Diabetes mellitus y calcificación vascular: factores de riesgo, biomarcadores y papel del fitato como inhibidor

Abstract

[spa] INTRODUCCIÓN: La calcificación vascular (CV) es una enfermedad muy prevalente en pacientes con diabetes mellitus tipo 2 (DM2). Evidencias sugieren que la calcificación en DM2 es un proceso activo, donde participan diferentes factores (promotores e inhibidores). Parece ser que este proceso está mediado por células, en el que la hiperglucemia, los productos finales de glicación avanzada (AGEs, advance glycation end products) y los marcadores óseos e inflamatorios participan en su inicio y progresión. Por otro lado el myo-inositol hexafosfato (fitato; IP6) es un compuesto natural (que se encuentra en cereales, legumbres y frutos secos) que tiene la capacidad de interaccionar con cationes metálicos. Algunos cationes metálicos actúan como catalizadores en la glicación protéica no enzimática, cuyos productos finales, están implicados en el desarrollo de las enfermedades asociadas a la diabetes. OBJETIVOS: Determinar la relación entre los AGEs y la calcificación abdominal aórtica (CAA) en pacientes con DM2, determinar la relación entre los biomarcadores óseos e inflamatorios y la CAA en pacientes con DM2; evaluar “in vitro” el efecto inhibidor del IP6 sobre la formación de AGEs; y valorar el efecto de una ingesta adecuada de IP6 (1 g/día) sobre la formación de los AGEs y la hemoglobina glicosilada (HbA1c) en pacientes con DM2. MÉTODOS: Desarrollamos un estudio observacional de corte transversal en el que se reclutaron consecutivamente 104 pacientes con DM2 a los que se les realizaron radiografías lumbares laterales para cuantificar la CAA (puntuación de 0-24 puntos), se determinaron las concentraciones de hemoglobina glicosilada (HbA1c), de AGEs (ELISA), de la proteína morfogénica ósea (Bone Morphogenetic Proteins (BMPs)) BMP-2 e interleucina 6 (IL-6) y otros factores de riesgo cardiovascular en muestras de sangre. Un estudio “in vitro” mediante la incubación a 37ºC de una mezcla de ribosa (0.2 M), acetil lisina (2 mM), acetil arginina (1 mM), cationes hierro (III) (2 µM) y diferentes concentraciones de IP6 (0-2 µM) durante 7 días con las posteriores determinaciones de los AGEs formados por fluorescencia (λexc 320 nm; λem 360-540 nm). Un ensayo clínico aleatorizado cruzado de dos brazos, en el que se reclutaron 33 pacientes con DM2. Uno de los brazos de tratamiento consistía en una dieta rica en IP6 mediante la suplementación oral de 1.140mg/día de IP6 durante 3 meses. El otro brazo consistía en una dieta pobre en IP6 sin suplementación. Después de 3 meses, a cada grupo se le dio un período de lavado de 3 meses, y luego se cambió al otro brazo de tratamiento durante 3 meses más seguidos de 3 meses de seguimiento. Al inicio y al final de cada periodo se determinó los AGEs, la HbA1c, el IP6 en orina y otros parámetros clínicos y de laboratorio. RESULTADOS: Nuestros resultados indican que los sujetos con mayor puntuación de CAA tienen niveles más altos de AGEs circulantes (r = 0,784, p <0,001), BMP-2 (r = 0,579, p <0,001) e IL-6 (r = 0,388, p <0,001). Nuestro estudio “in vitro” demostró que el IP6 redujo la formación de AGEs de manera que a una concentración de 2µM produjo una inhibición del 19,9%. En el ensayo clínico, observamos un descenso de HbA1c (-0,38%; p=0,029) y AGEs (-25,6%; p < 0,001) al final del tratamiento con IP6, con recuperación de niveles basales tras el período de lavado. Estos cambios se asociaron a un aumento significativo en la excreción urinaria de IP6 (0,34 ± 0,04 a 0,50 ± 0,05 mg/g de creatinina; p < 0,05). CONCLUSIONES: Los resultados indican que los AGEs están relacionados con el proceso de calcificación y los plantean como inductores potenciales. Asimismo, nuestros datos sugieren que la calcificación vascular en la DM2 es un proceso multifactorial en el que la hiperglucemia, los eventos inflamatorios e inmunológicos podrían desempeñar un papel central en su inicio y progresión.

