Università di Pisa
Dipartimento di Ricerca Traslazionale e delle nuove Tecnologie in
Medicina e Chirurgia
Corso di Laurea Magistrale in Medicina e Chirurgia
Deficit di GH in età evolutiva e terapia sostitutiva con ormone
somatotropo. Analisi dei risultati ottenuti in
pazienti trattati fino al raggiungimento della statura finale.
Casistica dell'Ambulatorio di Endocrinologia
Pediatrica, U.O. Pediatria Universitaria - Azienda
Ospedaliero-Universitaria Pisana.
RELATORE
Chiar.mo Prof. Giovanni Federico
CANDIDATO
Lara Anichini
Ai miei Nonni, i miei primi pazienti.
SOMMARIO
RIASSUNTO ... 3
1-INTRODUZIONE ... 5
1.1L’ORMONEDELLACRESCITA ... 5
1.1.1 DEFINIZIONE e GENETICA ... 5
1.1.2 LE VIE DI SEGNALAZIONE E L’ASSE GH/IGF-1 ... 7
1.1.3LASECREZIONE ... 11
1.1.4 I MECCANISMI DI REGOLAZIONE ... 13
1.2 GLI EFFETTI FISIOLOGICI DEL GH ... 14
1.3 LA CRESCITA ... 19
1.4 LA BASSA STATURA ... 21
1.4.1 LE FORME NON PATOLOGICHE ... 22
1.4.2 LE FORME PATOLOGICHE ... 23
1.5 GHD ... 24
1.5.1 DEFINIZIONE, EPIDEMIOLOGIA ED EZIOLOGIA ... 24
1.5.2 LA DIAGNOSI DI GHD ... 26
1.6 LA TERAPIA SOSTITUTIVA CON r-hGH ... 37
1.6.1 STORIA, CARATTERISTICHE E PRESCRIZIONE SECONDO LA NOTA AIFA 39 37 1.6.2 OBIETTIVI DELLA TERAPIA ED EFFETTI SUL METABOLISMO ... 44
1.6.3 FOLLOW UP ED EFFETTI COLLATERALI ... 47
1.6.4 FASE DI TRANSIZIONE E RETESTING ... 48
1.6.5 EFFETTI DELLA TERAPIA CON r-hGH NELLA FASE DI TRANSIZIONE ... 52
2-STUDIO CLINICO ... 57
2.1 SCOPI DELLA TESI ... 57
2.2 PAZIENTI E METODI ... 57
2.2.1 PAZIENTI ... 57
2.2.2 METODI ... 59
3-RISULTATI ... 68
3.1 ANALISI DELL’ASSETTO AUXOLOGICO E DELL’IGF-1 ... 68
3.1.1 STATURA FINALE: CONFRONTO CON LA STATURA PREVISTA PRIMA DELLA TERAPIA E CON L’MPH ... 68
3.1.2 STATURA FINALE RAGGIUNTA, VELOCITÀ DI CRESCITA E CORRELAZIONE CON LA TERAPIA ... 70
3.2 ASSETTO GLICO-METABOLICO ... 71
3.3 VALORI DI MASSA GRASSA % E RMR AL MOMENTO DEL RETESTING ... 72
3.4 DENSITÀ MINERALE OSSEA ... 73
4-DISCUSSIONE ... 76
4.1 ASSETTO AUXOLOGICO E ANDAMENTO DELL’IGF-1 ... 76
4.2 BMI E ASSETTO GLICO-METABOLICO ... 78
4.3 VALUTAZIONE DELLA COMPOSIZIONE CORPOREA E DEL RMR IN FASE DI RETESTING ... 80
4.4 DENSITÀ MINERALE OSSEA ... 81
CONCLUSIONI ... 84
BIBLIOGRAFIA ... 85
RIASSUNTO
Premessa. L’ormone della crescita (GH), prodotto a livello dell’ipofisi anteriore, non solo riveste un ruolo fondamentale nel processo di accrescimento staturale del bambino (azione necessaria per il raggiungimento della statura definitiva), ma svolge anche importanti azioni metaboliche. Esso espleta la sua azione sia direttamente sia indirettamente stimolando la produzione di fattori di crescita insulino-simili. Il deficit di GH (GHD), perciò, non rappresenta solo un’auxopatia, ma una sindrome complessa, caratterizzata da alterazioni cliniche, biochimiche e metaboliche. La diagnosi della condizione di GHD si basa sul quadro clinico e sulla secrezione di GH in risposta a test dinamici. La terapia di tale sindrome prevede il trattamento sostitutivo con l’ormone della crescita umano ricombinante (r-hGH). Scopi dello studio. 1) Valutare i parametri auxologici nei bambini affetti da deficit di GH prima del trattamento sostitutivo ormonale, confrontandoli con quelli nel corso della terapia, a fine terapia e al momento del retesting negli stessi soggetti;
2) Valutare, alla sospensione della terapia, la densità minerale ossea nel sottogruppo di pazienti sottoposti a densitometria ossea con tecnica a ultrasuoni (QUS); 3) Valutare, alla sospensione della terapia, la composizione corporea mediante bio-impedenziometria (BIA), il Resting Metabolic Rate (RMR) tramite calorimetria indiretta; 4)Valutare la presenza di eventuali alterazioni glico-metaboliche durante la terapia sostitutiva.
Pazienti e metodi. È stato effettuato uno studio retrospettivo su 26 pazienti, afferiti alla sezione di Endocrinologia Pediatrica dell’Azienda Ospedaliero-Universitaria Pisana. Di essi è stata valutata la statura, la velocità di crescita, il BMI e l’assetto metabolico prima, durante e dopo la terapia. Inoltre, al momento del retesting, effettuato a distanza di tre mesi dalla sospensione del trattamento sostitutivo al raggiungimento della statura finale, sono state valutate anche la composizione corporea, il metabolismo basale e la densità minerale ossea, rispettivamente tramite bioimpedenziometria, calorimetria e QUS.
Risultati e discussione. Tramite l’utilizzo del test ANOVA e le analisi di regressione univariata e multivariata sono stati dimostrate le relazioni tra la terapia con il GH e le modificazioni dei parametri auxologici, clinici, metabolici. In particolare è stato messo in evidenza: 1) La presenza di un incremento statisticamente significativo della velocità di crescita (VC) z-score, quindi della statura z-score, per tutta la durata della terapia. Inoltre, quanto minore era l’età cronologica all’inizio terapia tanto maggiore è risultata la statura finale; 2) I livelli circolanti di IGF-1 hanno avuto un andamento simile alla VC, con valori significativamente aumentati per tutto il corso della terapia, per poi ridursi in fase di retesting; 3) L’andamento dell’indice di massa corporea (BMI) z-score ha mostrato un aumento progressivo per tutta la durata del trattamento, verosimilmente dovuto al fisiologico processo di sviluppo; 4) La glicemia non ha subito modificazioni statisticamente significative, al contrario dell’HbA1c, dell’insulinemia e dell’HOMA-IR che hanno mostrato un aumento nel corso del trattamento, pur restando nei limiti della normalità; 5) La densità minerale ossea al termine della terapia sostitutiva è risultata nei limiti della norma per età e sesso. La regressione multipla ha dimostrato che la statura z-score, il BMI z-score, l’età cronologica di inizio sono determinanti indipendenti della densità minerale ossea.
Conclusioni. Questo studio ha confermato come, nei soggetti affetti da GHD, il successo del trattamento sostitutivo con r-hGH correli significativamente con l’età cronologica di inizio terapia, indicando l’importanza di iniziare la terapia quanto più precocemente possibile. Tutti i soggetti presi in esame nel presente lavoro di tesi hanno raggiunto una statura finale simile al loro target genetico con un’adeguata densità minerale ossea.
1-INTRODUZIONE
1.1L’ORMONEDELLACRESCITA
1.1.1 DEFINIZIONE e GENETICA
L’ormone della crescita umano (human Growth Hormone, hGH) conosciuto anche come ormone somatotropo (STH) o somatotropina, è un peptide lineare secreto dalle cellule mammosomatotrope derivanti dalle cellule staminali acidofile che producono GH e prolattina (PRL) e che all’immunoistochimica si colorano soprattutto per la PRL.
Le cellule somatotrope sono localizzate prevalentemente nelle porzioni laterali dell’ipofisi anteriore costituendo dal 35% al 45% della popolazione pituitaria e si presentano come cellule di forma ovalare contenenti granuli fino a 700 µm di diametro con un apparato di Golgi prominente contenente granuli secretori in formazione. All’interno dell’ipofisi anteriore sono presenti in totale 5-15 mg di GH.
