Il documento discute la fisiopatologia dell'omeostasi del glucosio e del diabete, evidenziando le differenze tra diabete di tipo 1 e tipo 2. Viene analizzata la funzione dell'insulina, la glicemia, la glicosuria, ed i markers del metabolismo glicidico, nonché le complicazioni legate al diabete, come microangiopatia e macroangiopatia. Infine, si fa riferimento a metodi di monitoraggio della glicemia, incluso l'uso di biosensori e pompe per l'infusione di insulina.

1. FISIOPATOLOGIA DELL’OMEOSTASI
DEL GLUCOSIO: DIABETE

3. GLICEMIA normale :
concentrazione di glucosio
nel plasma 90 mg/100 ml

4. • Il plasma è il liquido in cui sono sospese le cellule
del sangue. Il plasma è ottenuto dal sangue a cui si
aggiunge un anticoagulante, es. citrato o eparina. Il
sangue viene quindi centrifugato per separare il
plasma dalle cellule.
• Per ottenere il siero, il sangue viene lasciato
coagulare, e poi centrifugato per separare la fase
liquida dalla parte corpuscolare. Rispetto al
plasma, il siero non contiene alcune proteine della
coagulazione , principalmente il fibrinogeno

5. DIABETE
• MANCATA FUNZIONE DELLA
INSULINA
• IPERGLICEMIA (alta concentrazione di
glucosio nel sangue)
• GLICOSURIA (glucosio nelle urine)

6. Tipo di diabete Patogenesi Manifestaz. cliniche Trattamento
Insulino-
Dipendente
(IDDM)
o Tipo I
Distruzione autoimmune
cellule b (autoanticorpi
anti-insulina/cell. b nel 95%
dei casi)
Deficit insulinico assoluto
(risp. a glucagone): ­­
gluco-neogenesi e lipolisi
® chetosi
Poliuria
polidipsia
polifagia
dimagrimento
chetosi ® acidosi
Coma chetoacidosico
Insulina, dieta, attività
fisica, monitoraggio
glicemia:
auto-test 3xdie
glicemia a digiuno
Hb glicosilata ogni 4-
6
mesi
Insulino-indipendente
(NIDDM)
o Tipo II
Insulino-resistenza associata
a ridotta secrez. insulinica
Deficit insulinico relativo
(no chetoacidosi)
Asintomatico, esordio
graduale (faticabilità,
infezioni ricorrenti,
storia di diabete
gestazionale)
No chetosi
Coma iperosmolare
non acidosico
Ipoglicemizzanti orali
o insulina; dieta,
regolare attività fisica,
monitoraggio:
auto-test
glicemia a digiuno
Hb glicosilata ogni 4-
6
mesi

7. Definizione del diabete di tipo I
(diabete mellito )
• Il diabete mellito viene definito dalla presenza di una
iperglicemia cronica, secondaria a un difetto di
produzione e/o di azione dell’insulina.
• L’iperglicemia cronica induce una serie di complicanze
sistemiche che interessano in particolare occhi, reni,
sistema cardiovascolare e sistema nervoso.

8. I markers del metabolismo glicidico
• Glicemia
– Variazioni fisiologiche (a digiuno 70-110 mg/dl; aumento post-prandiale,
generalmente < 140 mg/dl; diminuzione con l’esercizio
fisico)
• Glicosuria
– Definizione: presenza di glucosio nelle urine
– Generalmente patologica, si verifica quando viene superata la soglia
di riassorbimento renale del glucosio (circa 180 mg/dl)
– Se abbondante determina aumento del volume urinario  poliuria
(diuresi > 2500 cc/24h circa )
• Emoglobina glicosilata (HbA1c)
– Frazione dell’emoglobina capace di legare il glucosio, utilizzata come
marker dei valori medi di glicemia nelle ultime settimane

11. (75grammi)
(180mg)
(90mg)

12. nella reazione catalizzata dalla glucosio ossidasi (GOD), una
flavoproteina di origine batterica preparata commercialmente
da Aspergillus niger, il glucosio viene ossidato ad acido
gluconico con produzione stechiometrica di H2O2
Glu + O2 + H2O ® Glu-COOH + H2O2
la reazione della GOD viene accoppiata alla perossidasi
(POD). L’ H2O2 viene scissa dalla POD in presenza di un
accettore di O2 che si trasforma in un derivato colorato, la cui
quantità viene determinata colorimetricamente (Assorbanza).
Come accettori cromogenici di O2 vengono utilizzati derivati
benzotiazolinici (ABTS) , oppure fenolo unitamente a 4-
aminofenazone.

14. • La determinazione enzimatica della glicemia mediante GOD è
una metodica utilizzata nei sistemi di analisi automatizzata, gli
Auto-Analyzers, che consentono di analizzare in successione
numerosi campioni, prelevati automaticamente da una serie
di contenitori.
• Sul metodo enzimatico la GOD-POD si basa anche l’uso di
speciali cartine poste in commercio con nomi diversi –
Destrostix, Clinistix, B.M-test glucosio – le quali bagnate
con il campione da esaminare assumono colorazioni di
diversa intensità, e raffrontate ad una scala cromatica
standard permettono una lettura diretta ed immediata della
concentrazione di glucosio nel campione. Sono utilizzate per
la determinazione della glicosuria.

