Anna Wędrychowicz 1, Hanna Dziatkowiak 1, Krystyna Sztefko 2, Joanna Nazim 1 PRACA ORYGINALNA 1 Klinika Endokrynologii Dzieci i Młodzieży Katedry Pediatrii Polsko-Amerykańskiego Instytutu Pediatrii Collegium Medicum Uniwersytetu Jagiellońskiego w Krakowie, 2 Zakład Biochemii Klinicznej Polsko-Amerykańskiego Instytutu Pediatrii Collegium Medicum Uniwersytetu Jagiellońskiego w Krakowie Zachowanie się IGF-1 i jego białek wiążących IGFBP-1 i IGFBP-3 u dzieci i młodzieży chorych na cukrzycę typu 1 oraz ich zależność od kontroli metabolicznej cukrzycy Evaluation of IGF-1 and its binding proteins IGFBP-1 and IGFBP-3 in children and adolescents with type 1 diabetes mellitus and their dependence on diabetes metabolic control Abstract Background. The aim of study was the evaluation of insulin- -like growth factor 1, IGF-1 and its binding proteins 1 and 3, IGFBP-1 and IGFBP-3 in children and adolescents with type 1 diabetes mellitus and the analyze of their dependence on age, gender and metabolic control of diabetes. Material and methods. 115 patients (61 girls and 54 boys) and 55 age matched healthy children and adolescents were included into the study. Mean ± SD age and diabetes duration of examined group were respectively: 13.7 ± 5.9 year and 5.2 ± 5.7 year. Blood samples were taken between 7.30 and 8.30 a.m. IGF-1 serum concentrations were measured using RIA, IGFBP-1 and IGFBP-3 concentrations by IRMA and HbA 1c by HPLC method. All 115 patients were divided into groups according to HbA 1c. There were no differences regard to age, sex and body mass index, BMI between these groups. Results. Diabetic patients had significant lower IGF-1 levels and significant higher IGFBP-3 concentrations than healthy children and adolescents. IGFBP-1 concentrations were similar in both groups. There was a positive correlation between IGF-1 and IGFBP-3 and negative between IGF-1 and IGFBP-1. Concentrations of IGF-1 and its binding proteins 3 correlated with age in diabetic patients and in their healthy contemporaries. Levels of IGF-1 and its binding proteins did not depend on gender in both groups. Negative correlations of IGF-1 and positive correlations of IGFBP-1 with HbA 1c and 24-h insulin requirement in diabetic patients were found. Conclusions. IGF-1 and IGFBP-1 concentrations are dependent on metabolic control of diabetes and closely correlate with insulin. There is the relationship between IGF-1, IGFBP-3 and age as well in diabetic as in healthy children and adolescents. key words: type 1 diabetes mellitus, IGF-1, IGFBP-1, IGFBP-3, HbA 1c, metabolic control of diabetes Wstęp Insulinopodobny czynnik wzrostowy 1 (IGF-1, insulin- -like growth factor 1), zwany również somatomedyną C, Adres do korespondencji: dr med. Anna Wędrychowicz Polsko-Amerykański Instytut Pediatrii CMUJ ul. Wielicka 265, 30 663 Kraków tel. +48 (0 prefiks 12) 658 12 77, faks +48 (0 prefiks 12) 658 10 05 e-mail: miniedzw@cyf-kr.edu.pl Diabetologia Doświadczalna i Kliniczna 2003, 3, 6, 489 499 Copyright 2003 Via Medica, ISSN 1643 3165 należy do grupy hormonów polipeptydowych, które funkcjonalnie i strukturalnie podobne są do insuliny [1]. Czynniki wzrostu IGF-1 i IGF-2 są niezbędne dla prawidłowego rozwoju płodu [2 4]. W życiu pozałonowym IGF-1 przejmuje decydującą rolę w regulacji procesu wzrostu [5]. W dojrzałych organizmach bierze on udział w procesie regeneracji tkanek, przede wszystkim tkanki łącznej [6]. Strukturalne podobieństwo do insuliny wyjaśnia zdolność IGF-1 do łączenia się z receptorem insulinowym i jego działanie insulinopodobne, czyli między innymi możliwość wywołania hipoglikemii [7]. www.ddk.viamedica.pl 489
Diabetologia Doświadczalna i Kliniczna rok 2003, tom 3, nr 6 Insulinopodobny czynnik wzrostowy 1 krąży we krwi obwodowej w połączeniu z białkami. Ilościowo największe znaczenie ma białko wiążące insulinopodobne czynniki wzrostowe 3 (IGFBP-3, insulin-like growth factor binding protein 3). Około 85 95% całkowitego IGF-1 w surowicy tworzy kompleks, składający się z IGF-1, IGFBP-3 i podjednostki kwasowrażliwej (ALS, acid labile subunit). W kompleksie tym czas połowicznego rozpadu dla IGF przedłuża się do 12 18 godzin, podczas gdy dla wolnego IGF-1 wynosi zaledwie kilka minut [8]. Białko IGFBP-3 pełni funkcję magazynu dla IGF-1, ogranicza również jego dostęp do receptorów i określonych tkanek. Białko