Il locus genico del GH umano, localizzato sul cromosoma 17q22-24, conta approssimativamente 66 Kilobasi (Kb) e contiene un cluster di cinque geni ben conservati che consistono di cinque esoni separati da quattro introni. Questi ultimi codificano per le varie forme dell’ormone della crescita umano e della somatotropina corionica umana e sono:
• hGH-N codifica per il GH1;
• hCS-L codifica per CSHL1 (Chorionic Somatomammotropin Hormone-Like 1); • hCS-A codifica per CSH1;
• hGH-V codifica per GH2; • hCS-B codifica per CSH2.
I geni hCS-A e hCS-B sono espressi nel trofoblasto, mentre hCS-L è stato trovato nei villi placentari ed è considerato uno pseudogene. Il gene hGH-V, espresso nel sinciziotrofoblasto, codifica per una proteina che può essere rilevata nel sangue materno a metà gravidanza.
Elevate concentrazioni di V nel siero materno, sono accompagnate da un calo di hGH-N, suggerendo una regolazione a feedback dell’asse ipotalamo-ipofisario materno. Dopo il parto, i livelli sierici di hGH-V crollano rapidamente, diventando non più dosabili dopo un’ora.
La molecola GH1, codificata dal gene hGh-N, è un polipeptide a singola catena costituito da 191 amminoacidi con peso di 22 kDa, che è sintetizzato, immagazzinato e secreto dalle cellule somatotrope dell’ipofisi anteriore.
Possono essere individuate diverse isoforme di GH circolante, ma le molecole più rappresentate sono i monomeri del peso 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 ed è caratterizzato da una clearance metabolica più lenta, che giustifica un rapporto plasmatico della forma 20kDa e 22kDa più alto rispetto al loro rapporto ipofisario.
L’ormone della crescita circola nel plasma legato a proteine specifiche, le GHBPs (Growth Hormone Binding Proteins), che 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 (GH-R) e legano circa la metà della forma di GH di 22 kDa; la forma di GH di 20 kDa preferisce invece il legame a GHBPs a bassa affinità. La quantità delle GHBPs riflette la quantità dei recettori del GH. Le GHBPs hanno lo scopo di ridurre le oscillazioni acute dei livelli sierici di GH associati alla secrezione pulsatile da parte dell’ipofisi e di aumentare l’emivita dell’ormone, diminuendone la clearance renale. La concentrazione di queste proteine risulta normale in pazienti con ipopituitarismo e acromegalia. Nei pazienti con Sindrome di Laron sono stati riscontrati livelli bassi o assenti di GHBP, riflettendo una ridotta espressione del GH-R per mutazione del gene che lo codifica. Concentrazioni ridotte di GHBPs possono essere riscontrate anche in alcuni pazienti con bassa statura idiopatica, malnutriti, ipotiroidei e cirrotici; i livelli sono aumentati invece in caso di gravidanza, obesità
e in pazienti sottoposti a rialimentazione. Cause iatrogene di variazioni di tali proteine sono la somministrazione di androgeni e estrogeni, che portano rispettivamente a una loro riduzione e aumento1.
1.1.2 LE VIE DI SEGNALAZIONE E L’ASSE GH/IGF-1
Il GH, legandosi al recettore di membrana periferico, induce il trasporto intracellulare del segnale di attivazione, provocando una cascata fosforilativa che coinvolge la via di JAK/STAT. Il recettore del GH è una proteina di 620 amminoacidi del peso di 70 KDa, appartenente alla superfamiglia dei recettori per le citochine/ematopoietine di classe I, composto da un dominio extracellulare per l’interazione con l’ormone, da un singolo dominio intramembrana e da una componente di segnalazione intracellulare. La superfamiglia del recettore del GH è omologa dei recettori per la PRL, alcune interleuchine, eritropoietine, interferoni e CSF. Il recettore dell’ormone della crescita si trova abbondantemente espresso a livello epatico e in quantità minore nei tessuti periferici, quali il tessuto adiposo e il tessuto muscolare.
Il GH si lega a due molecole pre-dimerizzate del suo recettore, inducendone una rotazione conformazionale che innesca l’attivazione. Questo processo è caratterizzato dalla rapida attivazione della tirosin-chinasi JAK2 che fosforila altre molecole a valle della cascata di segnalazione quali STAT1, STAT3 e STAT5. 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.
Inoltre, il GH induce l’attivazione di c-fos (FOS), la fosforilazione di IRS1 e la sintesi di insulina. Altre vie di segnalazione indotte dal GH sono: la via delle MAP-chinasi, la protein-chinasi C, SH2-β, SHP2, SHC, SIRPA, FAK, Crk-II e SRC. Come tutte queste vie di segnalazione convergano nel produrre l’effetto cellulare complessivo indotto dal GH non è tuttora chiaro.
La segnalazione intracellulare del GH viene inibita dalle proteine che sopprimono la segnalazione delle citochine (SOCS), che disturbano la via JAK/STAT e, quindi, l’azione del GH. Infatti, i topi transgenici con delezione di SOCS2 sviluppano gigantismo, probabilmente a causa di un’eccessiva azione del GH. Poiché, inoltre, le proteine SOCS sono indotte anche dalle citochine pro-infiammatorie, i pazienti gravemente malati e quelli con insufficienza renale possono sviluppare resistenza al GH per l’iperespressione di SOCS indotta dalle citochine.
Oltre alla concentrazione plasmatica assoluta di ormone circolante, è importante anche il pattern di secrezione del GH, poiché le fluttuazioni plasmatiche determinano, nei due sessi, effetti diversi sull’induzione degli enzimi epatici e sulla crescita cellulare. La crescita cellulare e l’induzione enzimatica epatica sono fenotipicamente sesso-specifici a causa della diversa frequenza pulsatile del GH nei due sessi, correlata ad un’attività sesso-specifica di STAT5B. Questa molecola sembra determinare le differenze nella pulsatilità della secrezione del GH tra i due generi e la differente sensibilità dei tessuti alla sua azione. L’appropriata pulsatilità della secrezione del GH è, perciò, necessaria per determinare la crescita corporea mediata da STAT5B, ma non per gli effetti sul metabolismo dei carboidrati indotti dal GH. Il GH induce nel fegato (e in misura minore in altri tessuti) la formazione di fattori proteici a basso peso molecolare denominate somatomedine o IGFs (Insulin-like Growth Factors) per i loro effetti simili a quelli dell’insulina. Le somatomedine isolate sono almeno quattro, ma la più importante è senz’altro la -C o IGF-1 dal peso molecolare di 7500 Da, la cui concentrazione plasmatica dipende strettamente dal GH. L’IGF-1 media le attività che promuovono la crescita indotte dal GH in maniera sia endocrina che paracrina. Nei topi infatti, l’IGF-1 prodotto nei tessuti extraepatici svolge un ruolo fondamentale per la crescita, che persiste anche quando l’IGF-1 epatico è deficitario.
L’attività biologica dell’IGF-1 è modulata dall’interazione con specifiche proteine plasmatiche, le IGF-BPs (IGF-Binding Proteins), che ne modificano l’emivita e la
biodisponibilità. L’IGF-1 svolge le sue azioni tramite il legame al proprio recettore (IGF-1R) e al recettore per l'insulina (IR), seppur con una minore affinità2.
Interessante notare come i pigmei dell’Africa abbiano un’incapacità congenita di sintetizzare grandi quantità di IGF-1 anche a fronte di normali livelli circolanti di GH; è ritenuta proprio questa la ragione della bassa statura in tali popolazioni. Possiamo perciò intuire come l’IGF-1 rappresenti il più importante effettore del GH, e, come entrambi siano fattori fondamentali nella regolazione dei processi endocrino-metabolici dell’accrescimento.
Nell’ultimo secolo sono stati condotti numerosi studi riguardo i meccanismi di azione del GH e del suo effettore IGF-1 per quanto riguarda la crescita ossea. Nel 1957 fu formulata la prima “Somatomedin Hypothesis” in cui si affermava che a livello osseo la crescita epifisaria fosse promossa dall’ormone della crescita solo indirettamente tramite l’azione dell’IGF-1. In tale ipotesi, infatti, Salmon and Daughaday affermavano che la produzione di IGF-1 avvenisse a livello epatico, sotto stimolazione del GH. Il termine somatomedina è stato adottato, però, solo nel 1972 quando Daughaday lo utilizzò per indicare le azioni di promozione della crescita di questa sostanza, e anni dopo venne coniato anche il termine IGF per richiamare l’azione simile all’insulina. L’ipotesi originale è stata in seguito modificata a causa della scoperta dell’espressione di IGF-1 in tutti i tessuti del corpo, portando così ad ipotizzare per la prima volta il ruolo autocrino e paracrino dell’IGF-1.
