Nuovi significati della GGT sierica nelle patologie umane

A partire dagli anni '80 è emersa l’importanza della GGT sierica come fattore di rischio di mortalità per numerose cause, per valori all'interno dell’intervallo di riferimento, indipendentemente da patologie epatiche e dal consumo di alcool. In vari studi epidemiologici è stato approfondito il significato della GGT sierica nella patologia umana ed è stata dimostrata la sua importanza come fattore di rischio indipendente di mortalità per tutte le cause, vascolari legate ad aterosclerosi e insorgenza di diabete di tipo 2, di ipertensione, di sindrome metabolica e di nefropatia cronica.

GGT e rischio cardiovascolare

Dai primi studi epidemiologici è emerso che livelli moderatamente elevati di GGT (> 24 U/L) erano associati ad un aumento importante di mortalità per

34 cardiopatia ischemica (Wannamethee et al., 1995), tale aumento risultava maggiormente evidente in pazienti con un precedente infarto del miocardio al momento del reclutamento nello studio. Da qui l'ipotesi dell'esistenza di un collegamento tra GGT sierica e l'evoluzione della malattia aterosclerotica, sostenuta ulteriormente da altri studi effettuati su popolazioni con sindrome ischemica e malattia coronarica accertata, e dall'osservazione che la GGT sierica risulti associata anche ad un'aumentata incidenza di ictus emorragico (Emdin et al., 2001).

Uno studio prospettico recente, condotto su adulti austriaci, ha confermato che i livelli di GGT nel siero sono un fattore prognostico indipendente per eventi fatali di forme croniche di malattia coronarica e per eventi cardiaci acuti; tale conclusione è vera per entrambi i sessi ed ha maggiore importanza in soggetti giovani (< 60 anni). Anche in questo caso, i valori considerati prognostici per eventi cardiovascolari si trovano all'interno dell'intervallo fisiologico e sono stati proposti come valori soglia per discriminare i soggetti a rischio (28 U/L per gli uomini e 18 U/L per le donne) (Ruttmann et al., 2005). Dopo questo, altri studi condotti sulla popolazione generale, hanno confermato ulteriormente il significato prognostico dell'attività sierica di GGT per le malattie cardiovascolari (Meisinger et al., 2006). Da questi ultimi è emerso che il valore prognostico dell'attività sierica della GGT è più forte nei soggetti giovani e nei diabetici e che i livelli sierici dell’enzima sono indicatori indipendenti di insorgenza della sindrome metabolica. In tutti gli studi la GGT continua ad essere un fattore prognostico indipendente rispetto alla patologia cardiovascolare anche dopo che l'analisi statistica è stata aggiustata per età, genere, consumo di alcool e per i noti fattori di rischio cardiovascolare (dislipidemia, pressione arteriosa, insulino-resistenza, fumo).

GGT e aterosclerosi

L'ipotetico legame tra la GGT sierica e la patologia aterosclerotica ha avuto conferma grazie ad uno studio prospettico durato sei anni (Emdin et al.,2001), che

35 ha coinvolto pazienti con sindrome ischemica e malattia coronaria documentata angiograficamente. A seguito di un’opportuna correzione per gli altri fattori di rischio cardiovascolare (età, colesterolo, fumo, diabete mellito e indice di massa corporea) e per fattori confondenti come il consumo di alcool, viene confermato il valore prognostico dell'attività della GGT sierica per morte cardiaca e infarto non fatale. In particolar modo, il significato prognostico della GGT sierica è più evidente nei pazienti con aterosclerosi diffusa e un precedente infarto del miocardio. Il rischio aumenta adottando due differenti valori soglia della GGT (25 o 40 U/L) e la maggior parte degli eventi cardiaci sono concentrati nei primi tre anni dopo il primo infarto. Il significato prognostico dell'enzima risulta essere associato al grado di diffusione delle lesioni aterosclerotiche nelle arterie coronariche e perde di significato in soggetti sottoposti a rivascolarizzazione con angioplastica o by-pass, procedure che stabilizzano la placca (Amoroso et al., 2001). La prognosi sfavorevole risulta essere, quindi, applicabile ai soggetti con placche vulnerabili, e fa pensare ad un’associazione tra la GGT e i processi coinvolti nella destabilizzazione della placca (Emdin et al., 2001). Studi istochimici hanno evidenziato la presenza di un’elevata attività di GGT nella placca aterosclerotica a livello del core lipidico dove si accumulano anche le LDL ossidate (Emdin et al., 2002).

