenę i wizualizację zależności pomiędzy adropiną, iryzyną i waspiną, a wybranymi parametrami biochemicznymi w układzie trzech zmiennych. Dokonano także wielowymiarowej analizy powiązania między iryzyną i/lub waspiną a wybraną kombinacją wskaźników biochemicznych u pacjentów przed i po 6-miesięcznym okresie leczenia metforminą. W wyniku przeprowadzonych badań nie zaobserwowano istotnych różnic w osoczowym stężeniu adropiny u osób chorych na cukrzycę typu 2 po sześciomiesięcznej terapii metforminą względem sytuacji przed leczeniem, a także względem adropinemii osób grupy kontrolnej. Wykazano istotne statystycznie, dodatnie korelacje pomiędzy stężeniem adropiny a stężeniem trójglicerydów (r=0,479; p=0,003) i wartością wskaźnika trójglicerydy/hdl (r=0,383; p=0,021) w grupie chorych z cukrzycą typu 2 przed rozpoczęciem terapii metforminą. W osoczu krwi otyłych chorych z cukrzycą typu 2, zarówno przed, jak i po zastosowaniu farmakoterapii, iryzyna występowała w stężeniach znamiennie wyższych w stosunku do wartości stężeń tego białka w osoczu krwi zdrowych osób otyłych. Ponadto, wykazano istotnie wyższe stężenia ocenianej molekuły regulatorowej w grupie chorych po półrocznym leczeniu metforminą, względem sytuacji przed wdrożeniem farmakoterapii. W grupie chorych przed leczeniem stwierdzono istotne statystycznie korelacje ujemną pomiędzy stężeniem iryzyny a egfr (r=-0,304; p=0,045) i dodatnią z odsetkiem hemoglobiny glikowanej (r=0,430; p=0,008) oraz, w grupie po półrocznej terapii metforminą, dodatnią korelację między stężeniem iryzyny a wskaźnikiem QUICKI (r=0,349; p=0,039). W stosunku do kolejnej ocenianej molekuły regulatorowej stwierdzono znamiennie niższą waspinemię w grupie pacjentów otyłych ze świeżo rozpoznaną cukrzycą typu 2 przed wdrożeniem terapii, względem osób zdrowych. Sześciomiesięczna terapia metforminą spowodowała 48 [%]-owy wzrost stężenia oznaczanej serpiny w osoczu krwi w stosunku do sytuacji przed interwencją farmakologiczną. W grupie otyłych chorych z cukrzycą typu

3 2 przed wdrożeniem leczenia farmakologicznego wykazano istotne statystycznie korelacje osoczowego stężenia waspiny z trzema parametrami dodatnie z HOMA-IR (r=0,437; p=0,020) i stężeniem insuliny (r=0,491; p=0,007) oraz ujemną ze wskaźnikiem insulinowrażliwości %S (r=-0,445; p=0,017). W grupie badanej po półrocznym leczeniu metforminą odnotowano negatywną zależność pomiędzy stężeniem waspiny a wskaźnikiem QUICKI (r=-0,372; p=0,025). Trójwymiarowa analiza dyskryminacyjna wskazała z kolei adropinę, iryzynę i waspinę jako zmienne biochemiczne, które ze względu na dobrą separowalność grup, w największym stopniu różnicują pacjentów ze zdrową metabolicznie otyłością i otyłością w przebiegu cukrzycy typu 2, jak również z dużą dokładnością różnicują stan metaboliczny pacjentów przed i po leczeniu metforminą. Inne trójparametrowe zestawy zmiennych, istotnie różniące się u osób zdrowych i chorych, to stężenie adropiny z %B i %S oraz stężenie iryzyny z QUICKI i HOMA-IR. Stężenie iryzyny z odsetkiem hemoglobiny glikowanej i egdr stanowi zestaw wskaźników z największą dokładnością różnicujących osoby chore przed i po terapii metforminą. Stosując wielowymiarową analizę dyskryminacyjną, wyodrębniono zestawy wskaźników biochemicznych, różnicujących z największą dokładnością stan metaboliczny pacjentów przed i po 6-miesięcznym leczeniu metforminą: 1) waspina, HbA1c, HDL, LDL, TG, insulina oraz %B; 2) iryzyna, waspina, QUICKI i egdr oraz 3) iryzyna, waspina, LDL, ACR, egfr i %S. Do konfiguracji o minimalnej ilości parametrów i możliwie najwyższej sile różnicującej zaliczono panel bazujący na ocenie stężenia waspiny i TG (ACC = 85 [%]) w osoczu krwi oraz panel oparty o oznaczanie osoczowego stężenia iryzyny i waspiny (ACC = 82 [%]). Podsumowując, istotny wzrost stężenia iryzyny u otyłych, nieleczonych pacjentów chorujących na cukrzycę typu 2, może stanowić potwierdzenie antydiabetogennego działania iryzyny na drodze