Nel 1985, Green e alcuni collaboratori hanno sviluppato la “Dual effector hypothesis” che propone nuovi ruoli del GH e dell’IGF-1 nella crescita e nella differenziazione dei condrociti. Tale ipotesi suggerisce, infatti, che il GH stimola la differenziazione specifica degli condrociti, mentre l’IGF-1 stimola la loro espansione clonale3. Oggi si conosce, inoltre, che, oltre alla stimolazione della produzione epatica IGF-1, il GH regola la formazione di un complesso ternario formato dall’IGF-1, dalla IGFBP-3 e dalla subunità labile acida (Acid Labile Subunit, ALS), che stabilizza, nel siero, l’IGF-1 stessa. Nel 2007, alla luce di varie osservazione sperimentali, è stata elaborata da Kaplan e Cohen una rivisitazione della
Somatomedin hypothesis. Essa si differenzia dalla “Somatomedin hypothesis 1950s” per vari punti:
• nelle condizioni adeguate, il GH effettivamente esercita un’azione diretta anche in vitro; • il GH agisce direttamente (e indipendentemente da IGF-1) sulla crescita dell'osso;
• anche se il fegato è la principale fonte di IGF-1 sierico, le IGFs sono prodotte praticamente in ogni tessuto dell'organismo;
• i recettori del GH sono presenti in ogni tessuto dell’organismo;
• gli effetti metabolici del GH possono essere classificati come simili e insulino-antagonisti.
Quest’ultimo paradosso vede come responsabili le diverse sottospecie dell’ormone, che sono grado di svolgere effetti opposti4.
1.1.3 LA SECREZIONE
La normale secrezione di ormone della crescita prevede picchi secretori intervallati da momenti di minimo rilascio dell’ormone durante i quali il GH non è dosabile. La secrezione, quindi, è episodica e presenta un ritmo circadiano con circa i due terzi della produzione giornaliera totale che avvengono durante la notte, in particolare nella fase di sonno ad onde lente (stadio 3° e 4° del sonno). Infatti, già durante il primo episodio notturno di sonno ad onde lente viene secreto il 70% della produzione totale di GH.
Figura 2 Modelli di secrezione di GH nelle donne e negli uomini in età giovanile e in età avanzata. Con l’avanzare dell’età è evidente una marcata diminuzione della secrezione di GH in entrambi i sessi e la perdita del picco notturno della secrezione di GH visto durante il sonno ad onde lente. Questa diminuzione è dovuta principalmente ad una riduzione dell'ampiezza del pulse di GH, con modesto cambiamento nella frequenza di impulso. L = grandi impulsi GH; S = piccoli impulsi GH5
La concentrazione di GH è elevata nella circolazione fetale, con un picco di circa 150 µg/L a metà gravidanza. I livelli neonatali sono inferiori (circa 30 µg/L) e probabilmente riflettono il controllo a feedback negativo indotto dagli elevati livelli di IGF-1. La produzione giornaliera di GH si mantiene stabile durante l’infanzia, raggiunge valori tra i 200 e i 600 µg nel
con livelli di GH raddoppiati o triplicati (produzione giornaliera tra 1000 e 1800 µg). La produzione di GH cala nuovamente in maniera esponenziale nei giovani adulti di entrambi i sessi, raggiungendo un quarto della concentrazione che era stata raggiunta alla fine della pubertà. Negli adulti la secrezione giornaliera varia tra 200 e 600 µg, con valori maggiori nel sesso femminile. Tale riduzione avviene per diminuzione della quantità di GH secreta ad ogni impulso e non per riduzione della frequenza degli impulsi stessi. In figura 1 è riassunto il trend di secrezione del GH.
Il ritmo circadiano della secrezione di GH è generato dall’interazione di vari fattori.
L’alimentazione è fondamentale nella regolazione del GH, infatti la malnutrizione cronica, il digiuno prolungato e l’ipoglicemia insulino-indotta aumentano la frequenza e l’ampiezza della secrezione. Al contrario, l’obesità e l’iperglicemia ne riducono la secrezione.
Tuttavia l’iperglicemia cronica non è associata a bassi livelli di GH, infatti un diabete scarsamente controllato determina un aumento dei livelli di somatotropina sia basale sia esercizio-indotto.
Giocano un ruolo importante anche il “jet-lag”, l’esercizio e lo stress fisico tra cui il trauma con shock ipovolemico e la sepsi che stimolano l’aumento dei livelli dell’ormone; al contrario, la deprivazione affettiva ne abbassa i livelli.
I glucorecettori centrali più che i livelli di glucosio sembrano recepire le sue fluttuazioni, portando a variazioni di GH anche in seguito ai pasti, soprattutto se costituiti da un alto contenuto proteico. Stessa cosa avviene effettuando un’infusione endovenosa di singoli amminoacidi, come leucina o arginina.
Il GH risente anche di altre sostanze, infatti la somministrazione acuta di glucocorticoidi stimola la secrezione dell’ormone, al contrario la terapia cronica ne causa l’inibizione. L’esposizione prolungata a dosi sopra-fisiologiche di corticosteroidi nel bambino causa, infatti, ritardo della crescita che può essere sia iatrogeno (terapia corticosteroidea prolungata) sia legato a endocrinopatia, come nel caso della s. di Cushing.
Anche gli steroidi di produzione gonadica influenzano la secrezione di GH: il testosterone ne stimola la produzione; gli estrogeni hanno la stessa azione, ma solo se assunti per via orale, infatti, la somministrazione parenterale, non subisce un effetto di primo passaggio epatico che riduce l’IGF-1. L’effetto stimolatorio sulla secrezione di GH da parte degli estrogeni è quindi di tipo indiretto, mediato da una riduzione del feedback negativo dell’IGF-1.
1.1.4 I MECCANISMI DI REGOLAZIONE
Neuropeptidi, neurotrasmettitori e oppiacei agiscono sull’ipotalamo e modulano il rilascio di GH-RH (Growth Hormone-Releasing Hormone) e della somatostatina o SRIF (Somatotropin Release- Inhibiting Factor).
La complessa integrazione tra GHRH (segnale stimolatorio) e SRIF (segnale inibitorio) determina la secrezione finale dell’ormone. Sostanze agoniste centrali del recettore della dopamina, quali l’apomorfina e la L-Dopa, stimolano la secrezione di GH: la somministrazione per via orale di Levodopa in soggetti giovani sani, induce un incremento sierico dell’ormone entro un’ora.
L’ipoglicemia insulino-indotta, la somministrazione di clonidina e arginina e l’esercizio fisico facilitano anch’essi la secrezione del GH tramite l’attivazione della via α-adrenergica. Altri fattori che stimolano la secrezione di GH sono le encefaline e le endorfine, che possono aumentare durante uno stress o un esercizio fisico estremo. La noradrenalina ha un effetto duplice e opposto a seconda della via di segnalazione attivata: quella α-adrenergica aumenta la secrezione di GH, al contrario, quella β-adrenergica è inibitoria.
Le cellule somatotrope dell’adenoipofisi esprimono recettori specifici per GHRH, GHS (GH-Secretagoghi) e per i sottotipi 2 e 5 di SRIF. Il GHRH induce la trascrizione del gene del GH e quindi il suo rilascio. La somministrazione di GHRH nell’adulto sano induce un rapido aumento dei livelli sierici di GH, in maniera maggiore nel soggetto di sesso femminile.
Il SRIF inibisce la pulsatilità sia basale che GHRH-indotta del GH, ma non ne modifica la biosintesi. Il SRIF e il GHRH vengono secreti dall’ipotalamo in maniera indipendente l’uno dall’altro e i loro livelli, in combinazione con i GH-secretagoghi, determinano il rilascio pulsatile di GH.
La pulsatilità del GH persiste anche quando il GHRH è tonicamente elevato, situazione frequente per produzione ectopica di GHRH da parte di una neoplasia o in caso di un’infusione di GHRH, suggerendo che il SRIF è in gran parte responsabile della pulsatilità del GH. La pre-esposizione al SRIF migliora la sensibilità delle cellule somatotrope alla stimolazione con GHRH.
E’ stato notato, sia in vitro sia in vivo, che la stimolazione cronica con GHRH (infusione, ripetute somministrazioni in bolo o per secrezione tumorale) alla fine riduce la sensibilità allo stesso, forse a causa di una deplezione del pool di GH.
La secrezione di GH è regolata dai livelli circolanti di IGF-1, attraverso un meccanismo di feedback negativo. L’IGF-1 stimola, infatti, il rilascio ipofisario di SRIF inibendo la trascrizione e la secrezione di GH.
La Grelina, un peptide di 28 amminoacidi sintetizzato soprattutto dalle cellule neuroendocrine del fondo dello stomaco (ma anche a livello di ipotalamo, cuore, polmoni e tessuto adiposo), oltre ad indurre l’assunzione di cibo, rappresenta un legando endogeno del recettore GHS dei GH-secretagoghi ed agisce in maniera sinergica col GHRH, inducendo il rilascio di GH. I livelli plasmatici di grelina risultano soppressi dopo interventi di chirurgia bariatrica con asportazione di tessuto gastrico.
