Abstract

Background. Una carenza di D-chiro-inositolo-inositolo-fosfoglicano mediatore (DCI-IPG) può contribuire alla resistenza all’insulina nella sindrome dell’ovaio policistico (PCOS). Non si sa se la relazione tra l’alterato rilascio di DCI-IPG e l’insulino-resistenza sia specifica della PCOS piuttosto che dell’obesità. Abbiamo valutato il rilascio di DCI-IPG e la sua relazione con la sensibilità all’insulina al basale e dopo la perdita di peso in donne obese con e senza PCOS. Metodi. Donne obese PCOS () e normali () sono state sottoposte a 8 settimane di dieta ipocalorica. L’indice di Matsuda, l’area sotto la curva DCI-IPG (), e sono stati misurati durante un OGTT di 2 ore al basale e 8 settimane. Risultati. Le donne PCOS avevano più basso al basale e una relazione significativa tra e indice di Matsuda (), che non era presente nei controlli. La perdita di peso era simile tra le donne PCOS (-4,08 kg) e le donne normali (-4,29 kg, ). La perdita di peso nelle donne PCOS non ha cambiato la relazione tra e l’indice di Matsuda (), e questa relazione è rimasta assente nelle donne di controllo. Conclusioni. L’associazione tra e la sensibilità all’insulina è stata trovata solo nella PCOS ma non nelle donne normali, e questa relazione non è stata influenzata dalla perdita di peso. DCI e il suo messaggero possono contribuire alla resistenza all’insulina nella PCOS indipendentemente dall’obesità.

1. Introduzione

La sindrome dell’ovaio policistico (PCOS) colpisce circa il 6-10% delle donne in età riproduttiva. Il disturbo è caratterizzato da oligo- o anovulazione cronica e da un eccesso biochimico o clinico di androgeni. La PCOS è anche associata ad un aumento del rischio di diabete, di sindrome metabolica e di malattie cardiovascolari precoci. La resistenza all’insulina e la sua iperinsulinemia compensatoria giocano un ruolo centrale nella patogenesi della PCOS. Molteplici linee di prova indicano che un secondo messaggero putativo inositolphosphoglycan (IPG), D-chiro-inositol-inositolphosphoglycan mediatore (DCI-IPG), può mediare l’azione dell’insulina. Una carenza di DCI-IPG può contribuire alla resistenza all’insulina negli individui con diabete di tipo 2 e nelle donne con PCOS. Studi interventistici con la somministrazione orale di DCI hanno riportato una diminuzione dei livelli sierici di insulina e di androgeni, così come una migliore funzione ovulatoria in donne obese con PCOS. Al contrario, la somministrazione di sensibilizzatori dell’insulina come la metformina e il pioglitazone aumenta anche il rilascio stimolato dall’insulina di DCI-IPG nelle donne con PCOS.

Il nostro gruppo ha precedentemente dimostrato che l’accoppiamento tra l’azione dell’insulina e il rilascio del mediatore DCI-IPG è compromesso nelle donne obese con PCOS, rispetto alle donne normali non obese, suggerendo che il rilascio stimolato dall’insulina del mediatore DCI-IPG bioattivo è difettoso nelle donne PCOS con obesità. Tuttavia, se la relazione tra il rilascio alterato del mediatore DCI-IPG e l’insulino-resistenza è specifica per lo stato di PCOS o dovuto all’obesità di per sé è sconosciuta. Noi ipotizziamo che il mediatore DCI-IPG stimolato dall’insulina modula la sensibilità all’insulina nelle donne con PCOS ma non nelle donne normali, e una riduzione dell’obesità non influisce su questa relazione. Per testare questa ipotesi, abbiamo condotto uno studio pilota di intervento per la perdita di peso in donne obese con PCOS e donne normali obese. Abbiamo valutato il rilascio sia dell’insulina che del mediatore DCI-IPG durante un test di tolleranza al glucosio orale (OGTT), così come la sensibilità all’insulina misurata dall’indice Matsuda, al basale e dopo 8 settimane di dieta ipocalorica in donne obese con e senza PCOS.

2. Materiali e metodi

2.1. Partecipanti

Questo studio è stato eseguito presso la Clinical Research Service Unit del Virginia Commonwealth University’s Center for Clinical and Translational Research. Lo studio è stato approvato dal Virginia Commonwealth University Institutional Review Board. Tutte le partecipanti allo studio hanno fornito il consenso informato.