Nella placca aterosclerotica è presente glutatione (substrato della GGT) oltre a deposito di ferro, lipidi ossidati, ferro redox attivo e un accumulo di ferritina, altra possibile fonte di Fe3+ per la GGT. In un contesto del genere possono essere favorite le proprietà pro-ossidanti della GGT descritte nei paragrafi precedenti. Lo stress ossidativo indotto dall'azione della GGT in questo contesto potrebbe contribuire alla progressione nonché alla destabilizzazione della placca aterosclerotica favorendo l'ossidazione delle LDL (Paolicchi et al. 1999). La GGT presente nella placca potrebbe avere due origini distinte: endogena, proveniente dagli elementi della placca come le cellule infiammatorie, ipotesi sostenuta dalla presenza di mRNA per la GGT (Franzini et al. 2009); esogena, derivante dal trasporto dell'enzima dalle lipoproteine come le LDL stesse.

36

GGT e rischio metabolico

La GGT ha anche un ruolo come marcatore di alterato metabolismo lipidico e glucidico: resistenza insulinica e diabete, indice di massa corporea (BMI), ipertensione e dislipidemia (trigliceridi alti e colesterolo HDL basso). Nei soggetti con alterata tolleranza glucidica o con diabete mellito di tipo 2, la GGT tende ad essere più elevata rispetto a gruppi di controllo. In uno studio prospettico effettuato su giovani adulti non diabetici, è stato dimostrato che la GGT, per valori all'interno della distribuzione normale, predice l'insorgenza di diabete di tipo 2 (Perry et al., 1998) indipendentemente dal consumo di alcol e dal BMI. É emersa anche l'esistenza di un’interazione tra i livelli di GGT e il BMI nel predire l'insorgenza di diabete, in quanto il rischio di ammalarsi di diabete aumenta progressivamente all'aumentare dei valori di GGT e questa associazione diventa più forte con l'aumentare del BMI. Quest'ultimo, invece, è associato all'insorgenza di diabete solo per valori di GGT oltre le 22 U/L, mediana della distribuzione (Lim et al., 2007). Secondo un'ipotesi alternativa, l'elemento scatenante il diabete può essere rappresentato da sostanze inquinanti organiche persistenti che si ritrovano nel tessuto adiposo aumentato a causa dell’obesità, dell’eccessivo apporto calorico e della ridotta attività fisica. Tali sostanze, a loro volta, sarebbero causative dell'aumento della GGT poiché quest’ultimo è associato, come visto precedentemente, alle difese antiossidanti e ai sistemi di detossificazione (Lim et al., 2007). La forte correlazione positiva tra GGT e obesità, quantificata nel BMI, è stata confermata anche in soggetti non diabetici. In particolare, l'aumento della GGT è prevalentemente associato ad una distribuzione centrale della massa grassa, tanto che, in maniera indipendente dal BMI, è correlata con il rapporto di circonferenze vita-fianchi, con il contenuto di grasso viscerale a livello dell'area addominale, ma non con l'adiposità sottocutanea (Iwasaki et al., 2008). Una correlazione positiva è stata individuata anche tra i livelli sierici di GGT, sempre all'interno dei valori di riferimento, e pressione arteriosa sistolica e diastolica. Tale associazione è risultata indipendente dal consumo di alcool, dall'età, dall'attività fisica e dal BMI. Tuttavia, altri studi mostrano che l'associazione tra GGT e

37 pressione arteriosa è condizionata dalla distribuzione dell'adiposità poiché la GGT sierica è significativamente associata con l'incidenza di ipertensione solo nei soggetti con aumentati indici di obesità addominale (BMI > 26 Kg m-2, circonferenza vita > 86 cm, altezza addominale > 19 cm) (Stranges et al., 2005). Infine, la GGT sierica risulta essere un fattore predittivo indipendente di insorgenza di sindrome metabolica (Rantala et al., 2000). La sindrome metabolica comprende una serie di fattori di rischio, quali alterata glicemia a digiuno, diabete, obesità, ipertensione e ipertrigliceridemia, per i quali è descritta un'associazione positiva ed indipendente con i livelli sierici di GGT.

