UNIVERSITÀ DI PISA
Dipartimento di Medicina Clinica e Sperimentale
SCUOLA DI SPECIALIZZAZIONE IN PEDIATRIA
Valutazione dell’assetto auxologico, glicometabolico, della composizione corporea
e del resting metabolic rate in adolescenti in fase di transizione dopo trattamento con ormone della crescita. Analisi di una casistica seguita presso l’Ambulatorio di
endocrinologia della U.O. Pediatria Universitaria,
Azienda Ospedaliero-Universitaria Pisana
.
Relatore
Chiar. mo Prof. Giovanni FEDERICO
Candidato
Dott. ssa Mariafrancesca CASELLA
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INDICE
RIASSUNTO ... 3
INTRODUZIONE ... 6
1. Regolazione della produzione dell’ormone della crescita (GH) ... 6
1.1 Asse GH-IGF-1. ... 6
2. Bassa statura. Deficit isolato di GH ... 14
2.1 Definizione, eziologia ... 14
2.2 Quadro clinico ... 16
2.3 Diagnosi ... 16
2.4 Trattamento sostitutivo ... 20
3. Effetti fisiologici del GH sul profilo glicometabolico e cardiovascolare ... 24
3.1 Assetto glucidico ... 24
3.2 Assetto lipidico ... 25
3.3 Composizione corporea ... 26
3.4 Sistema cardiovascolare ... 28
4. Terapia sostitutiva con rhGH ... 31
4.1 Effetti sulla statura, sulla composizione corporea, sul metabolismo glicolipidico e sulla funzione cardiovascolare ... 31
5. Transizione e retesting ... 33
5.1 Effetti glicometabolici del GHD... 36
5.2 Effetti cardiovascolari del GHD ... 36
5.3 Effetti della terapia sostitutiva in fase di transizione ... 38
STUDIO ... 41
6. Scopi del lavoro ... 41
PAZIENTI E METODI ... 42 7. Pazienti ... 42 8. Metodi ... 44 8.1 Valutazione clinica ... 44 8.2 Dati di laboratorio ... 45 8.3 Bio-impedenziometria ... 47 8.4 Calorimetria ... 48 8.5 Consenso informato ... 48 8.6 Analisi statistica ... 49 RISULTATI ... 50 DISCUSSIONE ... 57 CONCLUSIONI ... 63 BIBLIOGRAFIA ... 66
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RIASSUNTO
Introduzione: l’azione del GH sulla crescita lineare si esplica dopo la nascita promuovendo
la deposizione di tessuto osseo e l’allungamento dello scheletro, il trofismo delle masse muscolari, contribuendo, assieme ad altri fattori, alla regolazione del metabolismo glucidico, proteico e lipidico. Il deficit della sua secrezione (GHD), quindi, è caratterizzato da anomalie auxologiche, cliniche, biochimiche e metaboliche. Il trattamento prevede l’utilizzo di ormone della crescita umano ricombinante (rhGH).
Obiettivi dello studio: 1) individuare l’eventuale persistenza del deficit di GH negli
adolescenti che hanno terminato la terapia sostitutiva; 2) valutare l’assetto auxologico nei bambini con GHD prima dell’inizio della terapia, confrontandolo con quello a fine terapia e al momento del retesting; 3) valutare i fattori di rischio metabolico prima dell’inizio della terapia sostitutiva, confrontandoli con quelli a fine terapia e al momento del retesting; 4) analizzare la distribuzione del grasso viscerale, mediante bio-impedenziometria, e il resting metabolic rate, tramite calorimetria, negli adolescenti che hanno terminato la terapia.
Pazienti e metodi: è stato effettuato uno studio retrospettivo su 26 pazienti: 20 maschi e 6
femmine, trattati con rhGH. Al raggiungimento della statura definitiva, tutti sono stati sottoposti a rivalutazione dopo 3 mesi dalla sospensione della terapia, mediante test di tolleranza insulinica. Sono stati considerati indicatori di una sufficiente secrezione di GH valori ≥ 5 μg/L. Sono stati valutati: i livelli circolanti di IGF-1, colesterolo totale, HDL, LDL, trigliceridi, insulinemia, glicemia e HbA1c, oltre al BMI, all’indice di Aterogenesi e all’HOMA-IR, prima dell’inizio della terapia, nel corso, a fine terapia e dopo tre mesi dalla sospensione. Dopo la sospensione, tutti sono stati sottoposti a bio-impedenziometria per la determinazione della massa grassa % e calorimetria indiretta per la determinazione del resting metabolic rate (RMR).
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Risultati. I livelli circolanti di HbA1c, pur in assenza di variazioni evidenti della glicemia
nel corso della terapia e dopo la sospensione, sono risultati significativamente ridotti. L’insulinemia e l’HOMA-IR sono aumentatati significativamente nel corso della terapia, a partire dal 2° anno, per poi rientrare nei livelli pre-terapia al retesting. Ad eccezione del colesterolo totale, che è risultato ridotto al retesting rispetto al T0, i rimanenti parametri metabolici hanno mostrato delle oscillazioni non significative. Per quanto riguarda la velocità di crescita (VC) SDS, la statura SDS e i valori circolanti di IGF-1 z-score, è risultato evidente, già nel 1° anno di terapia, un aumento statisticamente significativo rispetto al T0. La VC al momento della sospensione ha presentato una riduzione statisticamente significativa rispetto ai primi anni di terapia, mentre i livelli circolanti di IGF-1 e la statura hanno continuato a mostrare un aumento statisticamente significativo durante la terapia, ma non fino al momento della sospensione. Nel sesso femminile i valori di massa grassa sono risultati maggiori rispetto al sesso maschile. Per il RMR età-correlato si sono riscontati valori inferiori nel sesso femminile.
Conclusioni. Questo studio conferma l’importanza di iniziare la terapia sostitutiva con
rhGH quanto più precocemente possibile, nei bambini con GHD, per ottenere il migliore risultato sulla statura finale.
Nessuno dei soggetti studiati ha avuto la necessità di continuare la terapia con rhGH dopo il retesting. Tale dato può essere legato, in parte, al ridotto numero del campione studiato e in parte alla difficoltà di diagnosticare la condizione di deficit di GH. E’ necessario, infatti, ricordare che tale diagnosi si basa sulla dimostrazione di una ridotta secrezione di ormone in risposta a test di stimolo farmacologici, poco riproducibili e affidabili. Nel tempo, inoltre, sono cambiati i metodi di dosaggio, con modificazione dei cut-off per definire la presenza di GHD. Attualmente il cut-off indicato dalla nota AIFA n.39, al di sotto del quale è possibile porre la diagnosi di GHD in presenza di alterazioni auxologiche, è di 8
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μg/L. Tale valore è inferiore a quello riconosciuto per il sistema di dosaggio utilizzato nei nostri pazienti, di 5,15 μg/L. Non si può, pertanto, escludere che alcuni dei nostri pazienti avrebbero potuto essere classificati come affetti da bassa statura idiopatica (ISS), condizione sicuramente più frequente del GHD, per la quale oggi è comunque prevista la terapia con rhGH.6
INTRODUZIONE
1. Regolazione della produzione dell’ormone della crescita (GH).
1.1 Asse GH-IGF-1.
L’ormone della crescita (GH) è prodotto, a livello dell’ipofisi anteriore, come una singola catena di 191 amminoacidi con due legami disulfidici intramolecolari, con struttura ad α-elica, non glicosilata. I due geni che codificano per il GH (GH1 e GH2) sono situati sul braccio lungo del cromosoma 17; solo il gene GH1 codifica per il GH ipofisario, il gene GH2 codifica, invece, per una variante non espressa dall’ipofisi. Esistono diverse isoforme di GH circolante, ma le molecole più rappresentate sono i monomeri del peso molecolare di 20 kDa e 22 kDa, rappresentanti rispettivamente il 10-15% e il 75% della secrezione ipofisaria di GH. L’isoforma GH di 20 kDa si forma attraverso lo splicing alternativo del mRNA e presenta una clearance metabolica più lenta; ciò giustifica l’esistenza di un rapporto plasmatico più alto tra le due isoforme rispetto a quello ipofisario [1]. La secrezione ipofisaria di questo ormone è pulsatile, caratterizzata da circa 8 picchi (pulse) nelle 24 ore. La massima produzione (70% circa) avviene durante la notte, negli stadi III e IV del sonno non REM (fig.1).