1.2 GLI EFFETTI FISIOLOGICI DEL GH
Il GH oltre a regolare la crescita, promuovendo i processi di accrescimento staturale, esercita un ruolo chiave sul metabolismo e la composizione corporea agendo sia direttamente sia in associazione con l’IGF-1. Il GH ha importanti effetti metabolici, ottimizzando la
composizione corporea e regolando il metabolismo energetico e delle macromolecole alimentari. Le azioni metaboliche del GH sono strettamente collegate a quelle dell’insulina nel controllo del metabolismo lipidico, glucidico e proteico sia a digiuno che durante i pasti e sono le seguenti:
• Aumento della sintesi proteica in tutte le cellule; • Aumento della lipolisi;
• Ridotta utilizzazione del glucosio in tutto l’organismo. In figura 3 sono riassunti gli effetti principali dell’asse GH/IGF-1.
Figura 3 Effetti metabolici dell’asse GH/IGF-1 in condizioni fisiologiche 6
Il GH ha un effetto anabolizzante sul metabolismo proteico, poiché stimola la sintesi delle proteine mentre inibisce la proteolisi, agendo a vari livelli. L’effetto diretto dell’ormone è suggerito dall’incremento acuto di proteine che si osserva dopo poche ore dall’infusione di GH tramite un prelievo ematico.
Tuttavia, i dati suggeriscono che gli effetti del GH sul metabolismo proteico possono essere mediati direttamente e in associazione all’IGF-1. Il GH favorisce il trasporto transmembrana
degli amminoacidi all’interno della cellula, determinando l’aumento della loro concentrazione intracellulare e si ritiene che ciò sia almeno in parte responsabile dell’aumento della sintesi proteica. Oltre ad aumentarne la sintesi, il GH rallenta il catabolismo delle proteine, poiché induce l’utilizzo degli acidi grassi mobilizzati dal tessuto adiposo come substrato energetico principale.
Per quanto riguarda il metabolismo lipidico, il GH induce la lipolisi nel tessuto adiposo aumentando l'attività della lipasi ormono-sensibile (Hormone Sensitive Lipase, HSL) e/o influenzando la differenziazione dei preadipociti in adipociti. Questo porta a un aumento della concentrazione di acidi grassi liberi a livello plasmatico. A livello degli altri tessuti, l’ormone promuove la conversione degli acidi grassi ad Acetil-CoA che viene utilizzato a scopo energetico. Perciò l’energia necessaria all’organismo viene preferenzialmente prodotta tramite il catabolismo degli acidi grassi, con risparmio di carboidrati e soprattutto proteine. Nel caso in cui la mobilizzazione lipidica sia eccessiva, a causa di un eccesso di ormone, il fegato può essere indotto a produrre una grande quantità di acido acetoacetico, tale da poter provocare chetosi. Inoltre, un eccessivo quantitativo di grassi mobilizzati può favorire il loro accumulo a livello epatico, con sviluppo di steatosi.
La somatotropina agisce sul metabolismo glucidico con diverse azioni: riduce l’assorbimento di glucosio nei tessuti, soprattutto nel muscolo e nel tessuto adiposo, aumenta la produzione epatica di glucosio e promuove la secrezione insulinica. Tutti questi effetti sono imputabili alla resistenza all’insulina indotta dal GH, perciò viene definito “ormone controinsulare”. Un suo eccesso può infatti determinare squilibri metabolici simili a quelli che si ritrovano nel diabete mellito di tipo 27. Non si conosce con esattezza quale sia il meccanismo che porta alla resistenza insulinica, ma è sicuramente in parte legato all’aumento della concentrazione ematica degli acidi grassi. È importante notare come anche l’insulina e i carboidrati alterino l’azione del GH: infatti, studi su modelli animali hanno dimostrato che l’asportazione del pancreas e la somministrazione di una dieta priva di carboidrati non permettano all’ormone
di stimolare la crescita dell’animale. Una delle motivazioni risiede nel fatto che l’insulina potenzia il trasporto amminoacidico e glucidico a livello intracellulare. Oltre agli acidi grassi liberi (Free Fatty Acids, FFA), altri fattori possono contribuire alla resistenza all'insulina indotta da GH. Candidate sono le proteine della famiglia SOCS (in particolare SOCS-1 e SOCS-3), la cui espressione è indotta proprio dalla somatotropina.8
Nel muscolo scheletrico il GH, tramite il suo effettore IGF-1, influenza la funzione mitocondriale aumentando i livelli di diverse proteine enzimatiche. I mitocondri muscolari forniscono l’energia necessaria tramite l’utilizzo dei lipidi contenuti all'interno del muscolo scheletrico, i cosiddetti lipidi intramiocellulari (IntraMyoCellular Lipides, IMCL), che si sono dimostrati dipendenti dallo stato di allenamento, dalla dieta e dalla sensibilità all'insulina. Negli atleti allenati, le concentrazioni di IMCL sono aumentate rispetto agli individui sedentari magri e si correlano positivamente con gli indici di sensibilità all'insulina. Altrimenti il contenuto IMCL è anche ampliato nei pazienti sedentari, ma con insulino-resistenza (obesità e/o diabete mellito di tipo 2 o deficit di GH). Questo apparente paradosso potrebbe essere spiegato con la sensibilità dell'insulina, infatti nonostante ci sia un aumento intracellulare in entrambe le condizioni, vi è una diversa possibilità di utilizzo delle risorse lipidiche causata dalla differente sensibilità all’insulina9. Come dimostrato, una somministrazione esogena di IGF-1 induce infatti un aumento degli enzimi ossidativi muscolari e la resistenza alla fatica.
Nel tessuto osseo, sia il GH che l’IGF-1 sono essenziali per lo sviluppo e la crescita dello scheletro e il mantenimento della massa ossea. L’osso è un tessuto dinamico, risultato dell’equilibrio tra continui processi di neoformazione e riassorbimento. Tali processi, sono mediati da cellule specializzate: gli osteoblasti sono responsabili della formazione della matrice ossea; gli osteoclasti stimolano la disgregazione della matrice ossea, provocandone il riassorbimento; gli osteociti, derivati dagli osteoblasti andati incontro a quiescenza, sono le cellule più abbondantemente presenti nel tessuto. La maturazione delle cellule osteoblastiche
è regolata da numerosi segnali quali ormoni, citochine, fattori di crescita, proteine della matrice e proteine del microambiente10. Tra gli ormoni un ruolo importante è rivestito dal GH e dall’IGF-1, che, di concerto, promuovono, all’interno della cartilagine di accrescimento, la formazione di nuovi condrociti e la loro differenziazione. I condrociti, terminalmente differenziati, subiscono un processo di degenerazione e di successiva ossificazione. Questi due aspetti sono essenziali per l’accrescimento in lunghezza dell’osso8. I processi di condrogenesi e di sintesi ossea, avvengono anche attraverso la regolazione delle funzioni degli osteoblasti differenziati11. L’IGF-1, infatti, è in grado sia di inibire l'apoptosi
degli osteoblasti, tramite la via della fosfatidilinositolo-3 chinasi (PI3K), sia di promuovere l'osteoblastogenesi. Questi effetti, associati ad un modesto stimolo mitotico, determinano l'incremento della popolazione osteoblastica e della loro funzione, favorendo la neoformazione ossea12. Gli effetti dell'asse GH/IGF-1 sul riassorbimento osseo sono invece meno chiari e sembrano essere in contrapposizione con quanto appena affermato, in quanto è noto che l’IGF-1 induce la sintesi di RANK-L, stimolando cosi l'osteoclastogenesi, e determinando un aumento della funzione osteoclastica. Quindi, sia la neoformazione che il riassorbimento osseo sembrano essere stimolati da IGF-1.
È opportuno sottolineare anche la differenza tra l’effetto che l’IGF-1 esplica sull’osso trabecolare e su quello corticale. Da studi su animali, infatti, è stato evidenziato come il GHD determini un’evidente riduzione di osso corticale, mentre l’effetto sull’osso trabecolare risulta trascurabile. Al contrario un aumento della produzione locale di IGF-1 da parte dell'osso ha un’azione maggiore sull'osso trabecolare rispetto a quello corticale incrementando l'attività degli osteoblasti residenti13.
Il GH ha, infine, un ruolo fondamentale nel processo di mineralizzazione ossea: aumenta la densità minerale ossea e permette il raggiungimento del picco di massa ossea14.
Alla luce di quanto detto, è evidente come una condizione di GHD porti ad un diminuito turnover osseo, con compromissione del raggiungimento del picco di massa ossea, e a una
ritardata crescita staturale nei bambini15, mentre in età adulta possa associarsi a una diminuzione della densità minerale ossea e a un minore contenuto di minerali ossei con un conseguente aumento del rischio di frattura16.