GGT e nefropatia cronica

L'ipotesi che la GGT sierica possa essere un indicatore precoce di sviluppo di nefropatia cronica (“chronic renal disease”, CRD) è stata analizzata in un recente studio prospettico, condotto su uomini adulti non diabetici, normopeso, e con normale funzione renale (Ryu et al., 2007). In questo studio è stata osservata una correlazione positiva tra aumento dei valori di GGT sierica e rischio di insorgenza di CRD, con un rischio relativo nel quartile più alto (GGT ≥ 40 U/L) della distribuzione della GGT rispetto al primo quartile (GGT < 18 U/L) di 1,9 dopo correzione dell'analisi statistica per età, livelli basali di velocità di filtrazione renale, trigliceridi e colesterolo HDL.

GGT e malattie neurologiche

La distrofia miotonica, malattia genetica neuromuscolare degenerativa a carattere autosomico dominante, è caratterizzata da un quadro clinico ampiamente variabile e da un decorso lento e progressivo, il cui esordio può avvenire a qualunque età. Rappresenta la seconda forma di distrofia muscolare più diffusa dopo quella di Duchenne, ed è la più frequente forma di distrofia muscolare dell’adulto. Il quadro clinico è caratterizzato da perdita di massa muscolare, miotono, cataratta, anomalie del sistema di conduzione cardiaco, alterazioni endocrine e riproduttive, diabete mellito e deficit cognitivi nei casi congeniti.

38 È causata da un’esagerata ripetizione di una tripletta nucleotidica localizzata nella regione 3 non traslata del braccio lungo del cromosoma 19 (19q13.3), in corrispondenza del gene che codifica per la proteina DMPK (“Myotonic Dystrophy protein kinase”).

La patogenesi della malattia rimane ancora sconosciuta, ma da studi su fibroblasti murini con presenza della tripletta anomala, è risultato che queste cellule siano molto più sensibili allo stress ossidativo in vitro (Usuki et al., 1998), mentre in vivo i soggetti affetti da distrofia miotonica hanno aumentati livelli di radicali liberi in circolo (Ihara et al., 1995).

Uno studio condotto da Siciliano e collaboratori, basato sulla concentrazione di AOPPs (“advanced oxidation protein product”), famiglia di proteine che si formano in seguito all’esposizione a vari fattori ossidanti, e di GGT sierica, ha mostrato che entrambi i parametri appaiono significativamente aumentati nei pazienti con MD1 rispetto al gruppo di controllo, avvalorando l’ipotesi che lo stress ossidativo possa avere un ruolo cruciale nella patogenesi della malattia (Siciliano G. et al, 2005).

La sclerosi laterale amiotrofica (SLA) è una malattia degenerativa caratterizzata dalla progressiva perdita dei motoneuroni delle corna anteriori del midollo spinale, del bulbo e della corteccia. La causa rimane ad oggi sconosciuta, anche se recentemente ha preso campo l’ipotesi di un possibile ruolo dello stress ossidativo. Questa ipotesi è avvalorata dal fatto che una mutazione del gene che

codifica per la superossido dismutasi-1 (SOD-1) è responsabile

approssimativamente del 20% dei casi familiari e viene trasmesso come carattere dominante (Andersen et al., 2003).

Successivi studi hanno confermato la presenza di stress ossidativo nella SLA, indicando come i suoi effetti possano essere stratificati e quindi differentemente implicati nella patogenesi delle diverse forme cliniche della SLA (Siciliano G. et al, 2007).