wiążące insulinopodobne czynniki wzrostowe 1 (IGFBP-1) produkowane jest głównie w wątrobie, podobnie jak IGF-1 i IGFBP-3. Odgrywa ono ważną rolę w regulacji mitogennego i metabolicznego działania wolnego IGF-1 [9, 10]. Stężenia IGFBP-1 są odwrotnie proporcjonalne do stężenia insuliny, która również bezpośrednio hamuje wydzielanie IGFBP-1 w wątrobie, stąd przypuszczenia o bezpośrednim udziale tego białka w mechanizmie kontrregulacji glikemii [11]. Krążący we krwi obwodowej IGF-1 syntetyzowany jest głównie przez komórki wątroby i śródbłonka [12]. Jego stężenie w surowicy zależy przede wszystkim od stężenia hormonu wzrostu (GH, growth hormone) oraz od stanu odżywienia i stężenia insuliny. Czynnik IGF-1 produkowany jest również lokalnie w wielu tkankach, w których działa na drodze auto- i parakrynnej [1]. Z powodu istotnej roli, jaką odgrywa IGF-1 w rozwoju osobniczym, jak również ze względu na jego udział w węglowodanowej przemianie materii, interesujące byłoby poznanie jego działania w przypadku dzieci chorych na cukrzycę. Celem niniejszej pracy była ocena zachowania się IGF-1 i jego białek wiążących IGFBP-1 i IGFBP-3 u dzieci i młodzieży chorych na cukrzycę typu 1 oraz analiza wyników badań z uwzględnieniem wieku i płci, a także kontroli metabolicznej cukrzycy. świadomą, pisemną zgodę na udział w programie. Uzyskano zgodę Komisji Bioetycznej Collegium Medicum UJ na przeprowadzenie badania. Czas trwania cukrzycy w badanej grupie wynosił od momentu rozpoznania maksymalnie 16 lat, średnio 5,2 roku (SD ± 5,7). Pacjentów chorych na cukrzycę podzielono na 3 grupy w zależności od stężenia hemoglobiny glikowanej (HbA 1c ). Pierwszą grupę stanowiło 33 dziewcząt i chłopców z dobrze kontrolowaną cukrzycą, charakteryzujących się stężeniem HbA 1c mniejszym niż 8%. Do grupy drugiej włączono 29 pacjentów ze średnio zadowalającymi wynikami metabolicznej kontroli choroby, u których HbA 1c zawierało się pomiędzy 8 a 9%. Ostatnią, najliczniejszą grupę, stanowiły dzieci i młodzież ze źle wyrównaną chorobą oraz pacjenci ze świeżo zdiagnozowaną cukrzycą łącznie 53 osoby. Stężenie HbA 1c u nich było wyższe niż 9%. Nie stwierdzono istotnych statystycznie różnic dotyczących wieku, płci i wskaźnika masy ciała (BMI, body mass index) pomiędzy wyodrębnionymi grupami. Charakterystykę kliniczną włączonych do badania dziewcząt i chłopców chorych na cukrzycę typu 1 przedstawiono na rycinie 1. Badania biochemiczne Próbki krwi do badań pobierano z żył dołu łokciowego w godzinach 7.30 8.30 rano (10 godzin po ostatnim posiłku). U osób z niedawno rozpoznaną cukrzycą krew do badań pobierano przed rozpoczęciem insulinoterapii. Po odwirowaniu surowicę przechowywano w temperaturze 20 C do momentu wykonania oznaczeń. Stężenia IGF-1 oznaczano metodą radioimmunologiczną RIA (Bio-Source, Belgia), a stężenia białek wiążących IGFBP-1 i IGFBP-3 metodą immunoradiometryczną IRMA (DSL, Stany Zjednoczone). Stężenie HbA 1c oznaczano metodą wysokorozdzielczej chromatografii cieczowej HPLC za pomocą aparatu firmy Bio-Rad (norma laboratorium 4,6 6,3%). Wszystkie oznaczenia wykonywano zgodnie z zaleceniami producentów zestawów. Materiał i metody Pacjenci Badania prowadzono od stycznia 1998 roku do kwietnia 2000 roku. Włączono do nich 115 pacjentów chorych na cukrzycę typu 1, u których nie stwierdzono innych współistniejących chorób: 61 dziewcząt i 54 chłopców w wieku 3 18 lat, średnio 13,7 roku (SD ± 5,9) pacjentów Kliniki Endokrynologii Dzieci i Młodzieży Polsko-Amerykańskiego Instytutu Pediatrii CMUJ w Krakowie, oraz 55 ich zdrowych rówieśników: 31 dziewcząt i 24 chłopców. Wszyscy rodzice uczestników badania oraz wszyscy badani, którzy ukończyli 14 rż., wyrazili Analiza statystyczna Obliczenia statystyczne przeprowadzono przy użyciu programu Statistica (StatSoft, Inc., Stany Zjednoczone). Wyniki przedstawiono jako średnie ± SD lub jako mediana i odpowiednie kwartyle. Do analizy statystycznej różnic między badanymi grupami w zakresie poszczególnych parametrów wykorzystano test t-studenta dla zmiennych niezwiązanych lub analizę wariancji, ANOVA, a następnie test Scheffego. Za poziom istotności statystycznie przyjęto wartość p < 0,05. W celu wykazania niezmiennych zależności między różnymi czynnikami wykorzystano test regresji wielorakiej. 490 www.ddk.viamedica.pl