Le donne in questo studio erano obese (≥30 kg/m2) e di età compresa tra 18 e 40 anni. La PCOS è stata definita dai criteri di Rotterdam modificati, dopo aver escluso altri disturbi endocrini. In questo studio, tutte le donne PCOS avevano iperandrogenismo biochimico e oligo- o amenorrea (otto o poche mestruazioni all’anno). Cause secondarie di iperandrogenismo o disfunzione ovulatoria sono state escluse da test di funzionalità tiroidea e prolattina sierica normali e un 17α-idrossiprogesterone a digiuno <200 ng/dL. Il gruppo di controllo era composto da donne che andavano regolarmente in bicicletta con testosterone sierico normale. I criteri di esclusione per tutte le donne includevano tentativi di perdita di peso tramite dieta o esercizio fisico entro 3 mesi dalla partecipazione allo studio, diabete mellito tramite glucosio a digiuno o test di tolleranza al glucosio orale (OGTT), malattie polmonari, cardiache, renali, epatiche, neurologiche, psichiatriche, infettive, neoplastiche e maligne clinicamente significative, o gravidanza come documentato da hCG nelle urine. Le donne PCOS con disturbi associati alla resistenza all’insulina, per esempio, ipertensione o dislipidemia, non sono state escluse a condizione che fossero state sottoposte a una dose stabile di farmaci per 6 mesi. Le donne normali sono state escluse se avevano una storia di diabete gestazionale o avevano un parente di primo grado con il diabete o se hanno dimostrato una tolleranza al glucosio anormale al basale o se avevano ipertensione o dislipidemia.

2.2. Procedure di studio

Le donne PCOS sono state studiate durante l’equivalente della fase follicolare del ciclo, e le donne normali sono state studiate durante la fase medio-follicolare del ciclo mestruale (giorni 5-9), come documentato da un progesterone sierico ≤2 ng/mL.

Perché il DCI può essere ingerito in una dieta ricca di legumi o frutta, tutti i soggetti sono stati intervistati da un dietologo per identificare coloro che possono consumare diete contenenti quantità insolitamente elevate di inositoli. A tutti i partecipanti sono state date istruzioni per una dieta mista bilanciata da seguire per almeno tre giorni prima di ogni visita di studio.

Il giorno dello studio, i partecipanti sono arrivati alla Clinical Research Service Unit della Virginia Commonwealth University alle 08:00 h dopo un digiuno di 12 ore. Altezza e peso sono stati misurati con l’approssimazione di 0,1 cm e 0,1 kg utilizzando uno stadiometro di precisione e una bilancia digitale. La vita è stata misurata all’altezza dell’ombelico e la circonferenza dell’anca è stata misurata al diametro più largo delle natiche con un’approssimazione di 0,1 cm. I campioni di sangue a digiuno sono stati prelevati alle 08:15, 08:30, e 08:45 h e riuniti per la determinazione dell’insulina a digiuno, del glucosio e degli steroidi sessuali (testosterone). Alle 09:00 h, è stato eseguito un OGTT somministrando 75 g di glucosio per via orale. I campioni di sangue per il glucosio plasmatico, l’insulina e il DCI-IPG sono stati raccolti ogni 15 minuti per 2 ore.

Dopo le valutazioni del glucosio e del DCI, i partecipanti si sono incontrati con un dietologo dello studio per ricevere istruzioni su una dieta ipocalorica. Sono stati forniti un opuscolo sulla dieta, etichette nutrizionali istruttive, menu campione e ricette, e un libro sul conteggio delle calorie. Le donne sono state istruite a seguire un corso di 8 settimane di dieta ipocalorica standardizzata contenente il 50% di carboidrati, il 30% di lipidi totali e il 20% di proteine. Sono state istruite a mantenere queste diete ipocaloriche mediante restrizione calorica per creare un deficit di 500-1000 kcal/giorno, come da linee guida per la gestione dell’obesità del National Heart, Lung, and Blood Institute. Questa dieta ipocalorica ha dimostrato di produrre una perdita di peso di circa 1 a 2 libbre / settimana. Le donne sono state istruite specificamente per evitare di fare qualsiasi sforzo cosciente per modificare l’attività fisica o tentare altri metodi di perdita di peso oltre alle diete ipocaloriche per questo protocollo. Questo perché l’attività fisica migliora la sensibilità all’insulina anche in assenza di una perdita di peso sostanziale e confonderà la nostra indagine sull’effetto della riduzione del peso nella gestione del DCI e sulla sensibilità all’insulina in queste donne. Durante questo periodo di 8 settimane, le partecipanti hanno acquistato e preparato i propri pasti e hanno tenuto un registro giornaliero degli alimenti. Hanno partecipato alle visite di follow-up una volta alla settimana per la misurazione del peso. Durante queste visite settimanali, hanno presentato i loro registri alimentari e hanno ricevuto consultazioni di follow-up con il dietista dello studio.