kompensacji zaburzeń hormonalnych i metabolicznych, współuczestniczących w patomechanizmie omawianego schorzenia. Znamienny wzrost osoczowego stężenia waspiny u osób otyłych z cukrzycą typu 2 po sześciomiesięcznej terapii metforminą w stosunku do wartości przed leczeniem, podkreśla korzyści płynące z zastosowanej terapii, stanowiąc najprawdopodobniej wyraz kompensacji insulinooporności towarzyszącej cukrzycy typu 2. Adropina, iryzyna i waspina mogą znaleźć zastosowanie jako wskaźniki użyteczne w diagnostyce choroby oraz w monitorowaniu efektów wdrożonego leczenia. Słowa kluczowe: adropina; iryzyna, waspina, cukrzyca typu 2; otyłość; metformina

4 ABSTRACT Obesity is a factor that particularly predisposes to the increase in the incidence of metabolic diseases, including type 2 diabetes (T2DM) - by enhancing insulin resistance. Fat tissue cells are the source of many active substances (adipocytokines) that perform various functions in the body, such as proteins regulating glucose and lipid metabolism, proinflammatory proteins, anti-inflammatory adipokines, vasoconstrain stimulants, as well as those involved in the coagulation cascade, blood pressure regulation or controlling appetite. In obesity, accumulated fat tissue, depending on the current metabolic state of the body, is characterized by a different secretory profile, leading to disruption of insulin sensitivity and metabolic disorders. Among the recently identified regulatory peptides secreted by both adipose tissue and peripheral organs, which play an important role in the pathogenesis of metabolic changes in the course of obesity associated with type 2 diabetes, adropin, irisin and vaspin play an important role. The first of them, adropin - synthesized mainly in the liver and brain, participates in the regulation of carbohydrate metabolism by affecting the glucose-dependent insulin release. The newly identified irisin, released mainly in skeletal muscles after physical exercise, due to its property to increase the amount of metabolically beneficial brown adipose tissue, arouses special interest in the controlling of metabolic diseases related to obesity. It is also referred to as an anti-diabetogenic hormone. Vaspin, belonging to the family of serine protease inhibitors, a peptide produced in subcutaneous and visceral adipose tissue, is involved in the glucose metabolism and is considered a hormone increasing insulin sensitivity. The role of the adipokines / regulatory molecules in the modulation of metabolic processes related to obesity and the interrelations between the dysregulated expression of these substances in obesity states and the development of metabolic syndrome fully justify attempts to include their quantitative determination in the blood for the diagnosis of obesity-related diseases or to assess the effects of the implemented therapy. However, previous studies provide conflicting information on the concentrations of adropin, irisin and vaspine in the blood of T2DM patients. Therefore, the aim of this study was to quantify adropin, irisin and vaspin in the blood plasma of 40 obese patients aged ± 7.29 years, with newly diagnosed type 2 diabetes before undertaking pharmacological treatment and in the same patients after 6- month metformin therapy, in relation to adropinemia, irisinemia and vaspinemia of

5 healthy controls. Correlations between adropin, irisin and vaspin and the parameters of renal function, values of insulin resistance indicators and parameters of carbohydrate-lipid metabolism were also evaluated. Based on the discriminant analysis, the assessment and visualisation of correlations between adropin, irisin and vaspin and selected biochemical parameters in a three-variable system were performed. A multidimensional analysis of the relation between irisin and/or vaspin and a selected combination of biochemical indexes in patients before and after the 6-month metformin treatment was also performed. As a