39

GGT e cirrosi

In uno studio del 2014, condotto da Franzini e collaboratori, sono stati valutati i livelli plasmatici di GGT totale e delle relative frazioni in un gruppo di pazienti con cirrosi epatica sviluppatasi come conseguenza di diverse malattie a carico del fegato. In tale studio sono stati arruolati 264 pazienti suddivisi, in base all’eziologia delle malattie epatiche, in pazienti colpiti da cirrosi metabolica (MET), da cirrosi alcolica (ALC), da cirrosi virale a causa di HCV e/o infezione da HBV (VIR), da carcinoma epatocellulare (HCC) in una cornice di cirrosi di origine virale. Il gruppo in studio ha mostrato, dall’analisi dei parametri ematochimici, maggiori livelli di AST (aspartato aminotransferasi), ALT (alanina aminotransferasi), ALP (fosfatasi alcalina), BIL (bilirubina totale), LDH (lattato deidrogenasi), INR (international normalized ratio) e TRG (trigliceridi), e minori livelli di ALB (albumina sierica), CHOL (colesterolo totale) e piastrine rispetto al gruppo di soggetti sani rappresentante i controlli. I livelli di GGT totale e delle relative frazioni sono risultati più alti nei pazienti cirrotici, evidenziando un aumento maggiore per la s-GGT. Questi pazienti cirrotici, suddivisi in quattro sottogruppi in base alla causa di cirrosi (MET, ALC, VIR, HCC), hanno mostrato un profilo di eluizione della s-GGT più ampio rispetto al corrispettivo degli individui sani e consistente in due componenti gaussiane definite matematicamente e denominate s1-GGT e s2-GGT. Tale doppio profilo non è stato osservato nei controlli sani. Nei pazienti VIR sia la b-GGT che il rapporto b-GGT/s-GGT sono inferiori rispetto ai pazienti MET, mentre i pazienti HCC hanno mostrato valori più alti di b-GGT, m-GGT e s1-GGT rispetto al gruppo VIR. Nei quattro gruppi il rapporto b-GGT/s-GGT è risultato essere più basso rispetto ai controlli e non correlato alla GGT totale, all’eziologia della cirrosi o alla presenza di HCC.

I risultati dell’analisi di correlazione tra i valori di GGT e i valori ematochimici, derivanti dagli esami di laboratorio, hanno mostrato correlazione positiva tra le frazioni di GGT e i valori TRG e CHOL. Inoltre, b-GGT ha mostrato una correlazione positiva con ALB e FBG ed una correlazione negativa con INR, ma

40 nessuna correlazione con AST, ALT, ALP, BIL e LDH. La frazione s2-GGT ha mostrato una correlazione positiva statisticamente significativa con AST, ALT, LDH, ALP e BIL, negativa con ALB e nessuna correlazione con INR e FBG. Le due componenti di s-GGT (s1-GGT e s2-GGT) mostrano comportamenti indipendenti per alcune variabili (come ALB, INR, FBG) e comportamenti talvolta opposti per altre (BIL, LDH). Il rapporto b-GGT/s-GGT ha mostrato correlazione negativa per lo più con gli indici di danno epatocellulare (AST, ALT), e positiva con marker di funzionalità degli epatociti (ALB, FBG), rispettivamente conseguenti a un aumento di s-GGT o b-GGT.

In tale studio si dimostra che il rapporto b-GGT/s-GGT ha un’elevata sensibilità e specificità per la cirrosi, indipendentemente dai livelli di GGT totale e delle sue frazioni. I dati suggeriscono che il rapporto b-GGT/s-GGT possa essere un biomarcatore specifico per il riarrangiamento strutturale del fegato. Per quanto riguarda le singole frazioni di GGT, si sottolinea che b-GGT è un marcatore della funzionalità epatica e, al contrario, s-GGT, in particolare la componente s2-GGT, si comporta come marcatore di danno cellulare e colestasi, mostrando correlazione positiva con AST, ALT, LDH, ALP e BIL, e negativa con ALB. Poiché non si è ancora individuato il ruolo principale della GGT nel metabolismo epatico, nel suddetto studio si suggerisce che solo dopo il chiarimento dei meccanismi che portano alla sintesi e al rilascio delle frazioni di GGT si potrà comprendere in maniera ottimale il legame tra GGT, sue frazioni e fisiopatologia epatica, spiegando così le correlazioni e i risultati ottenuti in questo studio. Pertanto, ulteriori ricerche sulla natura e il ruolo biologico delle frazioni di GGT saranno estremamente importanti per contribuire all’utilizzo di questi biomarcatori per la diagnosi e la prognosi delle malattie del fegato.

41