Le donne sono tornate per le misure di DCI e sensibilità all’insulina dopo 8 settimane di intervento dietetico. Dopo la conferma che erano nell’equivalente della fase follicolare del ciclo mestruale attraverso il progesterone nel siero, tutte le misurazioni e i test eseguiti al basale (misurazioni antropometriche, OGTT e prelievo di sangue) sono stati ripetuti.

2.3. Analisi di laboratorio

Il siero e il plasma sono stati conservati a -80°C fino all’analisi. Il glucosio sierico è stato misurato con il metodo ossidativo del glucosio (YSI 2300 Stat Plus Glucose Analyzer; Yellow Springs Instruments). I livelli di insulina nel siero sono stati misurati con un test di immunosorbimento legato ad un enzima (ELISA) (Alpco Diagnostics, Salem NH). Il testosterone sierico e la globulina legante gli ormoni sessuali (SHBG) sono stati misurati tramite ELISA (Alpco Diagnostics). Il testosterone libero è stato calcolato con il metodo di Södergard et al. La bioattività del DCI-IPG è stata misurata utilizzando un test di bioattività interno sviluppato dal laboratorio di JEN, come precedentemente descritto. Abbiamo esaminato la risposta delle concentrazioni di insulina nel siero e la bioattività relativa di DCI-IPG alla somministrazione orale di glucosio calcolando le aree sotto le rispettive curve di risposta (AUC) con la regola trapezoidale. Poiché si pensa che l’insulina medi il rilascio di DCI-IPG dopo un carico di glucosio e ci sono variazioni interpartecipanti in , il rapporto di riflette più accuratamente il rilascio insulino-mediato di DCI-IPG che da solo. Quindi, abbiamo usato questo rapporto nelle nostre analisi. La sensibilità all’insulina del corpo intero come descritto da Matsuda e DeFronzo è stata utilizzata per valutare la sensibilità all’insulina.

I confronti tra i gruppi al basale sono stati fatti con il test a due code di Student. Per valutare gli effetti all’interno del gruppo dal basale a dopo il trattamento, è stato eseguito un test a due code a coppie abbinate. Per valutare gli effetti del trattamento tra i gruppi, i cambiamenti in ogni variabile (dopo la perdita di peso meno la linea di base) sono stati confrontati usando un test a due code. La correlazione di Pearson è stata utilizzata per valutare l’associazione tra il cambiamento dell’indice di Matsuda e il cambiamento del DCI-IPG bioattivo rilasciato per unità di insulina durante l’OGTT, dopo aver valutato la linearità e la normalità dei residui.

La distribuzione dei dati è stata valutata mediante diagrammi quantili normali. Le variabili non in distribuzione normale sono state log-trasformate per le analisi e poi ritrasformate nelle loro unità originali per la segnalazione. I dati sono stati presentati come media ± deviazione standard o media geometrica (intervallo di confidenza del 95%) per i parametri che sono stati trasformati per le analisi. è stato considerato statisticamente significativo. Le analisi sono state eseguite da JMP 12.0 (SAS Institute, NC).

3. Risultati

Un totale di 80 donne ha fornito il consenso a partecipare. Di queste, 19 hanno soddisfatto i criteri di esclusione prima dell’ingresso nello studio. Delle rimanenti 34 PCOS e 27 donne normali, 18 PCOS e 12 donne normali si sono ritirate prima della visita di follow-up. Quindi, 16 donne PCOS e 15 normali hanno completato lo studio. Il tasso di abbandono in questo studio è stato simile a quello di altri studi sulla perdita di peso basati sulla dieta. Poiché lo scopo di questo studio è quello di valutare la relazione tra i cambiamenti nel rilascio di mediatori DCI-IPG e i cambiamenti nella sensibilità all’insulina durante la perdita di peso in PCOS rispetto alle donne normali, abbiamo incluso solo le donne che hanno completato lo studio. Caratteristiche di base

Al basale, le donne di controllo e le donne con PCOS non differivano in termini di età, razza, BMI o rapporto vita-fianchi (Tabella 1). Come previsto, le donne con PCOS tendevano ad avere un testosterone totale nel siero significativamente più alto. Anche se le donne con PCOS avevano una sensibilità all’insulina del corpo intero più alta e più bassa come determinato dall’indice Matsuda, queste differenze non hanno raggiunto la significatività statistica.