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La secrezione del GH è finemente regolata dall’azione combinata e contrapposta di due neuro-ormoni ipotalamici, il GH-Releasing Hormone (GHRH), che ne stimola il rilascio e la Somatostatina (SS), che invece lo inibisce [1] (fig.2). Nello specifico, il GHRH determina l’ampiezza dei pulse, mentre l’intermittente riduzione della concentrazione plasmatica della SS regola il momento in cui avviene il picco di secrezione. La SS inibisce la pulsatilità sia basale che GHRH-indotta del GH, ma non ne modifica la biosintesi. L’equilibrio tra Somatostatina e GHRH è a sua volta regolato da numerosi neurotrasmettitori e neuropeptidi, come serotonina, istamina, adrenalina, dopamina, acetilcolina, TRH (thyrotropin releasing hormone), calcitonina e VIP (vasoactive intestinal peptide). Un altro stimolo al rilascio di GH dall’ipofisi è dato dall’attivazione del GHS-R (Growth Hormone Secretagogue Receptor) ad opera della grelina, ormone prodotto principalmente dalle cellule neuroendocrine del fondo gastrico (fig. 2). Essa rappresenta un legando endogeno GHS-R dei GH-secretagoghi ed agisce in maniera sinergica col GHRH, stimolando il rilascio di GH. Sono stati, inoltre sintetizzati di recente altri peptidi denominati GH-Releasing Peptides (GHRPs) che legandosi al GHS-R, determinano la secrezione di GH [2]. Il GH stesso, inoltre può inibire la sua secrezione attraverso un meccanismo di feedback negativo sull’ipotalamo [3]. La secrezione di GH è influenzata infine da una varietà di altri ormoni (androgeni, estrogeni, tiroxina, glucocorticoidi) e dal feedback negativo esercitato dal Fattore di crescita Insulino-simile di tipo 1 (IGF-1) prodotto, con secrezione sia endocrina sia paracrina, in risposta al GH. L’IGF-1 stimola il rilascio ipofisario di SS e inibisce la trascrizione e la secrezione di GH.Oltre ai fattori ormonali vi sono numerose condizioni fisiologiche che influenzano la secrezione di GH, come ad esempio le fasi del sonno, lo stato nutrizionale, il digiuno, l'esercizio fisico e lo stress.
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La concentrazione plasmatica del GH si modifica durante l’età evolutiva: è elevata nel neonato, in cui sono ampi e frequenti i picchi secretori, si riduce restando costante fino alla pubertà, quando raggiunge il picco massimo di secrezione, per ridursi progressivamente a partire dalla tarda adolescenza [4]. Una volta secreto, il 50% del GH circola in forma libera ed il rimanente in forma legata alle GH Binding Proteins (GHBPs). Esse possono avere un’affinità più o meno alta per il GH stesso: le GHBPs ad alta affinità corrispondono al dominio extracellulare del recettore epatico del GH e legano circa la metà della isoforma 22 kDa; l’isoforma del GH di 20 kDa si lega invece con bassa affinità. La quantità delle GHBPs riflette la quantità dei recettori del GH [1] (fig. 2). Il loro ruolo è a tutt’oggi poco conosciuto, esse potrebbero modulare l’attività del GH prolungandone l’emivita, sia diminuendo la clearance renale del GH, sia riducendo la sua disponibilità a livello recettoriale. Il recettore dell’ormone della crescita (GHR) è espresso maggiormente a livello del fegato e in misura minore su tessuto adiposo, cuore, reni, intestino, polmone, pancreas, cartilagini e muscolo scheletrico [5]. Ogni singola molecola di GH possiede due siti di legame recettoriale e legandosi a due molecole di GHR adiacenti, causa la dimerizzazione recettoriale, cui segue una rotazione conformazionale che innesca l’attivazione della via di trasduzione del segnale. Essa è caratterizzata dall’interazione con una tirosin-chinasi citosolica non recettoriale, la Janus Kinasi 2 (Jak2), che fosforila altre molecole a valle della cascata di segnalazione della chinasi e del recettore. Le vie intracellulari implicate nella trasduzione del segnale del GH sono numerose, le principali sono quelle della famiglia dei fattori di trascrizione STAT (1, 3, 5a, 5b e 6). Una volta fosforilate, le proteine STAT migrano all’interno del nucleo cellulare dove si legano al DNA, promuovendo l’espressione di geni bersaglio specifici del GH (fig. 3) [6]. Vi sono numerose altre vie di trasduzione del segnale del GH, quali ad esempio la via delle MAP-chinasi, la protein-chinasi C, PI3K, SH2-, SHP2, SHC, SIRPA, FAK, Crk-II e SRC. Non9
è tuttora chiarito come esse interagiscano producendo l’effetto complessivo sulle cellule indotto dal GH [6].La funzione biologica del GH è legata alla sua attività di regolatore della trascrizione di geni codificanti per svariate proteine, tra cui l’IGF-1 che rappresenta sicuramente quella più importante. L’IGF-1 (Somatomedina C) è un ormone proteico con basso peso molecolare (7648 Da), costituito da una catena di 70 amminoacidi, appartenente alla famiglia degli Insulin-Like Growth Factors, insieme all’IGF-2 e all’insulina. Sia l’IGF-1 che l’IGF-2 hanno un alto grado di omologia con la proinsulina (circa il 40% degli amminoacidi): questo spiega la capacità dell’IGF-1 e dell’IGF-2 di legarsi al recettore per l’insulina e la capacità dell’insulina di legarsi al recettore di tipo 1 (IGF-1R di tipo 1) dell’IGF-1 [7]. L’IGF-1 è formato da una catena A e da una catena B, connesse da un legame disulfidico, e da una regione C-peptidica, non omologa a quella dell’insulina [1]. Il gene che codifica per l’IGF-1 è situato sul braccio lungo del cromosoma 12 e contiene almeno sei esoni, mentre quello che codifica per l’IGF-2 si trova sul braccio corto del cromosoma 11, adiacente al gene per l’insulina. L’IGF-1 è prodotto dal fegato in risposta all’ormone della crescita ma è sintetizzato anche dai condrociti e da altre cellule del microambiente osseo, come gli osteoblasti e gli osteoclasti [3], dove esercita un’attività autocrina e paracrina. La quota circolante è essenzialmente di produzione epatica. Da recenti studi genetici è risultato che sia l’IGF-1 prodotto dal fegato (IGF-1 endocrino) che l’IGF-1 prodotto de novo a livello locale, hanno la capacità di stimolare la crescita longitudinale delle ossa [3]. Inoltre l’IGF-1 e l’ IGF-2 hanno un ruolo fondamentale per la crescita e per lo sviluppo cerebrale durante la vita intrauterina e, in epoca prenatale, la loro secrezione è indipendente dal GH [8]. La concentrazione sierica di IGF-1 è dipendente dall’età: nel feto è relativamente bassa; durante l’infanzia si verifica un lento e graduale aumento e nella pubertà la concentrazione è circa due o tre volte quella dell’adulto. Dopo
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l’adolescenza la concentrazione sierica di IGF-1 mostra un progressivo declino. Circa l’80% dell’IGF-1 sistemico si trova in circolo come parte di un complesso ternario di 150 kDa, che ne prolunga l’emivita e ne regola la disponibilità a livello dei tessuti bersaglio, insieme alla IGFBP-3 (Insulin-like Growth Factor Binding Protein- 3) e alla ALS (Acid-Labile Subunit), prodotte anch’esse a livello epatico come diretto effetto del GH (fig. 2 e 3). L’integrità del complesso ternario e i livelli sierici di ALS e IGFBP-3 sono essenziali per mantenere l’IGF-1 circolante [3], per prolungarne l’emivita e per il rilascio a livello periferico dove può esercitare la sua azione [9]. L’emivita dell’IGF-1 è infatti di circa 10 minuti, 1-2 ore se legato alla IGFBP, mentre il composto ternario ha emivita di 12-15 ore. L’IGF-1 esplica le sue azioni mitogeniche sulle cellule e sui tessuti che esprimono lo specifico recettore (IGF-1R di tipo 1) (fig. 2). Questo porta alla crescita cellulare mediante l’attivazione del ciclo cellulare, la protezione dall’apoptosi e l’induzione della differenziazione cellulare [10]. Poiché i livelli di IGF-1 sono stabili durante il giorno, potrebbe essere possibile valutare indirettamente i livelli di GH misurando l’IGF-1, tuttavia esso non viene utilizzato di routine in quanto i suoi livelli come già detto sono influenzati dall’età e dallo sviluppo puberale e spesso i valori di soggetti sani e di soggetti con GHD si sovrappongono, in particolare nei bambini al di sotto dei 5 anni di età. Inoltre possono aversi risultati differenti nei vari laboratori in relazione ai diversi metodi di dosaggio utilizzati. Infine condizioni di malnutrizione, ipotiroidismo, malattie epatiche, sepsi e diabete mellito, determinano una riduzione dei livelli di IGF-1 circolante. Tuttavia il più importante fattore determinante la sintesi di IGF-1 a livello epatico è il GH e quindi qualsiasi alterazione della sua sintesi o della sua azione provoca una riduzione dei livelli di IGF-1 [8]. L’IGF-1 stimola l’anabolismo proteico, promuove la sintesi di RNA, DNA e determina un aumento del numero e delle dimensioni cellulari. Sulla cartilagine di accrescimento questi effetti si traducono nella crescita staturale, mentre sugli organi si11