Ormai è noto anche un ruolo di primo piano del GH nel mantenimento della struttura e della normale funzionalità del tessuto cardiaco nell’adulto. Infatti, in aggiunta alla stimolazione della crescita cardiaca e probabilmente anche della contrattilità, l’asse GH/IGF-1 interagisce con l’albero vascolare regolando il tono vascolare e quindi le resistenze periferiche. Inoltre, l’effetto centrale dell’ormone nella modulazione del tono simpatico, contribuisce alla regolazione delle resistenze periferiche. Il miocardio ed i vasi sanguigni esprimono l’IGF-1 e i recettori sia per il GH sia per l’IGF-1. Ciò ha fatto ipotizzare che vi possa essere un effetto diretto del GH e dell’IGF-1 sul sistema cardiovascolare17.
1.3 LA CRESCITA
La crescita è un fenomeno complesso regolato da fattori endocrini, ambientali, nutrizionali e genetici. L’influenza dell’ambiente è spesso sottovalutata, ma è fondamentale: bambini con problemi psicologici, sociali e familiari possono avere una crescita anormale. Questo è scientificamente dimostrato dalla bassa statura frequente in bambini adottati.
Durante il periodo fetale, la crescita è regolata prevalentemente dalla nutrizione materna e dai fattori di crescita IGF-1 e IGF-2, dal FGF (Fattore di Crescita Fibroblastico), dall’EGF (Fattore di Crescita Epidermico), da TGF-α e TGF-β e dall’insulina. La riduzione di questi fattori, causata da un’insufficiente nutrizione materna o produzione fetale, porta a una restrizione di crescita intrauterino (IntraUterine Growth Restriction, IUGR). Nella vita post-natale i fattori principali che permettono la crescita sono il GH e l’IGF-1, affiancati dagli steroidi sessuali durante la pubertà.
curva è possibile notare come nel primo anno di vita il bambino cresca di ben 24 cm, nella prima infanzia poi la velocità di crescita diminuisce progressivamente passando dai 12 cm/anno nel secondo anno di vita ai 6 cm/anno prima della pubertà. Successivamente, all’età di circa 10,5 anni nella femmina e di circa 12,5 anni nel maschio, si avrà lo spurt puberale (coincidente con l’inizio della pubertà) caratterizzato da una nuova impennata della curva di crescita. La diversa età di picco puberale nei due sessi è il motivo della maggiore statura del maschio rispetto alla femmina18.
Per la misurazione della statura si utilizzano statimetri appropriati (come lo stadiometro di Harpenden, molto preciso) ripetendo le misurazioni nel tempo.
Figura 4 Tavole di JM Tanner e RH Whitehouse specifiche per il sesso. Sono mostrate le curve di altezza e peso composte da linee (percentili) che definiscono il range considerato normale e accettabile a seconda dell'età.
Riportando i dati ottenuti su apposite tabelle con i valori percentili di riferimento specifici per età e sesso (figura 4) è possibile costruire la curva di crescita del soggetto in esame (JM
Tanner e RH Whitehouse, 197619). La statura si definisce normale se compresa tra il 3° e il 97° percentile. Più recentemente, sono state costruite le tabelle dei percentili della statura, peso e BMI per i soggetti italiani tra 2 e 20 anni (E. Cacciari et al., 2006 20).
Sono importanti nella valutazione auxologica di un soggetto la misurazione delle corrette proporzioni corporee e la definizione della MPH (Mid Parental Height) che esprime il potenziale di crescita, o target genetico, del singolo bambino sulla base della statura dei genitori. Per calcolare la MPH si utilizza una formula che consente di ottenere un range di valori all’interno del quale si trova il target genetico dell’individuo.
La formula per il calcolo della MPH è diversa a seconda del sesso del soggetto preso in esame:
MPH maschio = (altezza padre + altezza madre) +13 ± 8.5 2
MPH femmina = (altezza padre + altezza madre) -13 ± 8.5 2
1.4 LA BASSA STATURA
La statura ha un ruolo fondamentale nella società odierna, tanto da essere stato coniato il termine “heightism” che si riferisce alla discriminazione o al pregiudizio nei confronti di individui la cui altezza non rientra nella variabilità normale21. Gli studi hanno dimostrato che i bambini di bassa statura sono più facilmente soggetti a bullismo e maltrattamenti per cui un’altezza non conforme ai parametri imposti dalla società non è un problema che interessa l’individuo solo fisicamente, bensì ne condiziona l’intera esistenza. La bassa statura è un problema soprattutto per il sesso maschile, in quanto è confermato da studi che le donne sono attratte da individui più alti. Una pressione sociale riguardo all’altezza del singolo si nota
però già dall’infanzia, con la proposta di modelli, supereroi e principesse, di altezza elevata. Intervenire precocemente condiziona quindi in maniera sostanziale la vita del bambino. La bassa statura è definita come un’altezza relativa inferiore al 3° percentile o <−2DS rispetto alla media dei bambini della stessa età e sesso22. La velocità di crescita è inoltre < 25° percentile.
L’approccio a una bassa statura deve includere un’attenta anamnesi con esame clinico-auxologico, la misurazione seriale accurata necessaria per la determinazione della velocità di crescita e il calcolo della MPH23. Indispensabile è inoltre la determinazione dell’ età ossea tramite l’esecuzione di una radiografia del polso e della mano non dominante in cui viene valutato lo stato delle cartilagini di coniugazione 24.
La bassa statura si suddivide in forme non patologiche e forme patologiche.
1.4.1 LE FORME NON PATOLOGICHE
Le forme non patologiche, senz’altro più frequenti, sono principalmente le varianti normali della crescita, che includono la bassa statura familiare (Familiar Short Stature, FSS) e il ritardo costituzionale di crescita e di pubertà (Constitutional Delay of Growth and Puberty, CDGP). La FSS comprende quella popolazione di bambini la cui altezza, benché ridotta, rientra all’interno del target genetico, correndo parallela al 3° percentile. Si tratta quindi di bambini con genitori bassi e con sviluppo ed età ossea normali, nei quali sono state escluse alterazioni clinico-laboratoristiche e psicologiche. Il CDGP è caratterizzato da un simultaneo ritardo della crescita, della maturazione scheletrica e dello sviluppo sessuale. Gli esami laboratoristici mostrano livelli plasmatici di ormoni sessuali e di gonadotropine confacenti all'età ossea ma non all'età cronologica25. La diagnosi di tale condizione può essere sospettata in caso di anamnesi familiare positiva per “lenta maturazione” ma la conferma avviene solo retrospettivamente: i bambini entrano nella pubertà più tardi dei coetanei ma, solitamente, da adulti raggiungono un'altezza normale24.
Tra le forme non patologiche ritroviamo, inoltre, la bassa statura idiopatica (Idiopatic Short Stature, ISS), un gruppo eterogeneo di condizioni ad eziologia sconosciuta che comprende bambini con una ridotta altezza ma con normali livelli di GH, assenza di comorbidità (malattie sistemiche, displasie ossee, carenze ormonali, sindromi dismorfiche, alterazioni cromosomiche, malnutrizione), IUGR o trattamento con farmaci che influenzano la crescita (corticosteroidi, Ritalin)26.
1.4.2 LE FORME PATOLOGICHE
Le forme patologiche si suddividono in due grandi famiglie a seconda che l’eziologia sia endocrinologica o meno.
a) Le cause non endocrinologiche comprendono:
• Malattie croniche: cardiache (shunt e insufficienza cardiaca), polmonari (asma e fibrosi cistica), gastrointestinali (IBD, morbo celiaco, disturbi della deglutizione), renali, ematologiche (anemia falciforme e talassemia), epatiche, neurologiche (malattie neuromuscolari, paralisi cerebrali) e disordini immunologici.
• Malnutrizione: carenza di Ferro e Zinco, Kwashiorkor e anoressia • Displasie scheletriche
• Sindromi genetiche: Sindrome di Turner, Sindrome di Noonan, trisomie, Sindrome di Prader-Willy.
b) Le cause endocrinologiche, invece, sono rappresentate da: • GHD
• Ipotiroidismo • Sindrome di Laron
• Diabete insipido
• Rachitismo ipofosfatemico • Disordini surrenalici.
1.5 GHD
1.5.1 DEFINIZIONE, EPIDEMIOLOGIA ED EZIOLOGIA
Il deficit di GH (Growth Hormone Deficiency, GHD) è una delle possibili cause di bassa statura ed è caratterizzato da alterazioni auxologiche, cliniche, metaboliche e biochimiche dovute a una ridotta secrezione di GH che comporta la concomitante riduzione degli ormoni GH-dipendenti e dei fattori di crescita27.