Al basale, le donne con PCOS avevano rapporti significativamente più bassi. Nelle donne PCOS, c’era una relazione significativa tra e indice di Matsuda (, , Figura 1(a)). Questo rapporto non è stato trovato nelle donne di controllo (, , Figura 1(b)).

(a)

(b)

(a)
(b)

Figura 1

Relazione tra indice Matsuda basale e rilascio di DCI- bioattivoIPG messaggero per unità di insulina rilasciata durante OGTT in donne PCOS e normali (⚪, b) donne. DCI-IPG, mediatore D-chiro-inositolo-inositolo-fosfoglicano.

3.2. Cambiamenti nell’insulina, nel glucosio e nei profili di bioattività del DCI-IPG dopo la perdita di peso

Dopo l’intervento di perdita di peso, sia le donne PCOS (- kg, ) che quelle di controllo (- kg, ) hanno perso peso rispetto al basale. La quantità di perdita di peso non differiva tra i gruppi () (Tabella 2). Tuttavia, l’indice di Matsuda è migliorato significativamente solo nelle donne normali (da a , ) ma non nelle donne PCOS (da a , ). La perdita di peso non è aumentata significativamente dal basale in nessuno dei due gruppi ( in PCOS e nelle donne normali).

3.3. Relazione tra la bioattività del mediatore DCI-IPG e la sensibilità all’insulina dopo la perdita di peso

La perdita di peso non ha cambiato la relazione tra e l’indice di Matsuda nelle donne PCOS. Tra le donne con PCOS, dopo la perdita di peso è rimasta una relazione significativa tra il cambiamento e il cambiamento dell’indice di Matsuda (, , Figura 2(a)). Questa relazione non è stata trovata nelle donne di controllo (, , Figura 2(b)).

(a)

(b)

(a)
(b)

Figura 2

Relazione tra variazione dell’indice di Matsuda e variazione del rilascio del messaggero bioattivo DCI-IPG messaggero per unità di insulina rilasciata durante OGTT in donne PCOS e normali (⚪, b) donne dopo 8 settimane di intervento per la perdita di peso. DCI-IPG, mediatore D-chiro-inositolo-inositolo-fosfoglicano.

4. Discussione

In questo studio, abbiamo osservato che le donne obese con PCOS, rispetto alle donne normali con BMI simile, hanno diminuito il mediatore DCI-IPG rilasciato dall’insulina durante un OGTT. Abbiamo osservato che la relazione tra la sensibilità all’insulina misurata dall’indice di Matsuda e è stata trovata solo nelle donne obese con PCOS e non nelle donne normali obese. Inoltre, questo rapporto non era influenzato dalla perdita di peso. Dopo una quantità simile di perdita di peso, un rapporto significativo tra e indice di Matsuda è rimasto solo nelle donne con PCOS ma non era presente nelle donne normali.

I risultati del nostro studio sono in accordo con il nostro rapporto precedente di rapporti significativamente più bassi nelle donne PCOS rispetto alle donne normali. Tuttavia, nello studio precedente, i partecipanti PCOS avevano un BMI significativamente più alto (33,9 kg/m2) rispetto alle donne normali (25,6 kg/m2, ). Il nostro studio attuale dimostra che, anche con obesità simile, è rimasto inferiore nelle donne PCOS rispetto alle donne normali (, Tabella 1). I nostri risultati suggeriscono che la bioattività del mediatore DCI-IPG è diminuita in PCOS indipendente dall’obesità.

Abbiamo anche osservato che la relazione tra la sensibilità all’insulina e era presente solo nelle donne con PCOS (Figura 1(a)) e non nelle donne normali (Figura 1(b)) e che questo risultato è rimasto evidente dopo la perdita di peso (Figure 2(a) e 2(b)). Questi risultati sono supportati dai nostri precedenti risultati di un’associazione significativa tra il cambiamento della sensibilità all’insulina e il cambiamento del DCI-IPG rilasciato per unità di insulina con la somministrazione orale di DCI nelle donne PCOS. Tuttavia, gli studi precedenti hanno esaminato solo questa associazione in donne con PCOS, e se è correlato con la sensibilità all’insulina in donne normali con BMI simile è stato sconosciuto. A conoscenza degli autori, questo è il primo rapporto che suggerisce che il rilascio del mediatore DCI-IPG potrebbe non giocare un ruolo importante nella sensibilità all’insulina nelle donne obese normali.