traducono in un aumento della dimensione e della funzionalità degli stessi [11]. Durante la vita intrauterina i principali regolatori della crescita fetale sono lo stato nutrizionale della madre ed i fattori genetici. La malnutrizione materna, malattie sistemiche, anomalie dell’utero e della placenta, ipertensione/preeclampsia, l’assunzione di fumo o alcool in gravidanza possono provocare un ritardo di crescita intrauterino, così come fattori patologici del feto quali cromosomopatie, sindromi genetiche, infezioni congenite. Il GH ha un ruolo fondamentale nel processo della crescita, in particolar modo dopo la nascita quando questa viene condizionata soprattutto da fattori ormonali oltre che genetici ed ambientali [12]. Nell’infanzia e nell’adolescenza stimola la crescita e lo sviluppo sessuale, aumenta la massa muscolare e favorisce la formazione del tessuto osseo. Stimola in particolare l’accrescimento delle ossa lunghe nel soggetto giovane, mantiene e favorisce il trofismo dei muscoli, del fegato e del rene, coopera con gli ormoni androgeni nello sviluppo dei genitali esterni. GH e IGF-1 agiscono in modo sinergico inducendo la crescita staturale mediante le azioni svolte a livello della cartilagine di accrescimento epifisaria [13]. Nel corso degli anni numerosi studi hanno cercato di chiarire i meccanismi di azione del GH e dell’IGF-1 a livello osseo. Inizialmente (“Somatomedin Hypothesis 1950”) si riteneva che il GH stimolasse la crescita epifisaria esclusivamente in maniera indiretta, inducendo la sintesi epatica dell’IGF-1, che a sua volta promuoveva la crescita longitudinale ossea in modo indipendente. Tale ipotesi è stata successivamente modificata in seguito alla scoperta dell’espressione ubiquitaria dell’IGF-1 da tutti i tessuti del corpo; ciò ha portato ad ipotizzare un ruolo autocrino/paracrino per l’IGF-1. L’osservazione che in alcuni pazienti una marcata riduzione dei livelli circolanti di IGF-1 (e IGFBP-3), in presenza di una elevazione di quelli di GH, era associata a una normale crescita postnatale, ha focalizzato l’attenzione sui livelli circolanti di IGF-1 libero, risultati apparentemente normali. La revisione della Somatomedin hypothesis, messa a punto nel 200012
(“Somatomedin hypothesis 2000”) ha condotto alla “Dual effectory theory” a favore dell’azione diretta sia del GH che dell’IGF-1: il GH stimola infatti la differenziazione dei precondrociti, mentre l’IGF-1 agisce sulla loro espansione clonale e maturazione [14, 15] (fig. 4). Studi più recenti di ibridizzazione ed indagini immunoistochimiche con anticorpi anti-GHR specifici, hanno dimostrato una più vasta distribuzione del recettore del GH a livello della cartilagione di accrescimento epifisaria, suggerendo un ruolo addizionale del GH anche sulla differenziazione, maturazione e proliferazione dei condrociti. Tali condrociti, inoltre, esprimono proteine di legame per il GH (GHBP) che ne prolungano l’emivita [16]. Nel 2007 Kaplan e Cohen hanno ulteriormente rivisto la Somatomedin hypothesis e approfondito anche gli effetti metabolici del GH e dell’IGF-1, proponendo che l’IGF-1 agisse non più come effettore delle azioni del GH ma che amplificasse le sue azioni anaboliche attraverso la stimolazione indipendente della sintesi proteica e l’inibizione della proteolisi e ne contrastasse la gluconeogenesi e la lipolisi, ovvero gli effetti potenzialmente dannosi, quali quello diabetogeno e la perdita dei depositi adiposi [15] (fig. 5).13
Figura n. 3. Trasduzione del segnale. Meccanismo d’azione GH e IGF-1 [3].14
Figura n. 5. Effetti di GH e IGF-1 su crescita e metabolismo [15].2. Bassa statura. Deficit isolato di GH.
2.1 Definizione, eziologia
Un bambino viene comunemente definito “di bassa statura” se questa si colloca al di sotto del 3° percentile (<-1.8 Standard Deviations- SD), ovvero se tra 100 soggetti della stessa età, sesso ed etnia, la sua statura si colloca al di sotto di quella dei 3 più piccoli. La maggioranza dei bambini che afferisce agli ambulatori di auxologia per bassa statura presenta una variante normale della crescita staturale, quale la bassa statura familiare (familial short stature-FSS), il ritardo costituzionale di crescita e di sviluppo (constitutional delay of growth and puberty-CDGP) e la bassa statura idiopatica (idiopathic short stature-ISS) [17]. Il deficit dell’ormone della crescita rappresenta la causa di circa il 3% delle condizioni di bassa statura. La sua prevalenza si aggira intorno a 1 caso su 4000, con un rapporto maschi/femmine 4:1 ed una familiarità del 10% [18]. Data l’importante azione svolta dal GH e dall’IGF-1 su crescita, proliferazione e differenziazione cellulare, il deficit della sua secrezione, condizione nota come GHD (Growth Hormone Deficiency), presenta
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un quadro clinico caratterizzato da tipiche anomalie auxologiche, cliniche, biochimiche e metaboliche. Tale condizione riconosce diverse cause.Si distinguono:
a) forme congenite, con quadri familiari di alterazione della sintesi o della funzione del GH o del recettore per il GHRH. Tra di esse distinguiamo: la forma genetica che interessa il 12.5% dei pazienti con GHD isolato, quella associata a difetti strutturali encefalici (agenesia del corpo calloso, displasia setto-ottica, oloprosencefalia, encefalocele, idrocefalo), la forma associata a difetti facciali della linea mediana (labio- palatoschisi, incisivo mediano unico superiore);
b) forme acquisite conseguenti a lesioni ipotalamo-ipofisarie dovute a: traumi
(perinatali, postnatali), infezioni (encefaliti, meningiti), tumori del SNC (craniofaringioma, germinoma ipofisario, adenoma ipofisario, glioma del nervo ottico), processi infiltrativi (ipofisiti, sarcoidosi), istiocitosi a cellule di Langerhans, post-irradiazione cranica, post-chemioterapia, infarto ipofisario, privazioni psicosociali, ipotiroidismo [19]. Tra le forme acquisite rientra la disfunzione neurosecretoria: condizione da sospettare in presenza di un bambino con caratteristiche cliniche fortemente indicative di deficit dell’ormone della crescita ma con normale risposta ai test di stimolo. Tali soggetti presentano una produzione giornaliera di GH inferiore alle loro necessità. La diagnosi può essere fatta mediante dosaggio totale del GH sierico nelle 24 ore [17, 19].
La forma di GHD isolato più frequente rimane quella idiopatica per la quale, ad oggi, non si sono rilevate alterazioni anatomiche della regione ipotalamo-ipofisaria, né mutazioni o delezioni a carico di geni coinvolti nell’asse GH-IGF-1.
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2.2 Quadro clinico
Il GHD può svilupparsi ad ogni età e le caratteristiche cliniche possono variare in base alla eziologia sottostante [17]. È infatti comprensibile che un difetto acquisito si manifesti tardivamente o comunque al momento dell’esordio della patologia ad esso correlata, mentre un deficit congenito può rendersi evidente già dal primo anno di vita [15]. Il neonato con deficit di GH nasce con peso e lunghezza in genere normali. I pazienti affetti da una forma severa di GHD, facente parte di un deficit ipofisario multiplo, presentano, a pochi giorni dalla nascita: ittero protratto, crisi ipoglicemiche (provocate dal deficit di GH ed aggravate dall’eventuale concomitante deficit di ACTH), micropene e criptorchidismo (qualora coesista deficit di gonadotropine), ipotiroidismo (se coesiste un deficit di TSH). Tali anomalie non si osservano nella forma isolata. Il deficit ormonale si manifesta usualmente dopo il I anno di vita. I bambini affetti da GHD presentano bassa statura e velocità di crescita ridotta per l’età. Il ritardo di crescita risulta proporzionale, si tratta cioè di una bassa statura armonica [21]. Tali pazienti presentano anche una facies tipica, immatura, con prominenza delle bozze frontali, capelli sottili e radi, timbro alto della voce, ridotto sviluppo della linea mediana (incisivo mediano unico superiore, palatoschisi, ipoplasia del nervo ottico) e micrognatia, dentizione ritardata ed irregolare. Generalmente non sono presenti anormalità metaboliche, nonostante gli effetti biologici del GH sui diversi metabolismi. Il GHD nei pazienti pediatrici condiziona anche la densità minerale ossea (Bone Mineral Density-BMD) che risulta ridotta rispetto ai controlli sani della stessa età [22].