Anna Wędrychowicz i wsp. IGF-1 i IGFBP w cukrzycy typu 1 Rycina 1. Charakterystyka kliniczna grup dzieci i młodzieży chorych na cukrzycę w zależności od wyników metabolicznej kontroli cukrzycy, tj. od wartości HbA 1c (podano wartości średnie ± SD oraz z-score dla wzrostu) Figure 1. Clinical description of children and adolescents with type 1 diabetes mellitus who were divided into three groups according to HbA 1c values (there are mean ± SD values and z-score for height presented) Wyniki Stężenia IGF-1 w surowicy u dzieci i młodzieży chorych na cukrzycę były istotnie statystycznie niższe, a stężenia IGFBP-3 wyższe niż u ich zdrowych rówieśników. Stężenia IGFBP-1 były porównywalne w obu grupach (tab. 1). Stężenia IGF-1 korelowały ze stężeniami IGFBP-1 (r = 0,41, p = 0,0001 dla pacjentów z cukrzycą i r = 0,35, p = 0,01 dla grupy kontrolnej) oraz z IGFBP-3 (r = 0,49, p = 0,0001 dla pacjentów z cukrzycą i r = 0,77, p = 0,0001 dla grupy kontrolnej) w obu grupach. Stężenia IGF-1 i IGFBP-3 były wyższe, a stężenia IGFBP-1 niższe u dziewcząt niż u chłopców w obu badanych grupach, ale różnice te nie były statystycznie istotne (ryc. 2 4). Nie stwierdzono więc istotnych zależności IGF-1 i jego białek wiążących IGFBP-1 i IGFBP-3 od płci u dzieci i młodzieży chorych na cukrzycę typu 1 oraz u ich zdrowych rówieśników. Stężenia IGF-1 i IGFBP-3 zależały od wieku zarówno u pacjentów chorych na cukrzycę, jak i u ich zdrowych rówieśników (ryc. 5, 6). Zależności takiej nie stwierdzono w przypadku IGFBP-1 (p = 0,14 dla chorych i p = 0,3 dla zdrowych dzieci). Stężenia IGF-1 zależały od wyników metabolicznej kontroli cukrzycy (ryc. 7). U pacjentów z dobrze wyrównaną cukrzycą, charakteryzujących się wartościami HbA 1c mniejszymi niż 8%, odnotowano nieznacznie wyższe stężenie IGF-1 niż u chorych ze średnio zadowalającymi wynikami kontroli cukrzycy z HbA 1c pomiędzy 8 a 9%. Istotnie niższe stężenia IGF-1 stwierdzono u chorych z HbA 1c wyższym niż 9%. Stężenia IGF-1 u zdrowych dzieci i młodzieży były znacząco statystycznie wyższe niż u pacjentów ze średnio zadowalającym i złym wyrównaniem cukrzycy oraz u chorych z niedawno rozpoznaną cukrzycą, czyli u wszystkich chorych charakteryzujących się HbA 1c powyżej 8% (ryc. 7). Zależności stężeń IGFBP-1 od wyników metabolicznej kontroli cukrzycy były odwrotne niż w przypadku IGF-1, ale nie były one statystycznie istotne. Pacjenci z dobrze kontrolowaną cukrzycą charakteryzowali się najniższymi stężeniami IGFBP-1, nieco wyższe stwierdzono u dzieci i młodzieży ze średnio zadowalającymi wynikami leczenia, najwyższe zaś były u pacjentów z HbA 1c wyższym niż 9% (ryc. 7). Autorzy niniejszej pracy nie stwierdzili żadnych zależności między stężeniem IGFBP-3 a wynikami leczenia cukrzycy (ryc. 8). Tabela 1. Średnie stężenia (± SD) IGF-1w surowicy krwi oraz jego białek wiążących IGFBP-1 i IGFBP-3 u dzieci i młodzieży chorych na cukrzycę typu 1 oraz u ich zdrowych rówieśników Table 1. Mean serum concentrations (± SD) of IGF-1 and its binding proteins IGFBP-1 and IGFBP-3 in children and adolescents with type 1 diabetes and in the control group Chorzy na cukrzycę Grupa kontrolna p n = 115 n = 56 IGF-1 [ng/ml] 316,76 ± 159,2 438,98 ± 160,3 0,00003 IGFBP-1 [ng/ml] 86,1 ± 66,9 85,3 ± 57,1 0,71 IGFBP-3 [mg/ml] 6,06 ± 2,53 4,15 ± 0,86 0,00002 IGF-1 (insulin-like growth factor 1) insulinopodobny czynnik wzrostowy 1; IGFBP-1 (insulin-like growth factor binding protein 1) białko wiążące insulinopodobne czynniki wzrostowe 1; IGFBP-3 (insulin-like growth factor binding protein 3) białko wiążące insulinopodobne czynniki wzrostowe 3 www.ddk.viamedica.pl 491
Diabetologia Doświadczalna i Kliniczna rok 2003, tom 3, nr 6 Rycina 2. Stężenia insulinopodobnego czynnika wzrostowego 1 (IGF-1) w zależności od płci pacjentów chorych na cukrzycę typu 1 oraz ich zdrowych rówieśników (p = 0,83 dla pacjentów chorych na cukrzycę, p = 0,99 dla grupy kontrolnej) Figure 2. IGF-1 concentrations according to gender in children and adolescents with type 1 diabetes and age-matched control group (p = 0.83 for diabetic patients, p = 0.99 for controls) Rycina 3. Stężenia białka wiążącego insulinopodobne czynniki wzrostowe 1 (IGFBP-1) w zależności od płci pacjentów chorych na cukrzycę typu 1 oraz ich zdrowych rówieśników (p = 0,47 dla pacjentów chorych na cukrzycę, p = 0,93 dla grupy kontrolnej) Figure 3. IGFBP-1 concentrations according to gender in children and adolescents with type 1 diabetes and age-matched control group (p = 0.47 for diabetic patients, p = 0.93 for controls) 492 www.ddk.viamedica.pl