La perdita di peso non ha influenzato la relazione tra la sensibilità all’insulina e nelle donne obese con PCOS in questo studio. Questo risultato è in linea con i nostri rapporti precedenti che sostengono che la carenza di DCI in PCOS può essere non correlata all’adiposità. Per esempio, la somministrazione di DCI orale ha migliorato, androgeni sierici e l’ovulazione in entrambe le donne obese e magre con PCOS.

In questo studio attuale, la perdita di peso non ha migliorato significativamente in entrambi PCOS o donne normali. Al contrario, studi precedenti hanno dimostrato che i sensibilizzatori dell’insulina come la metformina e il rosiglitazone hanno migliorato la disponibilità del rilascio di mediatori DCI-IPG nelle donne con PCOS.

Perché i sensibilizzatori dell’insulina, ma non la perdita di peso come descritto in questo studio, migliorano il profilo di bioattività nelle donne con PCOS? Una ragione potrebbe essere che la perdita di peso di più di 4 kg in questo studio non ha migliorato la sensibilità all’insulina nelle donne obese con PCOS. A prima vista, i nostri risultati sembrano contraddire le ricerche precedenti che sostengono il ruolo della perdita di peso nel migliorare la sensibilità all’insulina nella PCOS. Tuttavia, c’è un’enorme eterogeneità nell’effetto della perdita di peso sul miglioramento della sensibilità all’insulina e su altre caratteristiche della PCOS. In uno studio sulla perdita di peso, ben il 50% delle donne PCOS non ha migliorato la sensibilità all’insulina misurata dall’HOMA e, commensurabilmente, nessun miglioramento della ciclicità mestruale, nonostante perdite di grasso simili sia nei responders che nei non responders.

In questo studio non abbiamo osservato una differenza nella quantità di perdita di peso tra donne con e senza PCOS. Ci sono stati rapporti contrastanti sul ruolo della resistenza all’insulina nella regolazione dell’obesità. Alcuni studi hanno suggerito che la resistenza all’insulina predice l’aumento di peso, una maggiore perdita di peso o nessun effetto sulla perdita di peso negli individui obesi. Quindi, la conoscenza che la perdita di peso non è diversa tra PCOS e donne normali quando viene data la stessa dieta ipocalorica può essere rassicurante per le donne con PCOS che stanno tentando la perdita di peso.

Un punto di forza di questo studio include BMI simile tra PCOS e donne normali, che ha contribuito a chiarire che la relazione tra bioattività e sensibilità all’insulina è specifica per PCOS e non l’obesità. Questi risultati sono nuovi poiché i ruoli del mediatore DCI-IPG nelle donne obese normali non sono stati esplorati in precedenza.

Una debolezza dello studio è che la quantità di perdita di peso raggiunta in entrambi i gruppi di donne può essere stata inadeguata per illicitare cambiamenti nel rapporto DCI-IPG/insulina. Anche se la quantità di perdita di peso (0,5 kg o circa 1 libbra a settimana) era in conformità con le attuali linee guida di gestione del peso, nel corso del periodo di studio di 8 settimane, ha portato ad una riduzione del peso di circa 4 kg in entrambi i gruppi, che era inferiore a quello raggiunto in altri studi di perdita di peso in PCOS. Uno studio con una durata più lunga avrebbe portato ad una maggiore grandezza nella riduzione del peso.

In conclusione, questo studio ha dimostrato che le donne obese con PCOS, rispetto alle donne normali con BMI simile, hanno diminuito il mediatore DCI-IPG rilasciato dall’insulina durante OGTT. La relazione tra la sensibilità all’insulina e si trova solo nelle donne con PCOS ma non nelle donne normali. Inoltre, questo rapporto non è influenzato dalla perdita di peso. Dopo una quantità simile di perdita di peso, una relazione significativa tra e l’indice di Matsuda si trova solo nelle donne con PCOS ma non nelle donne normali. Combinato con studi precedenti di somministrazione orale di DCI in donne PCOS dal nostro gruppo e altri, questo studio rafforza il contributo di DCI e il suo messaggero nel suo ruolo nella resistenza all’insulina nelle donne con PCOS indipendente dall’obesità.

Interessi concorrenti

Gli autori dichiarano di non avere interessi concorrenti.

Riconoscimenti

Gli autori desiderano ringraziare il Dr. Jamal T. Aldajaei per la sua preziosa assistenza nelle analisi di laboratorio per questo studio. Questo lavoro è stato sostenuto dal National Institutes of Health Grant K23 K23HD049454 (a Kai I. Cheang) e in parte dal CTSA Award no. ULTR000058 del National Center for Advancing Translational Sciences.