2.3 Diagnosi
Si basa su una valutazione clinica e auxologica, insieme a test biochimici, valutazioni radiologiche e diagnostica per immagini (Risonanza Magnetica-RM regione
ipotalamo-17
ipofisaria) [23]. Le seguenti condizioni comportano un approfondimento diagnostico nel sospetto di una condizione di GHD, come regolamentato dalla “nota numero 39 dell’Agenzia Italiana del Farmaco 2010, modificata nel giugno 2014”:• grave bassa statura (altezza ≤ - 3 SD);
• altezza < - 1,5 SDS rispetto al target genetico e velocità di crescita/anno ≤ - 2 SD o ≤ 1,5 SD dopo 2 anni consecutivi;
• statura ≤ 2 SD e velocità di crescita/anno < -1 SD per età e sesso valutata a distanza di almeno 6 mesi o una riduzione della statura di 0,5 SD/anno nei bambini di età superiore ai 2 anni;
• rallentamento della velocità di crescita: velocità di crescita ≤ - 2 SD o ≤ 1,5 SD dopo 2 anni consecutivi, anche in assenza di bassa statura e dopo aver escluso altre forme morbose come causa del deficit di crescita;
• evidenze neuro-radiologiche di anomalie ipotalamo-ipofisarie;
associate a risposta deficitaria (GH < 8 μg/L) a due test di stimolo farmacologici eseguiti in giorni differenti oppure risposta di GH < 20 μg/L nel caso che il test impiegato sia GHRH + Arginina.
Inizialmente la raccolta di un’esauriente anamnesi e la valutazione clinica del paziente sono fondamentali per orientare la ricerca della causa della bassa statura. È importante raccogliere informazioni dettagliate sul decorso della gravidanza (particolari patologie, potenziale esposizione a sostanze teratogene, funzionalità placentare, eventuale ritardo di crescita intrauterino, eventualmente documentato da ecografie eseguite in gravidanza) e sulla nascita del bambino (tipo di parto e motivazione, settimane di gestazione, peso e lunghezza del neonato, eventuali complicanze post-natali) [24]. Inoltre è necessario raccogliere un’accurata anamnesi fisiologica e patologica del bambino indagando l’eventuale presenza di disordini metabolici o endocrini (patologie tiroidee),
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malassorbimenti (celiachia o malattie infiammatorie croniche intestinali), parassitosi fecali ricorrenti, malattie croniche, alterazioni nell’alimentazione, problematiche psicosociali e utilizzo di farmaci.Successivamente, è importante raccogliere informazioni sulla storia familiare, nello specifico sullo sviluppo puberale dei genitori (età del menarca della madre e pubertà paterna), dei nonni e di eventuali fratelli, sulla loro statura e sul pattern di crescita familiare. Con l’esame obiettivo si misurano l’altezza e il peso del bambino, si valutano le proporzioni corporee e si ricorre eventualmente alla misura dello SPAN (ampiezza apertura arti superiori) e del rapporto SPAN/altezza. Per confrontare i dati auxologici ottenuti con quelli medi per età, sesso e razza, si utilizzano le tavole dei percentili di Tanner, in cui si identificano diverse linee, ai cui estremi si trovano il 3° ed il 97° percentile (corrispondenti rispettivamente ad altezza e peso minimi e massimi ritenuti normali). Bisogna inoltre valutare la velocità di crescita del paziente, con tavole di percentili specifiche e calcolare il target genetico MPH (mid parental height) in base alla statura dei genitori [25]. Viene inoltre valutato lo sviluppo puberale in accordo con le tabelle di Tanner [25].
Dopo l’anamnesi e l’esame obiettivo si approfondisce l’iter diagnostico con una radiografia del polso e della mano per risalire all’età ossea (che rappresenta la maturità scheletrica) tramite confronto per età e sesso con l’atlante di Greulich e Pyle , e rapportarla poi all’età cronologica del bambino. Ciò consente di stimare il potenziale di crescita residuo e di calcolare la Predicted Adult Height (PAH), che rappresenta l’altezza prevista da adulto, stimata in base all’età ossea [26]. L’età ossea è di solito ritardata di almeno due anni nei bambini affetti da deficit di GH. Inoltre sono necessarie analisi di laboratorio generali (esame emocromocitometrico completo, VES, fosfatasi alcalina, elettroliti, ferritina, esame urine, indici di funzionalità renale ed epatica) e più specifiche per
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escludere malassorbimenti (celiachia, morbo di Crohn), patologie tiroidee e disturbi dell’equilibrio acido-base [25]. Una volta accertato il quadro clinico-auxologico, in caso di forte sospetto di deficit di GH, si può procedere alla conferma, mediante parametri biochimici, ovvero iniziare una valutazione della secrezione di GH. Poiché le concentrazioni basali di GH sono normalmente basse e pulsatili nelle 24 ore, nella pratica clinica ci si basa su misurazioni biochimiche di secrezione del GH dopo test farmacologici, somministrando cioè al paziente uno stimolo farmacologico e valutando la successiva secrezione ormonale [27]. I test più comunemente utilizzati prevedono la somministrazione di Arginina, Insulina, Dopamina, Glucagone, oltre al test potenziato con infusione in successione di Arginina e GHRH. Le principali limitazioni di questi test sono la scarsa riproducibilità, a causa della loro non fisiologicità e la dipendenza dall’età e dagli ormoni sessuali. Le linee guida internazionali stabiliscono, a tal proposito, che in un bambino con sospetto GHD sono necessari due stimoli farmacologici per confermare la diagnosi [27]. Nei bambini in fase peripuberale può essere utile l’utilizzo di un priming con ormoni sessuali prima dello stimolo per il GH allo scopo di facilitare il rilascio del GH stesso, nel caso in cui vi fosse il sospetto di un ritardo di crescita e pubertà. I protocolli comuni relativi all’uso del priming prevedono l’utilizzo di estrogeni, ad esempio 10-20 μg di etinilestradiolo una volta/giorno oppure mg di dietilstilbestrolo per due volte/giorno per via orale nelle 48-72 ore prima del test sia nelle femmine che nei maschi (tab. 1). L’utilizzo del priming sembra essere utile per differenziare un deficit di GH da una bassa statura idiopatica o da un ritardo costituzionale di crescita e di sviluppo. [28, 29]. Tuttavia tale utilizzo è tuttora controverso: alcuni studi hanno dimostrato la relazione tra utilizzo del priming ed il picco di GH: in soggetti nei quali si erano ottenuti valori di picco di GH subnormali ai test, si sono invece ottenuti risultati normali di secrezione in seguito all’utilizzo del priming, con riduzione dei falsi positivi. La seconda ed opposta visione è20
che il priming, aumentando la risposta solo transitoriamente, condurrebbe alla non esecuzione della terapia in bambini con transitorio deficit di GH in fase peripuberale [30, 31]. Per ulteriore conferma della diagnosi di GHD idiopatico può essere utile una RM encefalo e della regione ipotalamo-ipofisaria, allo scopo di escludere alterazioni dell’anatomia ipofisaria (ipoplasia pituitaria, ectopia della neuroipofisi e/o interruzione del peduncolo) o l’eventuale presenza di processi espansivi intracranici [26].Tabella n. 1. [31]
2.4 Trattamento sostitutivo
Gli obiettivi del trattamento con GH sono:
a. promuovere un recupero accrescitivo significativo nei primi anni di terapia per raggiungere una statura definitiva quanto più in linea possibile con il target genetico;
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c. prevenire, nei casi gravi ad insorgenza neonatale l’insorgenza di crisiipoglicemiche.