16. • Sono anche di uso comune piccoli strumenti dedicati,
che si possono considerare come dei biosensori
selettivi per il glucosio, con i quali è possibile rilevare
molto rapidamente il valore della glicemia; vengono
utilizzati correntemente e personalmente dai soggetti
diabetici.
Definizione di Biosensore: è un dispositivo analitico
che utilizza un mediatore biologico per rilevare
selettivamente e con molta sensibilità, analiti chimici o
biologici. Ciò viene solitamente ottenuto accoppiando il
mediatore biologico ad un opportuno sistema di
trasduzione, il quale converte la risposta biochimica in
un segnale fisico quantificabile e processabile.

17. Biosensori

18. • Componenti di un Biosensore
• Biorecettore Þ Trasduttore Þ Processore
• Analita: microorganismi, oligonucleotidi,
metaboliti, antigeni, anticorpi, proteine, enzimi,
ioni.
• Biorecettore: microorganismi, recettori, antigeni,
anticorpi, enzimi, tessuti, oligonucleotidi.
• Trasduttore: elettrochimico (intensità di corrente,
potenziale, conducibilità), ottico (assorbanza),
colorimetrico (temperatura), acustico (frequenza),
piezoelettrico (frequenza di vibrazione).

19. • Utilizzano come biorecettore glucosio ossidasi alcuni
lettori ottici, che sfruttando su striscie reattive la reazione
della glucosio ossidasi/POD, permettono di determinare
l’intensità della colorazione formatasi e calcolare
immediatamente il valore della glicemia.
• Nelle striscie sono fissati la glucosio ossidasi, la
perossidasi ed il reattivo cromogeno

21. • Altri stumenti, come AccuCheck, sfruttano un enzima
diverso ed un metodo diverso di rilevazione dei risultati.
L’enzima è la glucosio ossidasi che ossida il glucosio a
gluconolattone. Per la rilevazione dei risultati si utilizza un
trasduttore elettrochimico amperometrico;
.
GOD
Glucosio + O2  H2O2 + acido gluconico
• i sensori amperometrici riescono a misurare la variazione della
pressione parziale di ossigeno che viene consumato con la
riduzione al catodo o l'ossidazione di H2O2 all'anodo .
• I sensori amperometrici più sviluppati per l’analisi del glucosio
sono quelli in cui un anodo di platino polarizzato a circa 600mV
rispetto ad un elettrodo di riferimento
• Elettrodi di Clark modificati
• Un apparecchio basato su questo tipo di misura è prodotto e

22. Sensori amperometrici
Elettrodo
AgAgcl
A
KCl
Reazione del glucosio
provoca una riduzione della
presione parziale di O2 che
viene misurata con
l’elettrodo di Clark
Elettrodo Clark: corrente
proporzionale alla
pressione parziale di O2
Page  40
Elettrodo
Pt
Membrana O2
Permeabile
Strato Enzimatico
Campione sangue

23. Esochinasi:
Glu + ATP > Glu-6P + ADP
Glu-6P deidrogenasiGlu-6P + NADP > 6P-gluconato
+ NADPH

24. di NADPH
(338nm)
Dosaggio della Glicemia
Esochinasi/Glu6P deidrogenasi

25. Insulina
Ormone peptidico (51 AA, PM = 5807 Da);Liberazione del peptide
C con formazione di Insulina (2 catene; a = 30 AA + b = 21 AA),
legate da 2 ponti disolfuro);Metodo di determinazione:
Immunometrico (Ab monoclonali);Valori di riferimento = 6-100
mU/L;Test funzionali = TTGV = somministrare per i.v. 0,5mg/kg
glucosio e misurare l’insulina in fase 1 (1-3-5-10 min): la somma
dell’insulina ad 1 e a 3 min è > 100 mU/L in condizioni normali.

28. Glucosio sorbitolo fruttosio

29. Alterazioni biochimiche dei tessuti
secondarie all’iperglicemia cronica
• Glicosilazione di numerosi proteine cellulari e extra-cellulari
– Emoglobina glicosilata e fruttosamina circolanti (markers di equilibrio glicemico)
– Glicosilazione di collagene e proteine a lunga vita con formazione di complessi
AGE che alterano la matrice vascolare  contribuiscono a
microangiopatia /glomerulopatia.
• Stress ossidativo
– Aumentata produzione di ione superossido a livello della catena respiratoria
mitocondriale, di radicali liberi
 disfuzione endoteliale che favorisce l’ateroma e le sue complicanze.
• Aumentata produzione di sorbitolo (via dei polioli)
– Glucosio  sorbitolo poco diffusibile  rigonfiamento cellulare osmotico 
es: cataratta