L’incidenza di tale condizione non è ben definita poiché abbiamo una diversa frequenza nei vari Paesi dovuta principalmente all’utilizzo di differenti test diagnostici e non tanto ad un’effettiva disomogeneità di incidenza della patologia tra le popolazioni. Infatti, i dati dimostrano un’incidenza che varia tra 1/4000 e 1/10000 nati vivi22. Tali valori, inoltre, possono rappresentare una sovrastima in quanto dal 25% al 75% dei casi il deficit di GH si è dimostrato successivamente reversibile28. La genesi di tale disturbo è varia risultando, tuttavia, spesso idiopatica. Ad oggi comunque il progresso delle tecniche diagnostiche consente di identificare con sempre maggiore frequenza una causa specifica29. Classicamente il deficit di GH si può suddividere in congenito o acquisito e in entrambi i casi può presentarsi in forma isolata o associata al deficit di altri ormoni ipofisari30 (si parla in tal caso di Combined Pituitary Hormone Deficiency, CPHD). È da specificare, inoltre, che il quadro clinico di GHD non ha come causa univoca una riduzione della secrezione ormonale, ma può essere determinato, più raramente, da un’insensibilità al GH (Growth Hormone Insensivity, GHI), una ridotta espressione o attività biologica di IGF-1 e IGF-2 o, in ultimo,
un’insensibilità del recettore dell’IGF-1. In questi casi la secrezione di GH è normale o aumentata31.
Le forme congenite di GHD sono più spesso diagnosticate alla nascita o durante l’infanzia in quanto la riduzione dell’ormone ha come risultato sia squilibri metabolici sia effetti negativi sulla crescita, risultando così maggiormente evidenti. Tali forme possono essere sporadiche o genetiche.
Le mutazioni dei geni che codificano per il GH (GH1) o il recettore dell’ormone di rilascio del GH (Growth Hormone Releasing Hormone Receptor, GHRHR) sono riscontrate fino al 34% nei casi familiari di GHD isolato (isolated Growth Hormone Deficiency, iGHD). Sono state descritte 4 famiglie di GHD familiari in base al tipo di mutazione che colpisce il gene GH1: i tipi IA e IB entrambi a trasmissione autosomica recessiva; il tipo II autosomico dominante; il tipo III X-linked recessivo e associato all’agammaglobulinemia32. Nella maggioranza dei pazienti il GHD isolato è, però, sporadico, non presentando nessuna delle mutazioni tuttora identificate33. Tra le forme congenite oltre alle forme familiari ritroviamo anche le anomalie ipotalamico-ipofisarie come l’ipoplasia pituitaria, l’agenesia del peduncolo ipofisario, l’ectopia pituitaria posteriore34 e la displasia setto-ottica caratterizzata dalla triade classica di ipoplasia del nervo ottico, anomalie degli ormoni ipofisari e difetti delle strutture cerebrali della linea mediana35. Queste forme congenite sono dovute a mutazioni di geni che codificano per fattori di trascrizione coinvolti nello sviluppo embriogenetico dell'ipofisi e nella differenziazione cellulare: HESX1, LHX3, TTF1, PROP-1 e POU1F-1.
Per quanto riguarda la disgenesia della ghiandola pituitaria, alcuni dati sostengono il ruolo degli insulti intrauterini, come una disfunzione vascolare prenatale e l'assunzione in gravidanza di determinati farmaci o l’abuso di stupefacenti36.
Le forme acquisite di GHD possono invece manifestarsi sia in età infantile che in età adulta. Il danno coinvolge l’asse ipotalamo-ipofisario e può essere causato da neoplasie (più
frequentemente il craniofaringioma), infezioni, accidenti vascolari, malattie infiltrative (ad esempio l’amiloidosi o la sarcoidosi X), lesioni secondarie a traumi, chirurgia e irraggiamento. Le neoplasie primitive sono più frequenti in età infantile, mentre negli adulti sono più frequenti le metastasi. Nei bambini affetti da neoplasie della zona ipotalamo-ipofisaria, una ridotta crescita rappresenta il sintomo di presentazione in almeno un terzo dei pazienti prima dell’insorgenza dei tipici segni neuro-oftalmici che spesso permettono di sospettare la patologia. In altri casi, lo sviluppo di GHD può essere invece più insidioso e può portare alla tipica sintomatologia diversi anni dopo l’insulto primitivo37. Nei bambini e negli adolescenti, l’incidenza di ipopituitarismo dopo un insulto traumatico cerebrale va dal 10% al 60% 38.
Si definisce come GHD idiopatico la condizione in cui il deficit ormonale non sia riconducibile ad alterazioni genetiche e anatomiche ipotalamo-ipofisarie, non riuscendo quindi a determinare una causa specifica sottostante.
1.5.2 LA DIAGNOSI DI GHD
La diagnosi di GHD è un percorso che sicuramente inizia dal sospetto clinico-auxologico di malattia, seguito successivamente da una conferma con esami biochimici e strumentali. Innanzitutto è fondamentale iniziare con un’accurata anamnesi per indagare sia il decorso della gravidanza e del parto (con un’attenta valutazione di patologie materne infettive e non, IUGR, eclampsia, durata, tipo di parto ed eventuali sofferenze perinatali, assunzioni di farmaci, uso di droghe) sia lo stato fisico del bambino in esame. Prima di sospettare un deficit di GH, infatti, il pediatra deve escludere la presenza di condizioni che possano determinare una bassa statura (come i già citati malassorbimenti, disturbi tiroidei, malattie croniche) ed eseguire un’attenta valutazione della statura e dello sviluppo puberale genitoriale. La crescita, essendo per definizione un evento dinamico, deve essere valutata periodicamente, con misurazioni seriate dell’altezza (in cm) e del BMI (in Kg/m2), con
attenzione alle loro modificazioni nel tempo e alla proporzionalità delle dimensioni, comparando i valori ricavati a quelli di riferimento specifici per età e sesso. Nel caso di rallentamenti della crescita è necessario risalire al periodo esatto di inizio.
Clinicamente il deficit di GH si può presentare già dai primi giorni dopo la nascita con ittero, ipoglicemia persistente37, che può essere aggravata dalla concomitante presenza di deficit di ACTH29, ipotiroidismo, micropene e mancata discesa testicolare nel maschio. Tali bambini sono riconoscibili anche dal fenotipo caratteristico caratterizzato da una facies immatura con una fronte prominente e alterazioni dello sviluppo delle strutture della linea mediana (come ad esempio l’incisivo unico centrale e l’ipoplasia del nervo ottico). I capelli si presentano fini e radi, le unghie hanno una crescita rallentata, così come la maturazione ossea e la dentizione. La composizione corporea si caratterizza per una ridotta massa muscolare e un’aumentata adiposità sottocutanea28. Per queste caratteristiche, l’aspetto veniva tradizionalmente definito “a cherubino”, poiché i bambini affetti da GHD sono di bassa statura, cicciottelli e con un timbro di voce alto (per l’immaturità laringea), assimilabili, quindi, alla figura tipica del putto. Anche se alla nascita i bambini affetti da GHD sono in genere di lunghezza e peso normali (il GH non è un fattore importante per la crescita intrauterina, come più sopra riportato)39, in seguito si rende evidente un marcato rallentamento della crescita, soprattutto ad un’età di 2-3 anni.
Quando il GHD è acquisito, comparendo in età successiva, può presentarsi con sintomi aspecifici che includono astenia, ridotta resistenza allo sforzo fisico, isolamento sociale, umore depresso, difficoltà di concentrazione e facile esauribilità fisica1. I pazienti, inoltre, possono manifestare segni quali: aumento dell’adiposità centrale e soprattutto viscerale40, riduzione della massa magra e della densità minerale ossea, unitamente ad alterazioni biochimiche sfavorevoli quali iperlipidemia41 e ridotta tolleranza al glucosio40. Alcuni pazienti possono presentare evidenza di malattia macrovascolare (ad esempio l’aumento dello spessore medio intimale carotideo) e anomalie cardiache quale la riduzione della massa
ventricolare sinistra. L’aumento del rischio cardiovascolare è spesso meno pronunciato negli adulti con GHD insorto nell’infanzia piuttosto che nei pazienti in cui il deficit di GH viene acquisito in età adulta1. Sebbene i segni e i sintomi possano essere facilmente riconoscibili, essi non sono particolarmente distintivi e mimano i tipici cambiamenti della composizione corporea e dei parametri biochimici del processo di invecchiamento. Altri effetti minori del deficit di GH sono l’invecchiamento cutaneo precoce (provocato dalla riduzione della sudorazione e del contenuto di sebo nella pelle), la diminuzione del sonno REM che può associarsi a riduzione della memoria e l’aumentato rischio di trombosi per alterazioni della coagulazione e della fibrinolisi42.