Anna Wędrychowicz i wsp. IGF-1 i IGFBP w cukrzycy typu 1 Rycina 4. Stężenia białka wiążącego insulinopodobne czynniki wzrostowe 3 (IGFBP-3) w zależności od płci pacjentów chorych na cukrzycę typu 1 oraz ich zdrowych rówieśników (p = 0,34 dla pacjentów chorych na cukrzycę, p = 0,2 dla grupy kontrolnej) Figure 4. IGFBP-3 concentrations according to gender in children and adolescents with type 1 diabetes and age-matched control group (p = 0.34 for diabetic patients, p = 0.2 for controls) Rycina 5. Średnie stężenia insulinopodobnego czynnika wzrostowego 1 (IGF-1) w surowicy krwi w różnych grupach wiekowych u dzieci i młodzieży chorych na cukrzycę typu 1 (p < 0,001) oraz ich zdrowych rówieśników (p < 0,001) Figure 5. Mean serum IGF-1 concentrations in different age groups of children and adolescents with type 1 diabetes (p < 0.001) and healthy contemporaries (p < 0.001) www.ddk.viamedica.pl 493
Diabetologia Doświadczalna i Kliniczna rok 2003, tom 3, nr 6 Rycina 6. Średnie stężenia białka wiążącego insulinopodobne czynniki wzrostowe 3 (IGFBP-3) w surowicy krwi w różnych grupach wiekowych u dzieci i młodzieży chorych na cukrzycę typu 1 (p < 0,001) oraz ich zdrowych rówieśników (p < 0,001) Figure 6. Mean serum IGFBP-3 concentrations in different age groups of children and adolescents with type 1 diabetes (p < 0.001) and healthy contemporaries (p < 0.001) Rycina 7. Średnie stężenia insulinopodobnego czynnika wzrostowego 1 (IGF-1) i białka wiążącego insulinopodobne czynniki wzrostowe 1 (IGFBP-1) w surowicy krwi u dzieci i młodzieży chorych na cukrzycę typu 1 w zależności od wyników metabolicznej kontroli cukrzycy Figure 7. Mean serum IGF-1 and IGFBP-1 concentrations in children and adolescents with type 1 diabetes regard to results of metabolic control Wykazano istotne zależności stężeń IGF-1 i jego białek wiążących od czasu trwania cukrzycy. Najniższe stężenia IGF-1 odnotowano u pacjentów ze świeżo rozpoznaną cukrzycą. Były one statystycznie wyższe u chorujących dłużej 0,5 10 lat (tab. 2). Ponownie niższe stężenia IGF-1 stwierdzano u pacjentów najdłużej chorujących na cukrzycę. Te same zależności obserwowano w przypadku IGFBP-3, odwrotne zaś odnotowano w przypadku IGFBP-1 (tab. 2). U dzieci i młodzieży chorych na cukrzycę stwierdzono istotne korelacje między stężeniami IGF-1 i IGFBP-1 a dobowym zapotrzebowaniem na insulinę. Korelacja ta była dodatnia w przypadku IGF-1 (ryc. 9), dla IGFBP-1 była natomiast ujemna (ryc. 10). Nie wykazano zależno- 494 www.ddk.viamedica.pl
Anna Wędrychowicz i wsp. IGF-1 i IGFBP w cukrzycy typu 1 Rycina 8. Średnie stężenia białka wiążącego insulinopodobne czynniki wzrostowe 3 (IGFBP-3) w surowicy krwi u dzieci i młodzieży chorych na cukrzycę typu 1 w zależności od wyników metabolicznej kontroli cukrzycy Figure 8. Mean serum IGFBP-3 concentrations in children and adolescents with type 1 diabetes regard to results of metabolic control Tabela 2. Średnie stężenia (± SD) IGF-1, IGFBP-1 i IGFBP-3 w surowicy krwi u pacjentów chorych na cukrzycę typu 1 w zależności od czasu trwania choroby Table 2. Mean serum concentrations (± SD) of IGF-1, IGFBP-1 and IGFBP-3 in children and adolescents with type 1 diabetes according to disease duration Czas trwania cukrzycy IGF-1 IGFBP-1 IGFBP-3 [ng/ml] [ng/ml] [mg/ml] Cukrzyca de novo 237,4 ± 177,8 117,8 ± 41,9 5,2 ± 2,4 n = 34 0,5 10 lat 385,8 ± 134,4 42,7 ± 42,6 7,3 ± 2,3 n = 61 > 10 lat 286,9 ± 124,6 101,1 ± 59,8 5,1 ± 2,6 n = 20 p < 0,001 0,007 0,003 IGF-1 (insulin-like growth factor) insulinopodobny czynnik wzrostowy 1; IGFBP-1 (insulin-like growth factor binding protein 1) białko wiążące insulinopodobne czynniki wzrostowe 1; IGFBP-3 (insulin-like growth factor binding protein 3) białko wiążące insulinopodobne czynniki wzrostowe 3 ści między stężeniami IGFBP-3 a dobowym zapotrzebowaniem na insulinę (r = 0,099, p = 0,26). Analiza statystyczna z użyciem regresji wielorakiej wykazała również silną istotną zależność stężeń IGF-1 od wskaźników metabolicznej kontroli cukrzycy, czyli od wartości HbA 1c i dobowego zapotrzebowania na insulinę, niezależnie od wieku i płci dzieci i młodzieży z cukrzycą (r = 0,25, p = 0,002 dla HbA 1c i r = 0,25, p = 0,004 dla zapotrzebowania na insulinę). Dyskusja