I bambini con GHD confermato devono essere trattati quanto più precocemente possibile per indurre una rapida crescita di recupero (“catch-up growth”) ed ottenere una statura definitiva nella norma [32]. Nei bambini trattati precocemente infatti il recupero staturale è eccellente e la crescita di recupero sarà tanto maggiore quanto minore erano l’età all’inizio del trattamento e la velocità di crescita pretrattamento. Tuttavia ulteriori variabili possono influenzarlo, come ad esempio il peso alla nascita, l’altezza dei genitori, la gravità del deficit, la durata del trattamento, l’altezza all’inizio del trattamento, il ritardo dell’età ossea al momento della diagnosi e un’anamnesi familiare negativa per bassa statura e l’inizio della pubertà [38].
Il trattamento si basa sull’utilizzo di ormone della crescita umano ricombinante (rhGH) ed è di tipo sostitutivo. La dose convenzionalmente utilizzata è di 25-50 µg/kg/die somministrata mediante iniezione sottocutanea quotidiana [33]. L’iniezione sottocute è diventata la via di somministrazione standard per le semplicità di esecuzione e la discreta compliance del paziente; è comunque necessario variare la sede di inoculo per evitare l’insorgenza di lipodistrofia che potrebbe ostacolare l’assorbimento dell’ rhGH. L’introduzione di sistemi di somministrazione diversi dalla classica siringa, come le penne pre-riempite o l’auto iniettore senza ago, così come il recente auto iniettore elettronico dotato di storico della dose per il monitoraggio dell’aderenza, ha senza dubbio contribuito a migliorare la compliance, oltre che la qualità di vita dei pazienti. La valutazione dell’efficacia della terapia è effettuata ogni 4-6 mesi; essa si basa, infatti, oltre che sull’esame auxologico (altezza e velocità di crescita) anche sul dosaggio dell’IGF-1 che deve mantenersi ai limiti alti della norma, tra +1 e +2 SD, sui parametri biochimici di funzionalità tiroidea (fT4 e TSH) e sull’assetto glicometabolico (glicemia, insulinemia,
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emoglobina glicata-HbA1c, profilo lipidico), oltre che sugli esami ematici di routine. In particolare, sulla base dei parametri clinici e dell’IGF-1, si possono effettuare modifiche del dosaggio dell’ rhGH [34, 35, 36]. Idealmente la terapia ottimale con rhGH dovrebbe determinare un catch-up growth appropriato per il target genetico con l’obiettivo di raggiungere una statura quanto più alta possibile all’inizio della pubertà. La velocità di crescita che segue il catch-up growth deve essere normale e accompagnata da un adeguato spurt puberale. L’età di inizio della pubertà dovrebbe essere vicina all’età media in cui questa si verifica nei coetanei e la statura finale dovrebbe risultare compresa nel range di normalità rispetto alla popolazione di riferimento. Il tentativo di interruzione del trattamento con rhGH è indicato nei pazienti che hanno mostrato un recupero del ritmo accrescitivo e che seguono successivamente per almeno un anno il percentile raggiunto (talvolta addirittura superiore a quello dei genitori). In tali pazienti viene effettuato retesting dopo un intervallo di tempo che va da uno a tre mesi di sospensione dell’ rhGH e contestualmente viene monitorato il ritmo di crescita. Se il ritmo accrescitivo rimane sul percentile raggiunto senza flessioni, il trattamento con rhGH viene sospeso definitivamente, ipotizzando che si sia trattato di un deficit “transitorio”. Nei soggetti nati piccoli per l’età gestazionale (SGA) se l’altezza al momento dell’inizio della pubertà non è ancora adeguata può essere utile incrementare il dosaggio dell’ rhGH oppure associarlo con un analogo-agonista del GnRH (gonadotropin releasing hormone) con lo scopo di ritardare la fusione delle cartilagini di accrescimento [37].Il rischio di effetti avversi correlati alla terapia sostitutiva con rhGH è basso; qualora si presentino, quelli di più frequente riscontro sono l’ipertensione endocranica (frequenza 1/10.000-1/1.000) con conseguente cefalea e/o vomito a getto, artralgia e mialgia (frequenza 1/100-1/10), l’intolleranza al glucosio in soggetti predisposti (data l’azione anti-insulinica dell’ormone della crescita), raramente reazioni locali in sede di iniezione o rash
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cutaneo. Sono stati inoltre descritti casi di epifisiolisi femorale prossimale e malattia di Perthes e infine casi di scoliosi soprattutto in epoca puberale [39].24
3. Effetti fisiologici del GH sul profilo glicometabolico e cardiovascolare.
3.1 Assetto glucidico
L’ormone della crescita non svolge la sola attività di promotore dell’accrescimento staturale del bambino ma determina anche modifiche sostanziali dell’assetto endocrino-metabolico del soggetto. Tra gli effetti metabolici della terapia lo squilibrio glico-metabolico è da sempre il più frequente (1/10.000-1/1.000) ma comunque reversibile, mentre l’insulino-resistenza indotta dal trattamento è particolarmente frequente nell’età puberale. Diversi studi, a tal proposito, hanno segnalato l’incremento di incidenza di diabete non insulino-dipendente in corso di terapia con rhGH in pazienti pediatrici. È pertanto di fondamentale importanza raccogliere un’accurata anamnesi familiare ed eseguire eventualmente una curva da carico orale di glucosio prima di iniziare la terapia nei pazienti a maggior rischio [40]. Il GH esercita fisiologicamente effetti diretti, tramite il legame dell’ormone con il proprio recettore a livello delle cellule sensibili (es. adipociti), ed effetti indiretti stimolando la sintesi dell’IGF-1 non soltanto a livello epatico, ma anche in molti altri tessuti periferici [41].
Gli effetti sul metabolismo glucidico possono essere classificati in “insulino-antagonisti” ed “insulino-simili”: per quanto concerne gli effetti insulino-antagonisti si è visto che somministrando una dose di rhGH di 100 µg/h per 4 ore in soggetti sani si è verificata una riduzione del 40% dell’uptake del glucosio nel tessuto muscolare scheletrico in concomitanza con una riduzione del 50% della via di ossidazione del glucosio [42]. La rapida riduzione dell’uptake muscolare di glucosio può essere un effetto diretto dell’ormone della crescita oppure secondario al locale incremento, GH-mediato, della lipolisi. In animali ipofisectomizzati ed in pazienti con deficit di GH si è osservata un’alterata tolleranza al glucosio nonché una ridotta secrezione insulinica [43]. Tramite la tecnica del clamp euglicemico-iperinsulinemico, Hussain [44] ha dimostrato un effetto
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inibitorio diretto dell’IGF-1 sulla secrezione insulinica [45] ma la precisa distinzione tra gli effetti diretti del GH e quelli dovuti all’azione dell’IGF-1 rimane a tutt’oggi complessa. Per quanto concerne gli effetti insulino-simili, il GH favorisce anche l’utilizzazione non-ossidativa del glucosio in alcuni tessuti non-muscolari, promuovendo la gluconeogenesi e la glicolisi a livello splancnico ed in particolar modo in fegato e reni, che sono i principali organi deputati alla produzione endogena di glucosio. Infatti, in bambini con GHD l’iniezione di ormone della crescita induce una riduzione nella concentrazione di glucosio senza provocare ipoglicemia [46].3.2 Assetto lipidico
L’ormone della crescita sembra avere un importante ruolo anche nella regolazione dell’espressione dei recettori epatici delle LDL (low density lipoproteins) e dei livelli di lipoproteine plasmatiche. È stato infatti dimostrato che il numero dei recettori delle LDL risulta influenzato non solo dalla sintesi epatica di colesterolo ma è sottoposto anche ad un controllo ormonale; esso vede coinvolti gli estrogeni, gli ormoni tiroidei, l’insulina, il glucagone ed il GH che sembra stimolare l’espressione di tali recettori con conseguente riduzione dei livelli plasmatici di LDL [47, 48]. In un altro studio è stato rilevato un analogo beneficio dalla somministrazione di rhGH anche per quanto riguarda i livelli plasmatici di trigliceridi [49]. L’obiettivo era anche quello di dimostrare se gli effetti suddetti dell’ormone della crescita sul metabolismo lipidico siano diretti o mediati dall’IGF-1. A tal fine, un gruppo di cavie ipofisectomizzate è stato sottoposto a terapia sostitutiva con IGF-1 al posto del rhGH: si è così potuto rilevare un effetto nettamente inferiore della somatomedina C, sia nello stimolare l’espressione del recettore-LDL a livello epatico, sia nel migliorare il profilo lipidico plasmatico. In conclusione, il GH sembra determinare direttamente una riduzione del colesterolo totale, del colesterolo LDL
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e dei trigliceridi, incrementando invece il colesterolo HDL (high density lipoproteins) [50]. È stato, inoltre, dimostrato che il GH è un importante fattore promuovente l’editing dell’apolipoproteina B (apoB), mentre sembra rimanere sostanzialmente invariata la apolipoproteina A (apoA) [51].3.3 Composizione corporea
La presenza dei GHRs e l’espressione del GHR mRNA sono state dimostrate in colture di pre-adipociti e di adipociti maturi. Alcune azioni del GH sul tessuto adiposo sono infatti espletate direttamente attraverso l’interazione con il suo recettore mentre altre sono dovute all’azione dell’IGF-1 [52]. Sembrerebbe esserci un’azione a breve termine insulino-simile seguita da un’azione, a lungo termine, con effetti insulino-antagonisti. Una esposizione non duratura nel tempo degli adipociti maturi al GH determina infatti un incremento del trasporto intracellulare di glucosio e della lipogenesi con inibizione della lipolisi e conseguente rapido declino (entro 30 minuti) della concentrazione ematica degli acidi grassi liberi (FFA) (effetto insulino-simile). Viceversa, un’esposizione prolungata, di alcune ore, al GH, induce una riduzione nel trasporto di glucosio e nella lipogenesi e un’incrementata concentrazione di FFA, data dall’aumento della lipolisi e dalla riduzione della loro riesterificazione (effetto insulino-antagonista) [53]. Le azioni dell’ormone della crescita sembrano inoltre essere sito-specifiche, con una sensibilità maggiore all’effetto lipolitico degli adipociti addominali rispetto a quelli del tessuto sottocutaneo. Il GH, inoltre, influenza direttamente anche il numero degli adipociti stimolando la differenziazione dei pre-adipociti nella forma matura, con dimensioni minori rispetto ai precursori [54, 55].