[cat] INTRODUCCIÓ: La calcificació vascular (CV) és una malaltia molt prevalent en pacients amb diabetis mellitus tipus 2 (DM2). Noves evidències suggereixen que la calcificació en DM2 és un procés actiu, on participen diferents factors (promotors i inhibidors), els quals poden accelerar o relentir el procés natural de calcificació. Sembla ser que aquest procés està mediat per cèl•lules, en què la hiperglucèmia, els productes finals de glicació avançada (AGEs, advance glycation end products) i els marcadors ossis i inflamatoris participen en el seu inici i progressió. D'altra banda el myo-inositol hexafosfat (fitat; IP6) és un compost natural (que es troba en cereals, llegums i fruits secs) que té la capacitat d'interaccionar amb cations metàl•lics. Alguns cations metàl•lics actuen com a catalitzadors en la glicació proteica no enzimática i els seus productes finals (els AGEs) estan implicats en el desenvolupament de les malalties associades a la diabetis. OBJECTIUS: Determinar la relació entre els AGEs i calcificació abdominal aòrtica (CAA) en pacients amb DM2; determinar la relació entre els biomarcadors ossis i inflamatoris i la CAA en pacients amb DM2; avaluar "in vitro" l'efecte inhibidor del IP6 sobre la formació d'AGEs; i valorar l'efecte d'una ingesta adequada de IP6 (1 g / dia) sobre la formació dels AGEs i l'hemoglobina glicosilada (HbA1c) en pacients amb DM2. MÈTODES: Desenvoluparem un estudi observacional de tall transversal en el qual es van reclutar consecutivament 104 pacients amb DM2 en el quals se'ls van realitzar radiografies lumbars laterals per quantificar la CAA (puntuació de 0-24 punts) i es van determinar les concentracions d'hemoglobina glicosilada (HbA1c), de AGEs (ELISA), de la proteïna morfogènica òssia (Bone Morphogenetic Proteins (BMPs)) BMP-2 i interleucina 6 (IL-6) i altres factors de risc cardiovascular en mostres de sang. Un estudi "in vitro" mitjançant la incubació a 37ºC d'una mescla de ribosa (0.2 M), acetil lisina (2 mM), acetil arginina (1 mM), cations ferro (III) (2 µM) i diferents concentracions de IP6 (0-2 µM) durant 7 dies amb les posteriors determinacions dels AGEs formats per fluorescència (λexc 320 nm; λem 360-540 nm). Un assaig clínic aleatoritzat creuat de dos braços, en el qual es van reclutar 33 pacients amb DM2. Un dels braços de tractament consistia en una dieta rica en IP6 mitjançant la suplementació oral de 1.140mg / dia de IP6 durant 3 mesos. L'altre braç consistia en una dieta pobra en IP6 sense suplementació. Després de 3 mesos, a cada grup se li va donar un període de rentat de 3 mesos, i després es va canviar a l'altre braç de tractament durant 3 mesos més seguits de 3 mesos de seguiment. A l'inici i al final de cada període es va determinar els AGEs, l'HbA1c, el IP6 en orina i altres paràmetres clínics i de laboratori. RESULTATS: Nostres resultats indiquen que els subjectes amb major puntuació de CAA tenen nivells més alts de AGEs circulants (r = 0,784, p <0,001), BMP-2 (r = 0,579, p <0,001) i IL-6 (r = 0,388, p <0,001). Nostre estudi “in vitro” va demostrar que l’IP6 a concentracions fisiològiques va reduir la formació de AGEs de manera que a una concentració de 2μM va produir una inhibició del 19,9%. En l'assaig clínic, observam un descens de l’HbA1c (-0,39%, p = 0,029) i dels AGEs (-25,6%; p <0,001) al final del tractament amb IP6, amb recuperació de nivells basals després del període de rentat. Aquests canvis es van associar a un augment significatiu en l'excreció urinària d'IP6 (0,34 ± 0,04 a 0,50 ± 0,05 mg / g de creatinina; p <0,05). CONCLUSIONS: Els resultats indiquen que els AGEs estan relacionats amb el procés de calcificació i els plantegen com a inductors potencials. Així mateix, les nostres dades suggereixen que la calcificació vascular en la DM2 és un procés multifactorial en el qual la hiperglucèmia, els esdeveniments inflamatoris i immunològics podrien tenir un paper central en el seu inici i progressió.