result of the research, no significant differences in the plasma adropin levels were observed in T2DM individuals after 6-month metformin treatment compared to the situation before treatment, as well as to the adropinemia of the control group. The plasma adropin displayed positive correlations with TG concentration (r = 0.479, p = 0.003) and TG/HDL ratio (r = 0.383, p = 0.021) in the T2DM patients before metformin therapy. In the blood serum of obese T2DM patients, both before and after the pharmacotherapy, irisin concentrations were significantly higher compared to the values of this protein in healthy obese people. Moreover, significantly higher concentrations of the assessed regulatory molecule were demonstrated in patients after half-year metformin treatment, compared to the situation before the pharmacotherapy inception. In the pre-treatment group, statistically significant correlations were found - negative between plasma irisin and egfr (r = , p = 0.045) and positive - with HbA1c (r = 0.430, p = 0.008) and, in the group after half-year metformin therapy, a positive correlation between plasma irisin and QUICKI (r = 0.349, p = 0.039). In relation to the next assessed regulatory molecule, significantly lower vaspinemia was found in obese newly diagnosed T2DM patients before the therapy implementation, compared to healthy controls. Six-month metformin treatment resulted in a 48 [%] increase in plasma vaspin level compared to the situation before pharmacological intervention. In pre-treatment obese T2DM patients, plasma vaspin displayed 3 statistically significant correlations - positive with HOMA-IR (r = 0.437, p = 0.020) and insulin concentration (r = 0.491, p = 0.007) and negative with %S (r = , p = 0.017). In the study group after 6-month metformin treatment, a negative association was observed between plasma vaspin and QUICKI (r = , p = 0.025). Three-dimensional discriminant analysis indicated adropin, irisin and vaspin as biochemical variables, which due to the good separability of groups, differentiate the patients with metabolically healthy obesity and obesity in T2DM progress, as well as - with high accuracy - differentiate the metabolic state of patients before and after

6 metformin treatment. Other three-parameter sets of variables, significantly different in healthy obese individuals and T2DM patients include plasma adropin with %B and %S and plasma irisin with QUICKI and HOMA-IR. Plasma irisin level with the HbA1c and egdr was a set of indicators that differentiated patients before and after metformin therapy with the highest accuracy. Using a multidimensional discriminant analysis, there were constructed panels of biochemical parameters differentiating with the highest accuracy the metabolic state of patients before and after 6-month metformin treatment: 1) vaspin, HbA1c, HDL, LDL, TG, insulin and %B; 2) irisin, vaspin, QUICKI and egdr, and 3) irisin, vaspin, LDL, ACR, egfr and %S. The configurations with the minimum number of parameters and the highest possible differentiating power included a panel based on the assessment of plasma vaspin and TG concentration (ACC = 85 [%]) and a panel based on the determination of plasma irisin and vaspin (ACC = 82 [%]). In conclusion, a significant plasma irisin increase in obese, untreated patients with type 2 diabetes may confirm the antidiabetogenic effect of irisin by compensating for hormonal and metabolic disorders that contribute to the pathomechanism of this disorder. Significant plasma vaspin increase in obese T2DM patients after 6-month metformin therapy compared to pre-treatment values underlines the benefits of the therapy, possibly reflecting compensation of T2DM-associated insulin resistance. Adropin, irisin and vaspin may constitute indicators useful in diagnosing the disease and monitoring the effects of the implemented treatment. Key-words: adropin; irisin; vaspin; diabetes mellitus type 2; obesity; metformin