W pracy próbowano ocenić zachowanie się stężenia IGF-1 i jego białek wiążących IGFBP-1 i IGFBP-3 u dzieci i młodzieży chorych na cukrzycę typu 1. Dane ze światowego piśmiennictwa, dotyczące tego zagadnienia są niejednoznaczne. W badaniach przedstawionych przez Crosby ego i wsp. [13], Maesa i wsp. [14], Tana i wsp. [15] i Krseka i wsp. [16] stężenia IGF-1 we krwi obwodowej u pacjentów chorych na cukrzycę były wyraźnie niższe niż u osób zdrowych. Natomiast Tamborlane i wsp. [17] oraz Suikkari i wsp. [11] wykazali, że stężenia IGF-1 u pacjentów z cukrzycą pozostają w granicach normy. Merimee i wsp. [18] przedstawili doniesienie dotyczące chorych na cukrzycę powikłaną retinopatią proliferacyjną, u których odnotowali statystycznie wyższe stężenia IGF-1 w porównaniu ze zdrową populacją. W pracy Frystyka i wsp. [19] chorzy na cukrzycę typu 1 z retinopatią zarówno proliferacyjną, jak i nieproliferacyjną charakteryzowali się niższym stężeniem IGF-1 niż osoby zdrowe. W niniejszym materiale autorzy stwierdzili niż- www.ddk.viamedica.pl 495
Diabetologia Doświadczalna i Kliniczna rok 2003, tom 3, nr 6 Rycina 9. Korelacja stężeń insulinopodobnego czynnika wzrostowego 1 (IGF-1) z dobowym zapotrzebowaniem na insulinę Figure 9. Correlation between IGF-1 concentrations and twenty-four hours insulin requirement Rycina 10. Korelacja stężeń białka wiążącego insulinopodobne czynniki wzrostowe 1 (IGFBP-1) z dobowym zapotrzebowaniem na insulinę Figure 10. Correlation between IGFBP-1 concentrations and twenty-four hours insulin requirement sze stężenia IGF-1 u dzieci i młodzieży chorych na cukrzycę w porównaniu z ich zdrowymi rówieśnikami. Sugeruje się, że w cukrzycy istnieje specyficzna, receptorowa oporność na hormon wzrostu GH, zależna od niedoboru insuliny bądź też jej nieprawidłowej aktywności [20, 21]. Stężenie krążącego we krwi obwodowej białka wiążącego hormon wzrostu, uważane za rozpuszczalną formę receptora dla tego hormonu, jest obniżone u chorych na cukrzycę typu 1 [22 24]. Równocześnie dochodzi u nich do zwiększonej produkcji GH [25]. Jest to 496 www.ddk.viamedica.pl
Anna Wędrychowicz i wsp. IGF-1 i IGFBP w cukrzycy typu 1 oczywisty wynik działania ujemnego sprzężenia osi somatotropowej. Uważa się jednak, że u podstaw tego zjawiska leży specyficzna dysfunkcja podwzgórza, manifestująca się zaburzeniami regulacji produkcji i wydzielania hormonu uwalniającego hormon wzrostu (GHRH, growth hormone-releasing hormone) oraz czynnika hamującego uwalnianie somatotropiny (SRIF, somatotropin-release inhibiting factor) [26]. W niniejszych badaniach stężenia IGFBP-1 we krwi pacjentów chorych na cukrzycę nie różniły się istotnie w porównaniu ze zdrowymi rówieśnikami, co nie jest zgodne ze spostrzeżeniami innych autorów, którzy u chorych na cukrzycę obserwowali wyższe stężenia tego białka niż u osób zdrowych [16, 17, 27, 28]. Równocześnie jednak autorzy niniejszej pracy wykazali istotną korelację stężeń IGFBP-1 z dobowym zapotrzebowaniem na insulinę, co pośrednio potwierdza opisywaną wcześniej zależność stężeń IGFBP-1 od insuliny [11]. Uwzględniając znaczący wpływ tego białka na bioaktywność IGF-1, można sugerować, że niedobór insuliny u badanych chorych nie wpłynął znacząco na upośledzenie działania IGF-1. Uwidoczniło się to nie tylko w stwierdzeniu braku różnic między stężeniami IGFBP-1, ale również w braku różnic dotyczących wzrostu osiąganego przez dzieci i młodzież w badanych grupach (ryc. 1). Wyższe stężenia IGFBP-3 u dzieci i młodzieży chorych na cukrzycę w porównaniu z grupą kontrolną mogą pośrednio wskazywać na wyższe stężenia GH u tych pacjentów, ponieważ to właśnie hormon wzrostu jest głównym regulatorem tego białka wiążącego. Nie odnotowano natomiast istotnych różnic w procesie wzrastania badanych dzieci i młodzieży zarówno zdrowych, jak i chorych na cukrzycę, chociaż IGFBP-3 pełni jak wiadomo funkcję magazynu dla IGF-1, może zatem mieć hamujący wpływ na komórki, niezależny od współdziałania z IGF-1, i powodować jego biologiczny niedobór [1, 12]. Niniejsze wyniki są zgodne z obserwacjami Strassela-Vogela i wsp. [28] dotyczącymi zachowania się stężenia IGFBP-3 u dzieci z dobrze kontrolowaną cukrzycą typu 1. W innych doniesieniach informowano o obniżonym stężeniu IGFBP-3 u chorych na cukrzycę z dobrymi i z niezadowalającymi wynikami kontroli metabolicznej tej choroby [16, 17, 29 