[eng] INTRODUCTION: Vascular calcification (CV) is a very prevalent disease in patients with diabetes mellitus type 2 (DM2). Evidence suggests that calcification in DM2 is an active process, involving different factors (promoters and inhibitors), which can accelerate or slow down the natural process of calcification. It seems that this process is cell-mediated, in which hyperglycemia, advanced glycation end products (AGEs) and bone and inflammatory markers participate in its onset and progression. On the other hand, myo-inositol hexaphosphate (phytate, IP6) is a natural compound (that is found in cereals, legumes and nuts) which has the ability to interact with metal cations. Some metallic cations act as catalysts in non-enzymatic protein glycation, whose final products (AGEs) are involved in the development of diseases associated with diabetes. OBJECTIVES: To determine the relationship between AGEs and abdominal aortic calcification (AAC) in patients with DM2; to determine the relationship between bone and inflammatory biomarkers and AAC in patients with DM2; to evaluate "in vitro" the inhibitory effect of IP6 on the formation of AGEs; and assess the effect of an adequate intake of IP6 (1 g / day) on the formation of AGEs and glycosylated hemoglobin (HbA1c) in patients with DM2. METHODS: We developed an observational cross-sectional study in which 104 patients with DM2 were enrolled consecutively, in whom lateral lumbar radiographs were performed to quantify the CAA (score of 0-24 points) and the concentrations of glycosylated hemoglobin (HbA1c), AGEs (ELISA), bone morphogenic protein (Bone Morphogenetic Proteins (BMPs)) BMP-2 and interleukin 6 (IL-6) and other cardiovascular risk factors were determined in samples of blood. An "in vitro" study by incubation at 37°C of a mixture of ribose (0.2 M), acetyl lysine (2 mM), acetyl arginine (1 mM), iron (III) cations (2 μM) and different concentrations of IP6 (0-2 μM) for 7 days with the subsequent determinations of the formed AGEs by fluorescence (λexc 320 nm, λem 360-540 nm). A randomized double-arm crossover trial in which 33 patients with DM2 were recruited. One of the treatment arms consisted of a diet rich in IP6 by oral supplementation of 1140mg / day of IP6 for 3 months. The other arm consisted of a diet poor in IP6 without supplementation. After 3 months, each group was given a 3-month washout period, and then switched to the other treatment arm for 3 more months followed by 3 months of follow-up. At the beginning and at the end of each period, AGEs, HbA1c, IP6 in urine and other clinical and laboratory parameters were determined. RESULTS: Our results indicate that subjects with higher CAA scores have higher levels of circulating AGEs (r = 0.784, p <0.001), BMP-2 (r = 0.5379, p <0.001) and IL-6 (r = 0.388, p <0.001). Our “in vitro” study demonstrated that the IP6 at physiological concentrations reduced the formation of AGEs so that at a concentration of 2μM it produced an inhibition of 19.9%. In the clinical trial, we observed a decrease in HbA1c (-0.39%, p = 0.029) and AGEs (-25.6%; p <0.001) at the end of treatment with IP6, with recovery of basal levels after the period of wash-out. These changes were associated with a significant increase in urinary excretion of IP6 (0.34 ± 0.04 to 0.50 ± 0.05 mg / g of creatinine; p <0.05). CONCLUSIONS: The results indicate that the AGEs are related to the calcification process and pose them as potential inducers. Likewise, our data suggest that vascular calcification in DM2 is a multifactorial process in which hyperglycemia, inflammatory and immunological events could play a central role in its onset and progression.