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Tesi etd-03242011-152448
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Tipo di tesi Tesi di laurea specialistica
Autore GABRIELE, MORENA
URN etd-03242011-152448
Titolo Significato della lunghezza del telomero nel diabete. Implicazioni nella patogenesi del disturbo metabolico e delle complicanze d'organo.
Settore scientifico disciplinare SCIENZE MATEMATICHE, FISICHE E NATURALI, FACOLTA'
Corso di studi SCIENZE FISIOPATOLOGICHE GENERALI
Commissione
Nome Commissario Qualifica
Prof. Stefano Del Prato relatore
Dott.re Roberto Lupi relatore
Parole chiave
  • Rudy
Data inizio appello 2011-04-14
Disponibilità mixed
Data di rilascio2051-04-14
Riassunto analitico
Il diabete mellito è un disturbo metabolico ad eziologia multipla che attualmente colpisce più di 300 milioni di persone nel mondo. Si tratta di una sindrome cronico-degenerativa con alterazioni del metabolismo glucidico, lipidico e proteico che conseguono ad un’alterata secrezione e/o azione dell’insulina, un ormone peptidico ipoglicemizzante sintetizzato e secreto dalla componente endocrina β-cellulare del pancreas. Questa malattia viene definita una sindrome eterogenea poiché comprende varie forme cliniche caratterizzate da iperglicemia cronica, di cui le più frequenti sono il diabete di tipo 1 e il diabete di tipo 2, che da soli rappresentano oltre il 90% di tutti i casi.
Il diabete mellito di tipo 1 (T1DM) è causato dalla distruzione autoimmune (cellulo-T mediata), progressiva e specifica, delle β-cellule pancreatiche. Per i pazienti che ne sono affetti la sola terapia possibile è quella sostitutiva mediante ripetute somministrazioni esogene dell’ormone o, in casi particolari, mediante trapianto di pancreas. Il diabete mellito di tipo 2 (T2DM) è, invece, provocato da insulino-resistenza periferica e/o da un’alterata sintesi e secrezione insulinica.
L’attento controllo glicemico è il modo migliore per ridurre il rischio delle complicanze a lungo termine tipicamente distinte in micro- (retinopatia, neuropatia e nefropatia) e macro-vascolari, in larga parte dipendenti dalla durata e dal grado di esposizione all’iperglicemia cronica. Il trapianto di pancreas rappresenta il sistema più efficace per garantire la normalizzazione della glicemia, risultando così in grado di favorire la regressione della nefropatia, della retinopatia e della neuropatia diabetica.
Molti parametri biologici, legati alla senescenza cellulare, risentono sia dell’effetto di fenomeni fisiologici che di processi cronico-degenerativi. Anche l’iperglicemia cronica, e lo stress ossidativo che ne consegue, rappresenta un fattore di accelerazione del processo di invecchiamento cellulare. In questo contesto, numerosi studi hanno evidenziato l’importante ruolo svolto dai telomeri e dall’enzima telomerasi in alcune patologie correlate all’età, che esasperano il processo di invecchiamento biologico accelerando, in maniera significativa, l’accorciamento delle estremità telomeriche.
I telomeri sono strutture lineari nucleoproteiche localizzate alle estremità dei cromosomi eucariotici e consistono di sequenze di DNA esamerico 5’-TTAGGG-3’ altamente ripetute in tandem. Ad ogni ciclo di divisione cellulare i telomeri subiscono un graduale accorciamento a causa dell’incapacità della DNA polimerasi di replicare completamente le estremità telomeriche. Tale processo si protrae fino al raggiungimento di una lunghezza minima critica (limite di Hayflick) che segnala la fine della proliferazione, l’inizio della senescenza e la successiva morte per apoptosi della cellula. La perdita di DNA all’estremità cromosomica può essere evitata dalla telomerasi, un complesso ribonucleoproteico costituito da alcune componenti essenziali per l’attività dell’enzima: una subunità ad RNA (hTR o hTERC, human telomerase RNA) e una subunità catalica (hTERT, human Telomerase Reverse Transcriptase). L’enzima è una trascrittasi inversa telomero-specifica che sfrutta la subunità intrinseca a RNA come templato per aggiungere ripetizioni telomeriche all’estremità dei cromosomi, contrastando il meccanismo di accorciamento terminale e impedendo il raggiungimento della lunghezza minima critica.
Nonostante la possibilità che le alterazioni croniche del metabolismo intermedio possano generare segnali di danno cellulare e, quindi, contribuire all’invecchiamento cellulare e dell’organismo, pochi sono i dati in letteratura relativi al ruolo dei telomeri nella patologia diabetica ed ancor meno sulla possibilità che il recupero della funzione glucidica, ottenuta mediante trapianto di pancreas, possa svolgere un ruolo sull’attività telomerasica.
