Influence of genetic factors in newly diagnosed type 2 diabeticpatients: the TCF7L2 and GENETIC LOAD studies.

Introduzione. Negli ultimi anni sono stati individuati molti nuovi polimorfismi (SNP, Single Nucleotide Polymorphisms) associati allo sviluppo di diabete di tipo 2 (T2DM), soprattutto grazie all’avvento di nuove tecniche di genotipizzazione su larga scala, GWAS (Genome Wide Association Scan). Ogni SNP però contribuisce da solo in modo marginale al rischio di sviluppare la malattia e spesso è poco chiara la funzione biologica di queste varianti geniche nella regolazione dell’omeostasi del glucosio. Tra questi polimorfismi, la variante intronica rs7903146 del gene TCF7L2 (Transcription Factor 7 Like 2) è al momento il più forte fattore di rischio per il diabete di tipo 2 (O.R.= 1.37). Scopo dello studio. Chiarire l’effetto di diversi loci associati allo sviluppo di T2DM su fenotipi clinici e patofisiologici (funzione beta-cellulare e sensibilità insulinica) in pazienti con T2DM neo-diagnosticato. Metodi. Abbiamo analizzato 464 pazienti di discendenza italiana con T2DM neodiagnosticato, anti-GAD negativi. La caratterizzazione clinica standard è stata effettuata mediante metodi classici. La funzione beta-cellulare è stata valutata applicando un modello matematico alle curve di glucosio e di C-peptide derivanti da prelievi eseguiti durante OGTT, ed è differenziabile in due componenti: prima fase di secrezione insulinica o controllo derivativo, rappresentato dalla quantità di insulina secreta in risposta all’incremento unitario della concentrazione di glucosio, e la seconda fase di secrezione o controllo proporzionale, rappresentato come la velocità di secrezione insulinica a concentrazioni crescenti di glucosio (5.5, 8.0, 11.0, 15.0 and 20.0 mM). La misura della sensibilità insulinica deriva dalla quantità di glucosio infuso che viene metabolizzato negli ultimi 60 minuti del clamp euglicemica, tale valore è detto M. Sono stati genotipizzati i seguenti SNP, già visti essere associati allo sviluppo di T2DM: rs7901695 (TCF7L2), rs7903146 (TCF7L2), rs11196205 (TCF7L2), rs12255372 (TCF7L2), rs679931 (CACNA1E), rs1801282 (PPARG), rs1044498 (ENPP1), rs10946398 (CDKAL1), rs1111875 (HHEX/IDE) rs10010131 (WFS1), rs4430796 (TCF2), rs4402960 (IGF2BP2). Risultati. TCF7L2. Gli alleli di rischio di 3 su 4 polimorfismi di TCF7L2 (rs7901695, rs7903146, rs11196205) sono associati a più alti valori plasmatici di glucosio a digiuno (p<0.001, p<0.03 e p<0.01 rispettivamente). Gli allele di rischio dei primi due SNP (rs7901695 e rs7903146) sono associati ad un aumento del controllo proporzionale della funzione beta cellulare (p<0.02 e p<0.03 rispettivamente). Tramite l’analisi degli aplotipi sono stati individuati 4 aplotipi rappresentati nella popolazione in esame e due di questi (haplo4, frequenza: 0.038 e haplo9, frequenza: 0.086) hanno un forte impatto sulla funzione beta-cellulare. Altre varianti geniche. Nessuno dei rimanenti 8 polimorfismi (rs679931, rs1801282, rs1044498, rs10946398, rs1111875, rs10010131, rs4430796, rs4402960) ha mostrato associazione indipendente con alterazioni della funzione beta-cellulare o della sensibilità insulinica. Abbiamo calcolato uno score genetico di queste varianti sommando il numero di alleli di rischio presenti in ogni paziente (escludendo TCF7L2). I pazienti sono stati divisi in tre gruppi: portatori di un numero di alleli di rischio ≤ 6 (gruppo A, n=76), pazienti con un numero di alleli di rischio compresa tra 7 e 9 (gruppo B, n=226) e soggetti con un numero di alleli di rischio ≥ 10 (gruppo C, n=69). Il controllo proporzionale della funzione beta cellulare risultava alterato in modo statisticamente significativo (p=0.05) nel gruppo C rispetto agli altri due gruppi. Maggiore è il numero di alleli di rischio associato a T2DM, peggiore è la funzione beta-cellulare. Conclusioni. Questi dati mostrano come diverse varianti geniche giocano un ruolo significativo nel determinare il fenotipo patofisiologico dei pazienti con T2DM neo-diagnosticato, influenzando soprattutto la funzione beta-cellulare. Perciò, la valutazione dei genotipi di rischio per il T2DM potrebbe tornare utile per scopi diagnostici, prognostici e terapeutici in pazienti con T2DM neodiagnosticato.