31]. Autorzy wyjaśniali rezultaty swoich obserwacji jako wynik braku typowego dla pokwitania wzrostu tego białka. Natomiast Munoz i wsp. [27] nie stwierdzili żadnych różnic dotyczących stężeń IGFBP-3 pomiędzy grupą młodych pacjentów chorych na cukrzycę i grupą osób zdrowych. Z analizy przytoczonych wyników badań wynika, że nadal nie ma zgodności co do wielkości referencyjnej stężenia ani roli IGFBP-3 u chorych na cukrzycę typu 1. U badanych dzieci i młodzieży chorych na cukrzycę wykazano pewne, nieistotne różnice dotyczące stężeń IGF-1 i jego białek wiążących IGFBP-1 i IGFBP-3 pomiędzy płciami. Chociaż nie miały one znamienności statystycznej, obserwacje te są zgodne z doniesieniami Jubla i wsp. [5, 32] i Le Roitha i wsp. [1]. Wskazuje to na wpływ hormonów płciowych na działanie układu IGF-1 i jego białek wiążących [28 33]. Tendencja do podwyższonych stężeń IGF-1 u dziewcząt prawdopodobnie wynika z wcześniejszego niż u chłopców początku pokwitania. Metaboliczna kontrola cukrzycy ma wyraźny wpływ na IGF-1 i jego białka wiążące. Potwierdza to wyraźna korelacja IGF-1 z wartościami HbA 1c obserwowana w analizie regresji wielorakiej. Identyczne są wyniki badań innych autorów, takich jak Munoz i wsp. [27] oraz Strassel-Vogel i wsp. [28]. Tamborlane i wsp. [17] oraz Rieu i wsp. [34] również wykazali istotny wzrost stężenia IGF-1 po uzyskaniu poprawy metabolicznej kontroli cukrzycy. Wszystkie te dane potwierdzają hipotezę, że deficyt insuliny powoduje zaburzenie wydzielania IGF-1. W mechanizmie tym uczestniczy prawdopodobnie receptor GH, można również zakładać istnienie mechanizmu postreceptorowego [14, 35]. Pomimo że stężenie IGFBP-1 było podobne u chorych na cukrzycę i w grupie kontrolnej, zależało od wartości HbA 1c. Dzieci i młodzież ze źle wyrównaną cukrzycą charakteryzowały się najniższymi stężeniami IGFBP-1, podobne są także spostrzeżenia innych autorów [27, 28]. Opisano, że stężenia tego białka w surowicy krwi ściśle zależą od homeostazy glukozy oraz wydzielania insuliny, a wyniki niniejszych badań dotyczące zależności IGFBP-1 od dobowego zapotrzebowania na insulinę potwierdzają te doniesienia [11]. Brak zależności IGFBP-3 od wyników metabolicznej kontroli cukrzycy wydaje się wskazywać, że białko to nie jest bezpośrednio związane z przemianą węglowodanową i z tego powodu może nie mieć ono szczególnego znaczenia u chorych na cukrzycę typu 1. Zależności pomiędzy dobowym zapotrzebowaniem na insulinę i stężeniami IGF-1 oraz jego białek wiążących IGFBP-1 i IGFBP-3 były podobne, jak w odniesieniu do tych czynników i wartości HbA 1c. Chociaż dobowa dawka insuliny egzogennej przeliczona na kilogram masy ciała pacjenta nie stanowi adekwatnego odbicia stężenia całkowitego krążącej insuliny, istotne statystycznie dodatnie zależności IGF-1 od dobowych dawek insuliny sugerują, że niedostateczne działanie insuliny może być odpowiedzialne za zaburzenia działania IGF-1 i jego białek wiążących w przypadku chorych na cukrzycę. U dzieci i młodzieży z niedawno rozpoznaną cukrzycą stwierdzono najniższe stężenia IGF-1 i również można to wiązać z niedoborem insuliny. Do tej grupy zaliczono również najmłodszych pacjentów, u których zgodnie z wykazaną przez autorów zależnością stężeń IGF-1 od wieku spodziewano się niższych stężeń tego czynnika niż u osób starszych. U młodzieży z długo trwającą cu- www.ddk.viamedica.pl 497
Diabetologia Doświadczalna i Kliniczna rok 2003, tom 3, nr 6 krzycą i złym wyrównaniem metabolicznym (HbA 1c > 9%), ze względu na zaawansowanie wspomnianych zależności od działania insuliny, obserwowano niższe stężenia IGF-1 niż u pacjentów młodszych z cukrzycą trwającą krócej niż 10 lat. Dlatego też zależność IGF-1 od czasu trwania cukrzycy jest zależnością stężenia tego czynnika od wieku pacjentów i wyników leczenia cukrzycy. Takie same spostrzeżenia dotyczą też białek wiążących IGFBP-1 i IGFBP-3. Wnioski Zaburzenia stężeń IGF-1 i jego białka wiążącego IGFBP-1 u dzieci i młodzieży chorych na cukrzycę typu 1 zależą przede wszystkim od metabolicznej kontroli cukrzycy i od działania insuliny. Istnieje korelacja między zachowaniem stężeń IGF-1 i IGFBP-3 a wiekiem dzieci zarówno zdrowych, jak i chorych na cukrzycę. Praca finansowana z grantu KBN 4 PO 5E 05 317 Streszczenie Wstęp. Celem pracy była ocena insulinopodobnego czynnika wzrostowego 1 (IGF-1) i jego białek wiążących 1 i 