I criteri auxologici suggestivi di GHD sono espressi all’interno della Nota AIFA 39 del 2010, modificata nel 201443:
a) statura ≤−3 DS oppure
b) statura ≤−2 DS e velocità di crescita/anno <−1,0 DS per età e sesso valutata a distanza di almeno 6 mesi o una riduzione della statura di 0,5 DS/anno nei bambini con età superiore ai due anni
oppure
c) Statura <-1,5 DS rispetto al target genetico e velocità di crescita/anno ≤−2 DS o ≤−1,5 DS dopo 2 anni consecutivi.
d) velocità di crescita/anno ≤−2 DS o ≤−1,5 DS dopo 2 anni consecutivi, anche in assenza di bassa statura e dopo aver escluso altre forme morbose come causa del deficit di crescita; nei primi 2 anni di vita, sarà sufficiente fare riferimento alla progressiva decelerazione della velocità di crescita (la letteratura non fornisce a riguardo dati definitivi in termini di DS); oppure
e) malformazioni/lesioni ipotalamo-ipofisario dimostrate a livello neuro-radiologico; associate a alterazioni laboratoristiche della somatotropina.
In aggiunta a questi, esistono anche criteri non auxologici suggestivi di GHD: – Problemi neonatali quali ipoglicemia, ittero prolungato, criptorchidismo etc
– parto difficoltoso (sembra che il deficit di GH nel feto non permetta a esso di collocarsi nella giusta posizione, spesso sono bambini che nascono con cesareo perché podalici)
– anamnesi positiva per irradazione cranica, traumi cranici o infezioni del SNC – segni indicativi di lesione intracranica
– presenza di consanguineità e/o di un membro familiare affetto da GHD – presenza di anomalie craniofaciali del midline
Una volta sospettata la patologia, il work-up diagnostico di GHD prevede l’esecuzione di test biochimici per la valutazione della secrezione dell’ormone e altri parametri ematochimici. In questi pazienti è necessario eseguire sia esami routinari che esami specifici per l’esclusione delle altre patologie che possono causare bassa statura. Innanzitutto i pazienti devono essere sottoposti a un prelievo ematico per l’esame emocromocitometrico completo, la valutazione degli elettroliti, della funzionalità renale ed epatica e della VES. È importante anche la valutazione della funzionalità tiroidea (tramite la misurazione del TSH e fT4) e della cortisolemia, tenendo conto della pulsatilità circadiana di tale parametro per stabilire il timing ideale per il prelievo. Altri esami utili ai fini della diagnosi differenziale sono lo screening sierologico per la celiachia e l’analisi del cariotipo, soprattutto negli individui di sesso femminile e nei soggetti maschili con anormalità genitali44. E’ necessario lo studio della secrezione dell'ormone della crescita, dell’IGF-1 e dell’IGFBP-3, che fornisce un supporto essenziale alla valutazione auxologica. Nei soggetti con GHD oltre alla bassa
concentrazione nel siero di IGF-1, un ruolo importante è giocato dalla sua diminuita biodisponibilità. Sia la biodisponibilità della dell’IGF-1 sia la stabilità della sua concentrazione è data dal legame con IGFBP-345. Entrambe riflettono la concentrazione di GH circolante e oscillano poco durante il corso della giornata, risultando utili nella valutazione di screening per il GHD. I valori ricavati di tali parametri devono essere rapportati a quelli di riferimento specifici per sesso ed età46.
Poiché, come già osservato, la secrezione di GH è episodica, la sua valutazione deve essere eseguita nell’ambito di specifici test. Questi test vengono classicamente suddivisi in base al tipo di stimolo utilizzato in fisiologici e farmacologici, questi ultimi sicuramente più utilizzati nella pratica clinica per la maggiore riproducibilità.
I test fisiologici, non più utilizzati per la scarsa sensibilità e specificità, comprendevano il test dell’esercizio, gli studi del sonno, la misurazione del GH urinario47 e il dosaggio di IGF-1 e IGFBPs48.
I test farmacologici, tuttora utilizzati nella diagnosi, vengono eseguiti generalmente al mattino essendo stati standardizzati su adulti a digiuno dalla sera precedente. Nei bambini la procedura prevede il digiuno dalla mezzanotte precedente, ma nei bambini piccoli è consentita il consumo di uno snack nella tarda notte, mentre nei neonati il digiuno non dovrebbe protrarsi per più di 6 ore. Durante questo periodo è consentito bere acqua. Inizialmente deve essere ottenuto un accesso venoso e, una volta posizionata la cannula intravenosa, dopo un breve periodo di rilassamento, viene effettuato il primo prelievo, generalmente 20-30 minuti prima della somministrazione dell’agente farmacologico. Questo campione, insieme a quello prelevato al tempo 0, dà un’idea dello stato della secrezione dell’ormone della crescita dopo l’inserimento della cannula e prima dell’inizio della procedura. Il GH è, infatti, un ormone liberato durante un evento stressogeno, inclusa la venipuntura. Elevati livelli di GH nei primi due prelievi che declinano in questa fase sono spesso associati ad una ridotta risposta alla stimolazione a causa dell’esaurimento del pool
ipofisario. È importante la presenza di personale medico e infermieristico durante la procedura e l’osservazione del paziente, in modo da poter intervenire in caso di necessità48. Talvolta può essere necessario effettuare i test con priming (ovvero previa somministrazione di ormoni sessuali maschili o femminili) per avere una maggiore attendibilità dell’esame e ridurre la percentuale di falsi positivi49. Infatti, durante la pubertà, l'attivazione del asse gonadico ipotalamo-ipofisario porta ad un notevole aumento della concentrazione circolante degli steroidi sessuali, che aumenta l'ampiezza dell'impulso della secrezione di GH e, di conseguenza, le concentrazioni di IGF-1. I bambini nel periodo peripuberale e quelli con pubertà ritardata possono, spesso, mostrare un rallentamento della velocità di crescita e bassa statura. I test dinamici per la secrezione di GH in questi pazienti producono frequentemente risultati anomali, ma il follow-up ha indicato che in molti la secrezione dell’ormone risulta normale al momento di un successivo retesting. Questi dati hanno suggerito che la bassa statura, in questi pazienti, fosse dovuta in realtà alla carenza di steroidi sessuali, configurando una probabile condizione di ritardo costituzionale. La somministrazione di estrogeni o di testosterone prima della stimolazione farmacologica della secrezione del GH è, quindi, in grado di aumentare le concentrazioni di picco di GH, riducendola frequenza di falsi positivi nel 5% - 39% dei soggetti pre-puberi sani. Vista la divergenza di opinioni riguardo alla somministrazione del priming tra gli esperti di endocrinologi pediatri, sono state elaborate tre diverse strategie per il suo utilizzo:
• Nessun priming;
• Iniezione di steroidi per i bambini con ritardo puberale (a 13-14 anni nei ragazzi e 11-12 anni in ragazze)
• Primer di steroidi per tutti i bambini in età prepuberale (bambini > 9 anni, bambine > 8 anni, basandosi sull’età cronologica o ossea)50.