L’accelerazione della crescita GH-indotta è correlata all’incrementata sintesi proteica non soltanto a livello osseo ma anche in altri tessuti periferici tra i quali il muscolo scheletrico.
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Studi hanno dimostrato che la somministrazione di GH determina un bilancio positivo dei nitrati, un incremento del trasporto intracellulare di amminoacidi, un’aumentata concentrazione di RNA intracellulare e una ridotta produzione di urea [56] (fig.6). Sul muscolo, inoltre, l’ormone della crescita stimola la captazione dei trigliceridi, tramite un incremento dell’espressione della LPL (lipoproteina lipasi) e la loro utilizzazione [57, 58]. Viene così fornito un substrato alternativo agli amminoacidi che vengono così utilizzati preferenzialmente per l’accrescimento. I lipidi internalizzati dalla cellula possono poi essere immagazzinati come trigliceridi intramiocitari o essere metabolizzati per via lipolitica o ossidativa. Il GH riduce inoltre la captazione di glucosio contribuendo così a mantenere uno stato di insulino-resistenza [55]. Alcuni studi hanno evidenziato anche che il GH contrasta la sarcopenia età-correlata sia stimolando la proliferazione delle fibre muscolari sia inibendone l’apoptosi [60]. Nel complesso gli effetti del GH si ripercuotono positivamente sulla composizione corporea. Il GH determina un aumento proporzionalmente maggiore della massa magra rispetto alla massa grassa. Tale effetto si differenzia nei due sessi con un minore incremento di massa magra nelle femmine [61]. (fig. 6)28
3.4 Sistema cardiovascolare
I cardiomiociti esprimono recettori per il GH e le loro colture cellulari risultano responsive alla somministrazione dell’ormone della crescita [55, 56]; inoltre sono stati osservati effetti trofici del GH sui miociti [57]. Non soltanto la morfologia ma anche la funzione cardiaca sembra essere influenzata dall’azione ormonale somatotropa; è stato, infatti, dimostrato un incremento della funzione di pompa del ventricolo sinistro ed effetti positivi nel rimodellamento e nella contrattilità in animali con insufficienza cardiaca congestizia (CHF) [58]. In altri due studi [59, 60] è stato messo in evidenza come la stimolazione dei recettori dell’IGF-1 porti alla fosforilazione dei recettori β-adrenergici e possa in questo modo parzialmente ridurre il declino età-correlato dell’attività β-adrenergica. Anche la rarefazione età-correlata dei vasi miocardici risulta parzialmente reversibile grazie alla somministrazione di GH, il flusso ematico coronarico risulta incrementato, così come la contrattilità miocardica [61, 62]. Non è facile stabilire se gli effetti dell’ormone della crescita a livello cardiaco siano diretti o mediati dall’IGF-1; studi ecocardiografici su animali da esperimento hanno dimostrato che GH ed IGF-1 non hanno effetto sinergico su trofismo e funzione miocardica e che l’output cardiaco migliora in risposta alla somministrazione di IGF-1 (da solo o in associazione a GH) rispetto ai controlli non trattati o a quelli che hanno ricevuto il solo GH [63]. Non è stato infatti rilevato alcun effetto acuto del GH sulla funzione cardiaca mentre l’IGF-1 sembra essere responsabile dell’incremento pressorio ventricolare isovolumetrico, senza un cambiamento della concentrazione intracellulare di calcio [Ca2+] bensì tramite l’incremento della sensibilità dei miofilamenti a tale ione [64]. Tali evidenze sono state confermate anche in altri studi nei quali la somministrazione di ormone della crescita in animali con insufficienza cardiaca indotta sperimentalmente ha provocato un miglioramento nella contrattilità del ventricolo sinistro, un incremento del volume di eiezione e una riduzione delle resistenze periferiche con
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minori valori di pressione arteriosa media [65]. Tajima et al. [70] hanno proposto l’incremento nell’espressione di mRNA e nella sintesi delle proteine costituenti le SERCA-2 (sarcoplasmatic reticulum CaSERCA-2+ ATPasi-SERCA-2) a livello del ventricolo sinistro, come possibile meccanismo di regolazione GH-mediata dell’accoppiamento eccitazione-contrazione nelle fibrocellule miocardiche.Per quanto riguarda, invece, gli effetti dell’asse GH-IGF1 sul sistema vascolare, è stata dimostrata la presenza di recettori dell’IGF-1 e di recettori ibridi insulina/IGF-1 a livello delle cellule muscolari lisce vascolari (VSMCs) e delle cellule endoteliali (ECs) [67, 68] e su tali popolazioni cellulari l’IGF-1 esercita la sua azione mitogena, anti-apoptotica e migratoria [69]. Sulla base di queste osservazioni potrebbe essere ipotizzato un ruolo pro-aterogenico dell’IGF-1 in quanto capace di stimolare la migrazione e la proliferazione delle VSMCs, l’attività chemiotattica e la migrazione dei macrofagi e l’espressione di cellule di adesione a livello endoteliale [70,71]. Ciò potrebbe essere vero soprattutto per quanto riguarda la formazione della placca aterogenica precoce che è caratterizzata da ipertrofia/iperplasia delle VSMCs. Altri studi hanno, invece, dimostrato che la somministrazione di IGF-1 è associata ad una riduzione nelle dimensioni delle lesioni aterosclerotiche con concomitante decremento dell’infiltrazione macrofagica, ridotta espressione di citochine pro-infiammatorie nell’aorta e aumentati livelli di cellule progenitrici endoteliali in circolo. È stata inoltre dimostrata una ridotta escrezione urinaria di 8-isoprostano che è un indice di stress ossidativo sistemico, nonché una riduzione dei livelli vascolari di superossido ed una incrementata espressione dell’ossido nitrico sintetasi endoteliale (eNOS), con conseguente maggiore biodisponibilità di ossido nitrico (NO) [72]. Numerosi dati della letteratura hanno confermato questa azione anti-infiammatoria dell’IGF-1. Tali effetti anti-infiammatori ed anti-ossidanti dell’IGF-1 fanno sì che esso contribuisca in maniera importante al processo di atero-protezione in particolar modo sulla
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placca aterosclerotica avanzata nella quale l’equilibrio tra l’apoptosi e la sopravvivenza cellulare è strettamente correlato con la stabilità o l’instabilità della placca stessa [74]. L’asse GH-IGF-1 inoltre, sembra avere un importante ruolo nella patogenesi delle vasculopatie molto prima della formazione della placca aterosclerotica, quando ancora è possibile riscontrare soltanto una disfunzione endoteliale. Per quanto a tutt’oggi siano disponibili conoscenze limitate sulla regolazione da parte dell’IGF-1 del tono vasale, bassi livelli sembrano essere con un’alterata vasodilatazione endotelio-dipendente [75]. In colture di cellule endoteliali, infatti, l’IGF-1 incrementa la produzione di NO eNOS-dipendente attivando la via PI3K/Akt [76, 77]. Alcuni autori hanno notato l’associazione tra basse concentrazioni sieriche di GH e IGF-1 con alti livelli di stress ossidativo vascolare, che conduce a disfunzione vascolare. Sia il GH che l’ IGF-1 sembrano infatti incrementare l’espressione di enzimi anti-ossidanti come Magnesio-superossido dismutasi (SOD), Rame/Zinco-SOD e glutatione perossidasi-1, attraverso i quali esercitano un effetto vasculo-protettivo, eNOS-indipendente [78]. L’IGF-1 riduce la contrattilità vascolare in risposta all’endotelina-1, un potente vasocostrittore, probabilmente alterando la via di trasduzione del segnale attivata nelle cellule muscolari lisce vascolari dal legame della stessa endotelina-1 con il suo recettore di tipo A (ETA); sembra infine avere un ruolo nella regolazione diretta o indiretta dell’espressione del gene dell’endotelina-1 [79, 80].31
4. Terapia sostitutiva con rhGH
4.1 Effetti sulla statura, sulla composizione corporea, sul metabolismo glicolipidico e sulla funzione cardiovascolare
Lo scopo principale della terapia sostitutiva con ormone della crescita nel paziente pediatrico, come già detto, è il raggiungimento di una statura finale compresa nel range di normalità rispetto alla popolazione di riferimento e quanto più vicina possibile al target genetico.