30. Le complicanze del diabete
• La microangiopatia diabetica
– Alterazioni specifiche del microcircolo
retinopatia, nefropatia e neuropatia diabetiche
• La macroangiopatia diabetica
– Ateromatosi precoce e diffusa  complicanze cardiovascolari
• Altre complicanze
– Aumentata sensibilità alle infezioni
– Cataratta
– Piede diabetico

31. La microangiopatia diabetica
1. La RETINOPATIA diabetica
• Retinopatia semplice  proliferativa
• Altre complicanze visive: glaucoma, cataratta..
 “oftalmopatia diabetica” complessa con calo del visus
2. La NEFROPATIA diabetica
• Glomerulopatia diabetica  IRC progressiva
• Fattori aggravanti: macroangiopatia e ipertensione
3. La NEUROPATIA diabetica
• Patogenesi mista: microangiopatia + danni metabolici diretti
(polioli, alterazioni della mielina…)

32. Emoglobina A1 + glucosio  Emoglobina glicosilata A1c
(non enzimatica)

34. Presentazione clinica del diabete di tipo 1
• Rappresenta < 10 % dei casi di diabete
• Una patologia dell’ età evolutiva  essenzialmente
bambini e adolescenti, più raramente adulti giovani (90
% < 20 anni)
– Tipicamente magri
– Con l’aumento dell’obesità infantile fino a 20-25 % dei nuovi
casi sono obesi
• Esordio tipicamente subacuto/acuto
– Subacuto: poliurodipsia, dimagrimento
– Acuto: cheto-acidosi

35. Fisiopatologia del diabete di tipo 1
• La carenza insulinica determina l’incapacità delle
cellule (in particolare adipose e muscolari) ad
utilizzare il glucosio, con 2 conseguenze immediate:
1. Accumulo di glucosio nel plasma  iperglicemia marcata
 superamento della soglia renale di riassorbimento
 glicosuria  poliuria
2. Utilizzo di fonti alternative di energia
• Riserve lipidiche  perdita di massa grassa
• Riserve proteiche  perdita di massa magra
(muscolare)
• Nella cheto-acidosi diabetica si associano carenza
insulinica e iperproduzione di glucagone
dimagrimento

36. Tipo di diabete Patogenesi Manifestaz. cliniche Trattamento
Insulino-
Dipendente
(IDDM)
o Tipo I
Distruzione autoimmune
cellule b (autoanticorpi
anti-insulina/cell. b nel 95%
dei casi)
Deficit insulinico assoluto
(risp. a glucagone): ­­
gluco-neogenesi e lipolisi
® chetosi
Poliuria
polidipsia
polifagia
dimagrimento
chetosi ® acidosi
Coma chetoacidosico
Insulina, dieta, attività
fisica, monitoraggio
glicemia:
auto-test 3xdie
glicemia a digiuno
Hb glicosilata ogni 4-
6
mesi
Insulino-indipendente
(NIDDM)
o Tipo II
Insulino-resistenza associata
a ridotta secrez. insulinica
Deficit insulinico relativo
(no chetoacidosi)
Asintomatico, esordio
graduale (faticabilità,
infezioni ricorrenti,
storia di diabete
gestazionale)
No chetosi
Coma iperosmolare
non acidosico
Ipoglicemizzanti orali
o insulina; dieta,
regolare attività fisica,
monitoraggio:
auto-test
glicemia a digiuno
Hb glicosilata ogni 4-
6
mesi

37. Fisiopatologia del diabete di tipo 2
• Caratterizzato da 2 elementi essenziali
– Insulino-resistenza: inadeguata utilizazione del glucosio da
parte delle cellule, che non rispondono normalmente alla
stimolazione insulinica; il difetto può essere di tipo pre-recettoriale,
recettoriale o post-recettoriale.
– Difetto della b-cellula: anche se inizialmente relativo (la
secrezione insulinica è a lungo conservata), è ormai ammesso
che l’insorgenza del diabete di tipo 2 è legata a una produzione
di insulina insufficiente a compensare la resistenza insulinica

38. Fattori di rischio per il diabete di tipo 2
• Il diabete di tipo 2 è il più frequente (> 90 % dei casi di diabete)
• Tipicamente caratteristico dell’ età matura (> 40 anni), interessa
pazienti sempre più giovani
• Fattori di rischio
– Familiarità ++ (ereditarietà multigenica)
– Età
– Obesità
– Stile di vita: alimentazione e sedentarietà
• Patologie associate (frequenti)
– Dislipidemia, sindrome metabolica..

41. MMIICCRROOIINNFFUUSSOORREE
Pompa per l’infusione
di insulina, costituita da:
COMPUTER che consente
la programmazione di 48
diverse velocità di infusione
SISTEMA DI INFUSIONE: pistone siringa
che eroga insulina (analogo ad azione rapida)
in un piccolo catetere di Teflon da posizionare
sottocute mediante un ago introduttore
rimovibile