Nella pratica clinica, i più comuni test di stimolazione farmacologica della secrezione di GH sono:
• ITT (Insuline Tolerance Test): è il test gold standard e si effettua somministrando 0,10-0,15 U/kg di insulina umana solubile “regular” con l’obiettivo di raggiungere una glicemia inferiore a 40 mg/dl51 o comunque una riduzione della glicemia del 50% rispetto al valore iniziale. In genere il picco di GH si raggiunge dopo 30 minuti dal nadir glicemico. Un’ulteriore dose di insulina può essere dispensata nel caso in cui non venga raggiunta la soglia target di glicemia. I soggetti normali rispondono all’ipoglicemia indotta dall’insulina con una secrezione di GH, arrivando così a concentrazioni plasmatiche dell’ormone maggiori di 5 µg/L. Tale esame deve essere effettuato in un regime protetto che consenta di ricorrere a procedure di emergenza (quale la somministrazione di destrosio ev) in caso di gravi crisi ipoglicemiche con segni di neuroglicopenia ed è controindicato in soggetti con patologie ischemiche cardiache e con storia di episodi convulsivi1;
• Test con Arginina: l’azione di stimolazione della secrezione endogena di GH da
parte dell'arginina è dovuta all’inibizione del rilascio di somatostatina nell'ipotalamo
(riduzione del tono somatostatinergico). Tale test prevede la somministrazione ev in
30 minuti di arginina cloridrato a una dose di 0,5 g/kg. Il lungo tempo di infusione permette di minimizzare gli effetti collaterali (già di per sé poco comuni) quali nausea, mal di testa e irritazione nel territorio di inoculo;
• Test con L-DOPA: la L-dopa viene somministrata ai pazienti per os e una volta assorbita ed aver attraversato la barriera emato-encefalica, si trasforma in dopamina, la quale stimola il rilascio dell’ormone di rilascio del GH a livello ipotalamico;
• Test con Clonidina: questa stimolazione viene eseguita con una singola somministrazione orale di clonidina, ad una dose di 4 µg/kg 46. Si possono riscontrare effetti collaterali come pallore e ipotensione;
• Test GHRH+ARG: è essenzialmente il test arginina con una migliore accuratezza diagnostica grazie alla combinazione di un analogo del GHRH. L’ormone di rilascio del GH stimola sia la sintesi dell’ormone stesso che il suo rilascio, mentre, l’arginina, potenzia gli effetti stimolanti del GHRH inibendo la liberazione ipotalamica della somatostatina. Uno svantaggio di questo test è che stimola sia l'ipotalamo che l'ipofisi, potendo dare pertanto falsi negativi in caso di GHD ipotalamici52. I più comuni effetti collaterali di questo esame sono la vasodilatazione e il flushing, mentre più raramente i pazienti lamentano parestesie, alterazioni del gusto e nausea51;
• Test con Glucagone: è un esame che viene eseguito anche in bambini molto piccoli a una dose di 15 µg/kg. Il glucagone non solo è una potente sostanza stimolante il GH, ma funziona anche da segretagogo dell’insulina, potendo causare un’ipoglicemia da rebound48. I meccanismi che sottendono l'effetto del glucagone nella stimolazione della secrezione di GH non sono tuttora chiari, ma sembra ormai assodato che il suo effetto risulti maggiore quando esso viene somministrato per via intramuscolare e per via sottocutanea rispetto alla via endovenosa52;
• GHRH test: tale stimolazione consente non tanto la valutazione dell’asse ipotalamo-ipofisario, quanto la valutazione del GH immagazzinato a livello pituitarico e pronto ad essere secreto. Non si conosce con certezza, però, il quantitativo di GH rilasciato per un determinato quantitativo di GHRH iniettato. Dosi sopramassimali di GHRH (1-2 µg/kg) sono state somministrate per questo test, ma probabilmente risultano
eccessive. Per queste motivazioni il test non è attualmente indicato nella pratica clinica48;
• Test con Arginina e L-DOPA: la somministrazione orale di L-Dopa avviene in concomitanza con l’inizio dell’infusione endovenosa di arginina, che dura 30 minuti. Gli effetti collaterali più comuni sono nausea, vomito e parestesie, mentre meno frequenti sono astenia, vertigini, alterazioni del gusto e xerostomia.
Tali test sono dotati di una diversa efficienza, sensibilità e specificità e ognuno presenta specifiche controindicazioni ed effetti collaterali. Per porre diagnosi di GHD comunemente vengono eseguiti due diversi test di stimolazione in giorni differenti, per migliorare la specificità diagnostica53. Il 30%-50% dei bambini sani infatti non riesce ad aumentare la concentrazione di GH dopo una prova, risultando un falso positivo54. Il deficit di GH viene diagnosticato per valori dell’ormone circolante che rimangono inferiori a 5 µg/L anche a seguito dei test di stimolazione, mentre per il test potenziato GHRH+ARG il valore cut-off è di 19 µg/L 55. Il deficit viene classificato come severo quando il picco di GH nel sangue non raggiunge i 3 µg/L. Tali test possono essere usati non solo a scopo diagnostico, ma anche durante il follow-up della terapia sostitutiva con r-hGH e in fase di retesting.
Poiché i test stimolatori per la misurazione del GH sono scarsamente riproducibili, invasivi, non fisiologici e a volte pericolosi, è stato proposto un nuovo algoritmo diagnostico per il GHD ad insorgenza infantile, che vede come attore principale l’IGF-156.
I vantaggi dell’uso di questo parametro risiedono nel fatto che i livelli di IGF-1 circolante mostrano minime variazioni circadiane ed è possibile, quindi, effettuare il prelievo in qualsiasi momento della giornata. Inoltre questo dosaggio è più riproducibile, più facile e più sicuro da effettuare, con meno costi rispetto ai test di stimolazione del GH. Tuttavia, la misurazione dell’IGF-1 presenta dei limiti quali la necessità di eliminare il siero per evitare
l'interferenza con le proteine leganti, la sua variabilità nelle diverse età, l’influenza dello stato nutrizionale, dell’assorbimento intestinale e degli ormoni tiroidei.
È stato dimostrato che la sensibilità e la specificità della valutazione dell’IGF-1 nella diagnosi di GHD sono rispettivamente del 70% e del 95%. L’IGF-1 ha dimostrato una specificità del 96% e una sensibilità del 95% nel soggetto prepubere, per cui sarebbe consigliato un suo dosaggio all’inizio del work-up diagnostico in questa fascia d’età57. Il dosaggio dell’IGF-1, associato alla valutazione del quadro clinico-auxologico, permette di stabilire in maniera migliore quale sarà l’iter diagnostico che il paziente dovrà seguire. Così, in bambini di bassa statura (altezza ≤−2 DS) con una velocità di crescita ≤−1.5 DS e livelli circolanti di IGF-1 <−2 DS (che indicano un GHD severo), è consigliata la RMN encefalica, dato che per un quadro simile è molto alta la probabilità che sia presente una alterazione organica sottostante. Qualora venga dimostrata all’imaging un’anormalità dell’asse ipotalamo-ipofisario è indicato iniziare subito il trattamento con r-hGH, altrimenti, il percorso diagnostico continua sottoponendo il paziente a un test dinamico. Se quest’ultimo test mostra una secrezione insufficiente di ormone della crescita viene posta la diagnosi di GHD, mentre, in caso contrario, il paziente dovrà effettuare una rivalutazione clinica-auxologica a distanza di tempo poiché risulta più verosimile il sospetto di una bassa statura con causa non endocrinologica. Diversamente, nel caso in cui il bambino presenti una bassa statura con una velocità di crescita compresa tra −1.5 DS e −1 DS e concentrazioni di IGF-1 tra −2 DS e −1 DS, l’iter diagnostico prevede l’esecuzione di due test stimolatori e, se risultassero entrambi alterati, il paziente verrà indirizzato verso la RMN. Se solamente uno dei due test risultasse alterato, o addirittura fosse normale il risultato di entrambi, non potrà essere posta diagnosi di GHD e il paziente dovrà essere rivalutato a distanza. In ultima analisi, se il paziente mostra una bassa statura con una velocità di crescita >−1 DS e concentrazioni di IGF-1, esso con bassa probabilità sarà affetto da deficit di GH56. L’algoritmo diagnostico sopra esposto è riportato in figura 5.
Figura 5 Algoritmo diagnostico per il GHD ad insorgenza infantile costruito in base alla statura, velocità di crescita e livelli sierici di IGF-156.
Per il completamento della diagnosi del deficit di GH ed eventualmente attribuirne una causa, vengono effettuati anche esami strumentali:
• Radiografia della mano e del polso non dominante: essa consente la valutazione dell’età scheletrica grazie ai metodi Greulich-Pyle (GP) e/o Tanner-Whitehouse 2 (TW2). È stato standardizzato l’uso dell’RX di tale porzione del corpo perché vi sono presenti molte ossa ed eseguirla è facile anche in bambini58.
• RMN (Risonanza Magnetica Nucleare) encefalo e tronco encefalico: è opportuna per la valutazione della regione ipotalamo-ipofisaria al fine di escludere la presenza di neoplasie o lesioni infiltrative (ad esempio l’istiocitosi X). L'ipofisi anteriore può apparire aplastica o ipoplastica, e l'ipofisi posteriore può presentarsi in sede ectopica.
Generalmente, più grave è l'anormalità radiologica, più probabile è il deficit combinato di più ormoni. Con la RMN è ben visibile un’eventuale displasia setto-ottica e l’assenza del setto pellucidum59.
1.6 LA TERAPIA SOSTITUTIVA CON r-hGH
1.6.1 STORIA, CARATTERISTICHE E PRESCRIZIONE SECONDO LA NOTA AIFA 39
Figura 6 Evoluzione della terapia con GH60
La terapia sostitutiva con GH nasce nel 1956 con la somministrazione di ormone di origine bovina in un adulto che, dopo 3 settimane di trattamento non risponde dal punto di vista metabolico. Nel 1958, così, tre laboratori separati che utilizzano metodi diversi di estrazione recuperano l’hGH (Human Growth Hormone) dalle ghiandole pituitarie di cadavere, fatto che rivoluziona senz’altro la terapia, ma la limitata disponibilità di hGH consente il trattamento di pazienti prescelti sulla base di protocolli di ricerca clinica approvati dall'NPA (National Pituitary Agency), istituita nel 196161. Inoltre, la scoperta che alcuni lotti hanno subito la contaminazione con i prioni della malattia di Creutzfeldt-Jakob (CJD), porta alla