Tuttavia, anche le alterazioni metaboliche e cardiache riscontrate nel paziente GHD in età pediatrica sembrano trarre beneficio dalla terapia sostitutiva, così come la composizione corporea. Dalla letteratura, infatti, emerge che, per quanto non significativamente alterata rispetto ai controlli sani al momento della diagnosi, la percentuale di massa grassa si riduce sia nei maschi che nelle femmine nei primi sei mesi di terapia e, viceversa, la massa magra risulta incrementata Il body mass index (BMI) sembra invece rimanere sostanzialmente invariato [87, 88].
Per quanto riguarda il profilo lipidico, tre anni di terapia provocano una riduzione dei valori del colesterolo totale che, tuttavia, sembra essere statisticamente significativa soltanto nei soggetti di sesso maschile [87]. Altri studi hanno dimostrato un miglioramento dei livelli di colesterolo totale già dopo due anni e valori di LDL ridotti entro i primi tre mesi di trattamento, e ulteriormente migliorati dopo un anno. Viceversa i livelli di HDL vanno incontro ad un incremento nei primi dodici mesi di trattamento. Di conseguenza anche l’indice di aterogenesi (A.I.), calcolato come il rapporto colesterolo totale/HDL, si normalizza già dopo tre mesi di terapia sostitutiva e ad un anno risulta più basso dei valori medi nei controlli sani. La riduzione dell’ A.I. sembra correlare con l’incremento dei livelli di IGF-1 durante il trattamento. Per quanto concerne i livelli dei trigliceridi sembrano ridursi dopo tre mesi di terapia [89].
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I parametri del metabolismo glucidico risultano alterati dalla terapia; i dati della letteratura hanno dimostrato un incremento dei valori di insulinemia e dell’indice HOMA-IR, rispetto al momento della diagnosi, già dopo 12 mesi di trattamento. Tali valori rientrano comunque nel range di normalità per l’età [88].Anche le anomalie della morfologia cardiaca documentabili ecograficamente al momento della diagnosi nei pazienti GHD, sembrano beneficiare del trattamento sostitutivo dato l’incremento dello spessore del setto interventricolare (IST) e dei parametri left ventricular posterior wall thickness (LVPWT), left ventricular end sistolic diameter (LVESD), left ventricular end diastolic diameter (LVEDD) e left ventricular mass index (LVMi) dopo il primo anno; essi rimangono poi invariati durante il secondo anno di terapia sostitutiva, e, negli anni successivi, la massa ventricolare sinistra risulta normalizzata rispetto ai controlli sani [88]. Alcuni studi hanno riscontrato una correlazione tra il miglioramento della massa ventricolare sinistra e l’incremento dei livelli di IGF-1. Un anno di trattamento con ormone della crescita sembra sufficiente a migliorare la contrattilità ventricolare e a ridurre il post-carico rispetto ai valori alterati della diagnosi [90].
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5. Transizione e retesting
Le azioni del GH sui diversi sistemi endocrini e metabolici raggiungono la completa maturazione durante la fase di transizione [91]. La fase di transizione è quel periodo di tempo che inizia il raggiungimento della statura finale, si protrae per circa 6-7 anni e termina con il raggiungimento dei 25 anni di età (giovane adulto). In tale periodo si raggiunge la “stabilizzazione” di vari processi maturativi metabolici ed endocrini [92, 93]. Tra i processi che si completano in questa fase rientra l’acquisizione della massa ossea, fino al raggiungimento del picco. Esso rappresenta il livello più elevato di massa ossea raggiungibile durante la vita, in genere entro i 18-20 anni, come risultato di una crescita normale. L’acquisizione del picco di massa ossea, fondamentale nella prevenzione delle fratture da osteoporosi nell’età adulta, viene influenzata da diversi fattori: di tipo ambientale, nutrizionale (apporto di calcio e vitamina D), meccanico (attività fisica), genetico, razziale ed ormonale (asse GH-IGF-1, steroidi sessuali, 1,25(OH)2Vitamina D)
[94]. Numerosi studi [20, 95] hanno dimostrato che in pazienti adulti con GHD insorto in età giovanile e trattato fino al raggiungimento della statura finale (e quindi con deficit di GH durante la fase di transizione) si è verificata successivamente una significativa riduzione della BMD con conseguente ridotto spessore della corticale ed incremento del rischio di frattura. In questi pazienti è stato inoltre dimostrato un picco di massa ossea ridotto (- 10%) e ritardato di circa un anno rispetto ai controlli per sesso e per età e un rapido declino della BMD lombare dopo il raggiungimento del picco. Pertanto è di fondamentale importanza individuare quei pazienti che mantengono il deficit di ormone della crescita anche in fase di transizione. Non tutti i bambini ai quali è stato diagnosticato un GHD sulla base dei classici criteri diagnostici, infatti, mantengono il deficit anche al raggiungimento della statura definitiva [20]. Secondo la Consensus del 2005 [82], fatta eccezione per coloro che hanno un grave ipopituitarismo congenito o acquisito, nei quali è
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certa la permanenza del deficit, è opportuno definire due gruppi di pazienti: ad alta e bassa probabilità di permanenza di GHD. Pazienti ad “alta probabilità” si considerano coloro che presentano un grave deficit di ormone della crescita durante l’infanzia associato o meno ad altri deficit ormonali ed ascrivibile a cause genetiche, ad alterazioni strutturali dell’asse ipotalamo-ipofisario, a tumori del sistema nervoso centrale o ad irradiazione cranica ad alte dosi. Fanno eccezione i pazienti con grave pan-ipopituitarismo congenito o acquisito, nei quali si suppone che il deficit non possa essere recuperato [96]. Tutti gli altri pazienti, tra cui coloro con GHD idiopatico e senza alterazioni organiche evidenti alla RM, sono considerati a “bassa probabilità”. In entrambi questi due gruppi di pazienti è opportuno eseguire una rivalutazione, che prende il nome di retesting, che si pratica al momento del raggiungimento della statura definitiva, valutata sulla base del rallentamento della velocità di crescita (< 2 cm/anno) e sul riscontro di una maturazione ossea quasi completa, al fine di identificare quei soggetti che mantengono il GHD e che quindi necessitano di una prosecuzione della terapia [97, 20]. L’esecuzione del retesting è indicata dopo almeno un mese (le linee guida indicano 1-3 mesi) di sospensione della terapia; tale tempo sembra essere sufficiente affinché la secrezione di GH si ristabilisca entro la fisiologica regolazione dell’organismo; in tal modo il GH esogeno non va ad influire in alcun modo sulla rivalutazione [98]. La rivalutazione dei pazienti ad “alta probabilità” si avvale del dosaggio dell’IGF-1. Se il valore risulta inferiore a – 2 SD rispetto alla media dei soggetti sani di pari sesso ed età la diagnosi è confermata. In caso contrario è necessario attuare un test dinamico in grado di confermare la diagnosi. Nei soggetti a “bassa probabilità”, invece, si valutano insieme in prima battuta i valori dell’IGF-1 sierico e la risposta ad un test dinamico. Se i parametri risultano entrambi ridotti viene confermata la diagnosi di GHD; se i parametri risultano entrambi normali la diagnosi viene esclusa; se i due valori sono discordanti è necessario mantenere il paziente in follow-up in attesa di definire la35