Background. Genome wide association studies (GWAS) have played a primary role in demonstrating that genetic variation in a number of loci, as assessed by single nucleotide polymorphisms (SNPs), affects the risk of type 2 diabetes mellitus (T2DM). Among these, rs7903146, an intronic variant of the TCF7L2 (Transcription Factor 7 Like 2) gene, is possibly the strongest known genetic risk factor for T2DM (O.R.=1.37). Each risk variant, however, per se contributes quantitatively little to the overall risk and is often of questionable biological significance in affecting the determinants of glucose regulation. Aim(s). To elucidate the effects of several T2DM risk genetic loci on clinical and pathophysiological (beta-cell function and insulin sensitivity) phenotypes of patients with newly diagnosed T2DM. Methods. We studied 464 patients of Italian ancestry with newly diagnosed, GAD-antibody negative, type 2 diabetes mellitus. Standard clinical phenotyping was carried out by classical methods. Beta-cell function and insulin sensitivity were assessed by mathematical modeling of glucose and C-peptide curves during a 240’ frequently sampled OGTT and by euglycemic insulin clamp, respectively. Beta-cell function is described as the sum of two components: i. first phase of insulin secretion or derivative control (DC), presented as the pulse secretory response to a unit rate of change in glucose concentration; ii. second phase of insulin secretion or proportional control (PC), presented as the insulin secretion rate at glucose concentrations of 5.5, 8.0, 11.0, 15.0 and 20.0 mM, respectively. Insulin sensitivity is presented as the amount of glucose infused which is metabolized in the last 60’ of the euglycemic clamp (M value). The following SNPs (related gene in brackets), already known to be risk loci of T2DM, were genotyped: rs7901695 (TCF7L2), rs7903146 (TCF7L2), rs11196205 (TCF7L2), rs12255372 (TCF7L2), rs679931 (CACNA1E), rs1801282 (PPARG), rs1044498 (ENPP1), rs10946398 (CDKAL1), rs1111875 (HHEX/IDE) rs10010131 (WFS1), rs4430796 (TCF2), rs4402960 (IGF2BP2). Results. TCF7L2. The risk alleles of 3 (rs7901695, rs7903146, rs11196205) out of 4 TCF7L2 SNPs were associated with higher fasting plasma glucose (p<0.01, p<0.03 and p<0.01 respectively). The risk alleles of the first two SNPs (rs7901695, rs7903146) were associated to a decrease in the proportional control of beta-cell function (p<0.02 and p<0.03 respectively). Four TCF7L2 haplotypes were detected, two of which (haplo4, frequency: 0.038; and haplo9, frequency: 0.086) had a strong impact on beta-cell function. Haplo4 was associated with the lowest proportional control of beta-cell function while haplo9 showed the highest. Other genetic variants. None of the 8 remaining SNPs (rs679931, rs1801282, rs1044498, rs10946398, rs1111875, rs10010131, rs4430796, rs4402960) showed any significant independent association with insulin sensitivity or beta-cell function. We computed a genetic risk score of this variants, by summing the number of the T2DM risk alleles present in each patient (excluding TCF7L2). The patients were divided into three groups: 6 or less risk alleles (group A, n=76), 7-9 risk alleles (group B, n=226), 10 or more risk alleles (group C, n=69). The porportional control of beta-cell function was significantly impaired (P=0.05) in group C than in the other two groups, i.e. the higher the number of T2DM risk variants the lower beta cell function. Conclusions. These data show that several genetic variants play a significant role in determining the pathophysiological phenotype of patients with newly diagnosed type 2 diabetes, with most of the influence exerted on beta-cell function. Thus, assessment of T2DM risk genotype may turn to be useful for diagnostic, prognostic and therapeutic purposes in patients with newly diagnosed T2DM.