3, IGFBP-1 i IGFBP-3, u dzieci i młodzieży chorych na cukrzycę typu 1 oraz analiza ich zależności od płci, wieku oraz wyników kontroli metabolicznej cukrzycy. Materiał i metody. Do badania włączono 115 pacjentów (61 dziewcząt i 54 chłopców) w wieku 13,7 ± 5,9 lat, z cukrzycą trwającą 5,2 ± 5,7 lat oraz 55 ich zdrowych rówieśników. Próbki krwi do badań pobierano w godzinach 7.00 8.00 rano, na czczo. Stężenia IGF-1 w surowicy krwi oznaczano metodą radioimmunologiczną RIA, zaś stężenia IGFBP-1 i IGFBP-3 metodą immunoradiometryczną IRMA. Pacjentów podzielono na grupy w zależności od wyników leczenia cukrzycy wyrażonych wartościami hemoglobiny glikowanej (HbA 1c ) oznaczanej metodą HPLC. Grupy te nie różniły się pod względem wieku badanych, płci i wskaźnika masy ciała (BMI). Wyniki. Chorzy na cukrzycę charakteryzowali się istotnie wyższym stężeniem IGF-1 i niższym IGFBP-3 w porównaniu z ich zdrowymi rówieśnikami. Stężenia IGFBP-1 nie różniły się między grupami. Stwierdzono dodatnią korelację IGF-1 z IGFBP-3 i ujemną korelację pomiędzy IGF-1 i IGFBP-1. Stężenia IGF-1 i IGFBP-3 w obu badanych grupach istotnie korelowały z wiekiem. Stężenia IGF-1 i jego białek wiążących nie różniły się statystycznie pomiędzy dziewczętami i chłopcami. Wykazano istotne, dodatnie korelacje IGF-1 i ujemne IGFBP-1 z HbA 1c oraz dobowym zapotrzebowaniem na insulinę u pacjentów chorych na cukrzycę typu 1. Wnioski. Zaburzenia stężenia IGF-1 i jego białka wiążącego IGFBP-1 u dzieci i młodzieży chorych na cukrzycę typu 1 zależą głównie od metabolicznej kontroli cukrzycy i od działania insuliny. Istnieje korelacja między zachowaniem się stężeń IGF-1 i IGFBP-3 a wiekiem dzieci zarówno zdrowych, jak i chorych na cukrzycę. słowa kluczowe: cukrzyca typu 1, IGF-1, IGFBP-1, IGFBP-3, HbA 1c, kontrola metaboliczna cukrzycy Piśmiennictwo 1. Le Roith D. Insulin-like growth factors. N. Engl. J. Med. 1997; 336: 633 640. 2. Boyne M.S., Thame M., Bennett F.I., Osmaond C., Miel J.P., Forrester T.E. The relationship among circulating insulin-like growth factor (IGF)-I, IGF-binding proteins-1 and -2, and birth anthropometry: a prospective study. J. Clin. Endocrinol. Metab. 2003; 88: 1687 1691. 3. Carbalo M.G., Cano F.G., Aragon G.C. i wsp. Infants of diabetic mothers (IDDM). Macrosomia and growth factors. Ann. Esp. Pediatr. 1997; 47: 295 301. 4. Di Biase N., Napoli A., Caiola S. i wsp. IGF-1 levels in pregnant women and their infants. Ann. Ist. Supr. Sanita 1997; 33: 379 382. 5. Juul A., Bang P., Hertel N.T. Serum insulin-like growth factor-i in 1030 healthy children, adolescents, and adults: relation to age, sex, stage of puberty, testicular size, and body mass index. J. Clin. Endocrinol. Metab. 1994; 78: 744 752. 6. Froesch E.R., Hussain M., Schmid C. i wsp. Insulin-like Growth Factors. W: Porte D., Sherwin R.S. red. Diabetes mellitus. Appleton and Lange 1997: 95 114. 7. Froesch E.R., Mehboob A., Hussain A. i wsp. Insulin Growth Factor I: Physiology, Metabolic Effects and Clinical Uses. Diab. Met. Rev. 1996; 12: 195 215. 8. Le Roith D., Clemmons D., Nissley P. i wsp. Insulin-like growth factors in health and disease. Ann. Inter. Med. 1992; 116: 854 862. 9. Jones J.I., D Ercole A.J., Camacho-Hubner C. i wsp. Phosphorylation of insulin-like growth factor (IGF)-binding protein-1 in cell culture and in vivo: effects on affinity for IGF-I. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1991; 88: 7481 7485. 10. Kołaczyński J.W., Caro J.F. Insulin-like growth factor-1 therapy in diabetes: physiologic basis, clinical benefits, and risks. Ann. Intern. Med. 1994; 120: 47 55. 11. Suikkari A.M., Koivisto V.A., Rutanen E.M. i wsp. Insulin regulates the serum levels of low molecular weight insulin- -like growth factor-binding protein. J. Clin. Endocrinol. Metab. 1988; 66: 266 272. 12. Reiter E.O., Rosenfeld R.G. IGFs and its binding proteins. W: Greenspan F., Strewler G. red. Basic and Clinical Endocrinology. Appleton and Lange 1997: 1437 1453. 13. Crosby S.R., Tsigos C., Anderton C.D. i wsp. Elevated plasma insulin-like growth factor binding protein-1 levels in type 1 (insulin-dependent) diabetic patients with peripheral neuropathy. Diabetologia 1992; 35: 868 872. 14. Maes M., Undrewood L.E., Ketelslegers J.M. Low serum somatomedin-c in insulin-dependent diabetes: evidence for a post-receptor mechanism. Endocrinology 1986; 118: 377 382. 15. Tan K., Baxter R. Serum insulin-like growth factor I levels in adult diabetic patients: the effect of age. J. Clin. Endocrinol. Metab. 1986; 63: 651 655. 16. Krsek M., Skrha J., Sucharda P., Justova V., Lacinova Z. Changes in IGF-I levels and its binding proteins in diabetes mellitus and obesity. Cas. Lek. Ces. 2003; 142: 216 219. 17. Tamborlane W.V., Hintz R.L., Bergman N. i wsp. Insulin-infusion pump treatment of diabetes. Influence of improved metabolic control on plasma somatomedin levels. N. Engl. J. Med. 1981; 305: 303 307. 498 www.ddk.viamedica.pl