diagnosi (fig. 7). Tra i test dinamici da utilizzare, il gold standard, riportato nel consensus statement del 2005 [99], è il test di tolleranza insulinica (ITT) che, tuttavia, ha una forte variabilità intra- e inter-individuale ed è controindicato in pazienti con patologie cardiache o neurologiche. In alternativa, è possibile eseguire il test con GHRH potenziato con Arginina (GHRH+ARG), che si è dimostrato, in termini di sensibilità e specificità, sovrapponibile al test ITT nei pazienti in fase di transizione [100]. Tale test rappresenta la forma di stimolo più potente, inducendo la massima secrezione di ormone e, rispetto all’ITT, ha una minore variabilità. Tuttavia, essendo secretagogo anche per l’ipotalamo, non permette una diagnosi differenziale tra le forme di GHD persistente di origine ipofisaria e quelle di origine ipotalamica [101]. È fondamentale stabilire un adeguato cut-off in base al quale distinguere i pazienti risultati GH-sufficienti al retesting (GHS) e quelli in cui, invece, viene confermato il deficit ormonale. I livelli di GH, infatti, non sono costanti nell’arco della vita ma variano a seconda dell’età; se ne deduce l’impossibilità di utilizzare, in questa fase di passaggio tra l’età pediatrica e quella adulta, il cut-off del bambino perché troppo elevato, ma anche quello dell’adulto pari a 3 μg/L, perché troppo restrittivo. Attualmente il dibattito in merito ai cut-off durante la fase di transizione è ancora aperto. Le linee guida della società Europea di Endocrinologia pediatrica suggeriscono un cut-off di 5 μg/L, mentre quelle della Società di ricerca sul GH, suggeriscono un cut-off di 6 μg/L [27]. Qualora, invece, il test di stimolo utilizzato sia il GHRH+ARG, la soglia al di sotto della quale è necessario considerare il soggetto GHD è 19 μg/L, con una sensibilità del 100% ed una specificità del 97% [104]. Il trattamento farmacologico con rhGH deve essere continuato nei pazienti che abbiano risposte francamente sottosoglia al retesting, associati a bassi valori dell’IGF-1.36
5.1 Effetti glicometabolici del GHD
Recenti studi hanno focalizzato la loro attenzione su come la persistenza del GHD in fase di transizione abbia conseguenze anche sulla composizione corporea, sul metabolismo glucidico e lipidico e sull’apparato cardiovascolare. Per quanto concerne la composizione corporea la persistenza di deficit di ormone della crescita in questa fase è associata ad una riduzione della massa magra e ad un incremento dell’adiposità centrale. L’obesità addominale è stata dimostrata essere la chiave epidemiologica centrale dello sviluppo di insulino-resistenza e rischio cardiovascolare in età adulta. Dal punto di vista del profilo lipidico e glucidico l’interruzione della terapia sostitutiva al momento della transizione comporta un aumento significativo del colesterolo totale e del colesterolo LDL mentre l’HDL tende a restare invariato con conseguente aumento dell’A.I., fortemente indicativo di rischio cardiovascolare [105]. È stato dimostrato che anche i livelli di apoB sono maggiori nei soggetti affetti da GHD; in essi risultano aumentate anche la produzione e la clearance delle VLDL (very low density lipoproteins). Questo è alla base dell’incremento delle LDL nel paziente GHD. Il GH infatti, stimola la produzione dei recettori epatici delle LDL e regola l’attività della 7-α-idrossilasi [106]. Mauras et al. non hanno rilevato differenze significative nella resistenza insulinica, valutata mediante l’indice HOMA-IR, e nella sensibilità all’insulina. Altri autori hanno invece riscontrato una riduzione dei livelli di glicemia con cambiamenti non significativi dell’insulinemia. È possibile che l’insulino-resistenza indotta dalla persistenza del GHD in fase di transizione sia correlata con l’incremento del tessuto adiposo addominale [107].
5.2 Effetti cardiovascolari del GHD
Per quanto concerne infine l’assetto cardiovascolare, esistono dati contrastanti in merito all’impatto della persistenza del GHD nel periodo di transizione. Secondo alcuni autori non
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esistono effetti significativi a carico dello spessore intimale e del picco di velocità diastolica a livello dell’arteria carotide comune [51]. In altri studi, invece, è stata dimostrata una massa ventricolare sinistra significativamente ridotta in adolescenti GHD e un volume telesistolico e telediastolico significativamente più bassi. A livello vascolare non si è riscontrato un significativo ispessimento intimale della carotide ma la vasodilatazione endotelio-dipendente flusso-mediata dell’arteria brachiale risulta minore nei pazienti GHD. Ciò sta ad indicare un precoce irrigidimento delle pareti vascolari. Anche il tessuto adiposo epicardico risulta alterato dal deficit ormonale poiché è maggiore nei pazienti con deficit rispetto ai controlli sani [108]. I livelli incrementati di trigliceridi postprandiali e a digiuno sono stati documentati in adulti adolescenti GHD non sottoposti a trattamento sostitutivo e ciò sembra correlare con l’incrementata concentrazione di markers pro-infiammatori come la proteina C-reattiva, l’interleuchina-6 e il TNF-α, responsabili del danno endoteliale [109] . Un altro meccanismo attraverso il quale il GHD in fase di transizione aumenta il rischio cardiovascolare sembra essere infine l’alterazione dell’equilibrio fibrinolitico: questi pazienti infatti hanno una bassa attività fibrinolitica, indicata da basse concentrazioni sieriche di PAI-1 (inibitore dell’attivatore del plasminogeno di tipo 1), che determina un rischio incrementato di trombosi venosa, cardiopatia ischemica ed infarto miocardico [110].È pertanto di fondamentale importanza identificare, in tale fase, i soggetti a rischio di sviluppare la sindrome da deficit di GH dell’adulto che si caratterizza per una serie di anomalie cliniche e psicologiche tali da portare ad un significativo aumento della mortalità, soprattutto per cause cardiovascolari e ad una ridotta performance psicosociale. I soggetti adulti con GHD non trattato presentano infatti una ridotta resistenza all’esercizio fisico, una ridotta forza muscolare, una riduzione del filtrato glomerulare e del flusso plasmatico renale, una ridotta funzionalità miocardica, un assetto lipidico sfavorevole e segni clinici di
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aterosclerosi precoce, oltre che una composizione corporea alterata, con incremento della massa grassa, riduzione della magra, riduzione del rapporto tessuto muscolare/adiposo, obesità viscerale ed un ridotto contenuto minerale osseo [111].5.3 Effetti della terapia sostitutiva in fase di transizione
Nel periodo di transizione viene consigliato di iniziare con una dose che va dai 200 ai 500 µg/die e di titolarla sulla base dei valori di IGF-1, dosati ogni sei mesi, che non devono superare le +2 SD. La dose di mantenimento non supera mai i 2 mg/die. Le donne generalmente richiedono dosi maggiori di GH, in particolare qualora assumano terapia sostitutiva con estrogeni in quanto quest’ultima riduce la produzione epatica di IGF-1 [104, 112]. Il monitoraggio del trattamento nel paziente in transizione si basa, oltre che sul dosaggio dell’IGF-1, sui benefici ottenuti in termini di modificazioni della BMD e dei parametri di rischio metabolico-cardiovascolare sopra menzionati [99]. La concentrazione ematica di lipidi risulta normalizzata dalla terapia sostitutiva indipendentemente dalla dose utilizzata ma non tutte le lipoproteine risultano ugualmente sensibili al GH: sono infatti sufficienti tre mesi di terapia per normalizzare i trigliceridi ed il rapporto tra colesterolo totale e colesterolo HDL, ma occorrono 12 e 24 mesi per normalizzare rispettivamente il colesterolo LDL e il colesterolo totale [113]. Per quanto riguarda il metabolismo glucidico, studi hanno dimostrato che l’assunzione di rhGH nel corso della transizione determina un incremento dell’insulinemia e della insulino-resistenza malgrado la riduzione della massa grassa: in questo specifico gruppo di pazienti l’effetto contro-insulare del GH sembra prevalere sulle modificazioni della composizione corporea. Tale dato va tuttavia ridimensionato alla luce del fatto che fisiologicamente nel corso della transizione si riscontra un incremento dell’insulino-resistenza [114]. Anche l’apparato cardiovascolare sembra trarre benefici dalla reintroduzione della terapia sostitutiva dopo il raggiungimento