Lo scopo di questo studio è stato quello di valutare il possibile coinvolgimento dei telomeri nel diabete mellito, così da poter determinare il grado di logoramento attribuibile alle alterazioni metaboliche e patologiche ad esso associate. Inoltre, è stata indagata la possibilità che la lunghezza dei telomeri potesse essere associata, in termini di funzionalità e durata, al trapianto di pancreas isolato (PTA) o combinato con il trapianto di rene (SPK).
La popolazione analizzata in questo studio ha incluso 97 soggetti suddivisi in controlli non diabetici (ND), pazienti con diabete mellito tipo 1 (T1DM) o tipo 2 (T2DM), pazienti diabetici tipo 1 in lista per PTA o SPK (LISTA TX) e pazienti trapiantati (TX).
Per ciascun soggetto incluso nello studio sono stati raccolti dati anamnestici e antropometrici e parametri di controllo glico-metabolico e di funzionalità d’organo, la cui valutazione è stata effettuata con le metodiche classiche di analisi biochimico-cliniche utilizzate nel nostro laboratorio.
La lunghezza delle estremità telomeriche è stata analizzata mediante multiplex Real-Time PCR, mentre l’espressione di hTERT e hTERC, subunità della telomerasi, tramite metodica Real-Time RT-PCR. Inoltre, come marcatore del processo infiammatorio, è stata valutata l’espressione genica di CCR2, recettore della proteina MCP1 (Monocyte chemoattractant protein-1). Poiché lo stress ossidativo sembra promuovere l’invecchiamento cellulare abbiamo dosato la concentrazione di un marcatore, la nitrotirosina, tramite saggio ELISA.
I risultati ottenuti in questa tesi sembrano confermare che, per la valutazione della lunghezza telomerica, la tecnica Real-Time PCR sia una valida e semplice alternativa alle metodiche classicamente utilizzate negli studi presenti in letteratura.
Dall’analisi di popolazione è emerso che i telomeri correlano negativamente con l’età, l’Indice di Massa Corporea (IMC), il colesterolo totale, le LDL e il C-peptide, mentre correlano positivamente con la durata del diabete e con la concentrazione delle HDL. La lunghezza dei telomeri è risultata significativamente differente tra genere maschile e femminile solo nel gruppo di controllo.
L’analisi dei singoli gruppi di studio ha mostrato un aumento significativo della lunghezza telomerica nei pazienti LISTA TX, una normalizzazione dopo trapianto d’organo ed una riduzione significativa nei T2DM, ciascuno rispetto al proprio gruppo di controllo.
Dato interessante, nei T1DM l’attività enzimatica è aumentata significativamente, in particolare nel gruppo dei LISTA TX, rispetto ai controlli. Anche in questo caso il trapianto d’organo sembrerebbe correggere, almeno in parte, questa alterazione. Normalizzando la lunghezza dei telomeri per l’attività della telomerasi (T/T) è stato osservato un significativo accorciamento dei telomeri nei pazienti diabetici rispetto ai soggetti di controllo. Dopo trapianto questo dato, seppur significativamente inferiore rispetto ai controlli, è risultato aumentato rispetto ai pazienti LISTA TX.
Inoltre, la misura di T/T è correlata positivamente con la concentrazione di C-peptide e negativamente con la glicemia e l’emoglobina glicata. In più è emersa una correlazione positiva fra l’espressione della subunità catalitica della telomerasi hTERT, la concentrazione ematica di glucosio e l’emoglobina glicata.
La concentrazione di nitrotirosina è significativamente aumentata in tutti i gruppi studiati, rispetto ai controlli. Parallelamente, si è osservata una correlazione negativa del marcatore con il valore di T/T ed il C-peptide. Infine, l’analisi dell’espressione genica di CCR2 ha mostrato, nei pazienti diabetici, un aumento del processo infiammatorio correlato negativamente con la lunghezza dei telomeri e positivamente con l’espressione della subunità catalitica hTERT.
I risultati ottenuti in questa tesi supportano l’ipotesi che la variazione della lunghezza dei telomeri e l’aumento dell’attività della telomerasi, osservati nei linfomonociti di pazienti diabetici, potrebbero essere lo specchio di ciò che accade nella sindrome metabolica. Come tali potrebbero rappresentare un utile strumento per la prevenzione e la cura del diabete mellito.
Inoltre, il trapianto d’organo funzionante sembrerebbe in grado di normalizzare queste alterazioni. Naturalmente un aumento della casistica, soprattutto relativa al post-trapianto, è indispensabile per confermare questi dati e per poter individuare nei telomeri un valido marker per la malattia diabetica e nel trapianto di pancreas una valida alternativa capace di rallentare la senescenza cellulare.
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