Anna Wędrychowicz i wsp. IGF-1 i IGFBP w cukrzycy typu 1 18. Merimee T.J. A follow up study of vascular disease in growth hormone deficient dwarfs with diabetes. New. Engl. J. Med. 1978; 298: 1217 1222. 19. Frystyk J., Bek T., Flyvbjerg A., Skjaerbaek C., Orskov H. The relationship between the circulating IGF system and the presence of retinopathy in type 1 diabetic patients. Diabet. Med. 2003; 20: 269 276. 20. Baxter R.C., Bryson J.M., Turtle J.R. Somatogenic receptors of rat liver: regulation by insulin. Endocrinology 1980; 107: 1176 1181. 21. Press M., Caprio S., Tamborlane W.V. i wsp. Pituitary response to growth hormone-releasing hormone in IDDM. Abnormal responses to insulin and hyperglycemia. Diabetes 1992; 41: 17 21. 22. Holl R.W., Siegler B., Scherbaum W.A. i wsp. The serum growth hormone binding protein is reduced in young patients with insulin-dependent diabetes mellitus. J. Clin. Endocrinol. Metab. 1993; 76: 165 167. 23. Massa G., Bouillon R., Vanderschueren-Lodeweyck M. Serum levels of growth hormone-binding protein and insulin-like growth factor I in children and adolescents with type 1 (insulin-dependent) diabetes mellitus. Diabetologia 1993; 36: 239 243. 24. Radetti G., Paganini C., Antoniazii F. Growth hormone-binding proteins, IGF-I and IGF-binding proteins in children and adolescents with type 1 diabetes mellitus. Horm. Res. 1997; 47: 110 115. 25. Mianowska B., Otto-Buczkowska E. Wpływ hormonu wzrostu na metabolizm glukozy problemy kliniczne. W: Otto- -Buczkowska E. Cukrzyca wieku rozwojowego. Urban & Partner, Wrocław 1999: 195 196. 26. Cohen R.M., Abplanalp W.A. Resistance of growth hormone secretion to somatostatin in men with type 1 diabetes mellitus. Diabetes 1991; 40: 1251 1258. 27. Munoz M.T., Barrios V., Pozo J. Insulin-like growth factor I, its binding proteins 1 and 3, and growth hormone-binding protein in children and adolescents with insulin-dependent diabetes mellitus: clinical implications. Ped. Res. 1996; 39: 992 998. 28. Strasser-Vogel B., Blum W.F., Past R. Insulin-like growth factor (IGF)-I and -II and IGF-binding proteins-1, -2, and -3 in children and adolescents with diabetes mellitus: correlation with metabolic control and height attainment. J. Clin. Endocrinol. Metab. 1995; 80: 1207 1213. 29. Batch J.A., Baxter R.C., Werther G. Abnormal regulation of insulin-like growth factor binding proteins in adolescents with insulin-dependent diabetes. J. Clin. Endocrinol. Metab. 1991; 73: 964 968. 30. Cinaz P., Kendrici M., Kurtoglu S. i wsp. Serum levels of insulin-like growth factor-i and insulin-like growth factor binding protein-3 in children with insulin-dependent diabetes mellitus. J. Pediatr. Endocrinol. Metab. 1996; 9: 475 482. 31. Dunger D.B., Cheetham T.D. Growth hormone insulin-like growth factor I axis in insulin-dependent diabetes mellitus. Horm. Res. 1996; 46: 2 6. 32. Juul A. Serum levels of IGF-1 and IGFBP-3 in healthy children, adolescents and adults. Methodological aspects and definition of reference values with special emphasis on puberty. Ph D Thesis. University of Copenhagen, Kopenhaga 1995: 27 33. 33. Holly J.M.P., Smith C.P., Dunger D.B. i wsp. Relationship between the pubertal fall in sex hormone binding globulin and insulin-like growth factor binding protein-i. A synchronized approach to pubertal development? Clin. Endocrinol. 1989; 31: 277 284. 34. Rieu M., Binoux M. Serum levels of insulin-like growth factor (IGF) and IGF binding protein in insulin-dependent diabetics during an episode of severe metabolic decompensation and the recovery phase. J. Clin. Endocrinol. Metab. 1984; 60: 781 785. 35. Baxter R.C., Turtle J.R. Regulation of hepatic growth hormone receptors by insulin. Biochem. Biophys. Res. Commun. 1978; 84: 350 357. www.ddk.viamedica.pl 499