Endothelial dysfunction occurs in type 1 diabetes adolescents under 5 years of disease and is associated to microalbuminuria and long-term glycemic control

O Diabetes Mellitus tipo 1 (DM1) está associado a uma incidência aumentada de doença micro e macrovascular. Estudos sugerem que a doença vascular no DM1 tenha como evento precursor a disfunção endotelial (DE). A hiperglicemia parece causar DE no DM1 através da geração do estresse oxidativo. O momento exato do surgimento da DE na história natural do DM1, assim como a influência do controle glicêmico de curto e longo prazo ainda não estão estabelecidos. Objetivo: O objetivo principal do presente estudo foi avaliar a função endotelial através da Dilatação Arterial Mediada por Fluxo (DMF) em indivíduos com Diabetes Mellitus tipo1. Os objetivos secundários foram analisar os fatores que possam estar envolvidos com a disfunção endotelial no DM1, como o tempo de diabetes, o controle glicêmico e a presença de complicações microvasculares, como a microalbuminúria. Métodos: Estudo prospectivo transversal com 57 pacientes com DM1 e 10 indivíduos não diabéticos, consecutivamente alocados e comparados quanto à presença de DE, através da DMF, aferida pela dilatação da artéria braquial após hiperemia reativa (dilatação endotélio-dependente) e após dilatação mediada por uso de nitrato sublingual (dilatação endotélio-independente). Considerou-se como DE quando valores de DMF foram menores ou iguais a 8% em relação ao valor basal. Os pacientes foram orientados a fazer monitorização glicêmica capilar intensiva nos 30 dias que antecederam a avaliação vascular. No 30º dia, houve coleta de exames laboratoriais e a avaliação vascular foi realizada. Dados prospectivos e históricos de hemoglobina glicosilada (HbA1c), através da técnica de imunoturbidimetria (Cobas Integra 400; Roche), foram obtidos aos 3, 6, 9,12,15,18 e 24 meses anteriores ao teste para DMF. Os critérios de exclusão foram: tabagismo, hipertensão, obesidade, hipotireoidismo, uso de estatina, gestação, história de neoplasia ou doença vascular. Resultados: Em 57 pacientes com DM1 estudados, 28 (49%) apresentaram DE. A média da dilatação endotélio-dependente foi significativamente menor nos pacientes com DM1, comparados aos indivíduos não-diabéticos (9,48±6,48% vs.14,56±5,60%, p=0,02). A dilatação endotélio-independente foi significativamente menor nos pacientes com DM1 em relação aos controles (22,26±9,2% vs. 29,31±4,2%, p=0,02, VR: acima de 8%), mas não houve diferença entre os DM1 com ou sem DE (p= 0,72). O tempo de DM1 (meses) foi maior nos pacientes com DE do que nos sem DE (105,4±74,7 vs. 66,3±48,0, p=0.02) e houve correlação linear negativa entre duração do DM e presença de DE (r-0,28, p=0,02). A média da HbA1c (%) coletada no momento da avaliação vascular foi semelhante entre pacientes com DM1 com DE e sem DE (8,97%±1.85 vs 8,23%±1.45, p=0.10) e não houve correlação significativa com a DMF (r=-0,128 p=0,34). Todavia, quando as HbA1c históricas foram avaliadas, houve correlação significativa com a HbA1c aos 15 meses (r=-0,303, p=0,02) e no período de 12-24 meses anteriores ao exame vascular (r=-0,289, p=0,03), mas não com a HbA1c média de 0-12m (r=-0,181 p=0,18). A DMF foi menor nos pacientes com microalbuminúria em relação aos normoalbuminúrcos (4,83±3,81% vs 10,35±6,50%, p=0,015). A microalbuminúria também foi mais prevalente nos DM1 com DE do que sem DE (22,2% vs 3,5%, p=0,04). Considerando apenas os pacientes com DM1 com tempo de DM menor que 5 anos, 10/28 (35,7%) apresentaram DE. Com relação a dilatação não-dependente de endotélio (%), não houve diferença em relação aos controles (p=0,16) e nem entre os DM1 com e sem DE (p=0,27). A média da HbA1c na época do exame vascular também não foi diferente nos pacientes com e sem DE (8,20±0,94% vs. 7,99±1,37%, p=0,66). As correlações de Pearson entre a DMF e as HbA1c históricas foram negativas aos 12 meses (r=-0,419, p=0,03), aos 15 meses (r=-0,437, p=0,03) e com a HbA1c média de12-24 meses (r=-0,426, p=0,027). Conclusões: Pacientes com DM1 apresentam prejuízo na função endotelial, quando comparados a controles não diabéticos. A DE é um evento precoce na história natural do DM1, e está presente nos pacientes antes dos 5 anos de doença, estando associada, ao tempo de DM1, à presença de microalbuminúria e ao controle metabólico de longo-prazo. A ausência de disfunção de músculo liso endotelial no grupo com menos de 5 anos de DM, com valores de dilatação não-endotéliodependente semelhantes aos controles, sugere ser a DE um fenômeno ainda reversível nos primeiros anos de doença.Patients with Type 1 diabetes (T1DM) are at high-risk for developing micro and macrovascular complications. Endothelial dysfunction (ED) has been suggested to be a precursor of both complications in Type 1 diabetes. Hyperglycemia may be associated to ED through generation of oxidative stress. The exactly moment when ED occurs in T1DM is until not well established. Also we do not known if long-term rather than short term metabolic control have a greater impact in ED. Objective: The aim of this study was to assess endothelial function by Flow Mediated Dilation (FMD) in (T1DM) patients and compare with non- diabetic controls. Secondary objectives were to analyze factors that could be associated to ED: duration of T1DM, glycemic control and microvascular complications like microalbuminuria. Research design and methods: In a cross-sectional study 57 adolescents with T1DM and 10 non-diabetic controls, were recruited and compared for the presence of ED by FMD with evaluation of reactive hyperemia (endothelium-dependent dilatation) and after using sublingual nitrate spray for assessed non-endothelialdependent dilatation. ED was considered when FMD ≤ 8% in relation to basal value. Patients performed intensive self monitoring blood glucose for 30 days before vascular studies. At day 30, blood was drawn for biochemical determinations and endothelial function was carried out. Historical data from Glycated hemoglobin (HbA1c), determined by immunoturbidimetry (Cobas Integra 400; Roche) were collected at 3, 6, 9,12,15,18 and 24 months before the test for FMD. Excluding criteria were any time tobacco use, clinical hypertension, obesity, hypothyroidism, statin use, current pregnancy and any history of previous neoplasia or vascular disease. Results: Of 57 T1DM patients studied, 28 (49%) presented ED. FMD was significantly decreased in T1DM compared to controls (9.48±6.48% vs. 14.56±5.60%, p=0.02). Nitrate-mediated dilation (%) was decreased in T1DM compared to controls (22.26±9.2% vs. 29.31±4.2%, p=0.02, RV= >8%), but it was not different between T1DM with or without ED (p=0.72). The duration of T1DM was longer in ED vs. Non- ED patients: 105.4±74.7 vs. 66.3±48.0 months, p= 0.02 and presented negative linear correlation between duration of T1DM and FMD (r=-0.284, p=0.03). HbA1c at the moment of the vascular analysis did not differ between ED and Non-ED patients (8.97±1.85% vs. 8.23±1.44%, p= 0.10) and it was not associated with FMD (r=-0.128, p=0.34). However, we found significant negative correlation between HbA1c and FMD at 15 months (r=-0.303, p=0.02) and at 12-24 months before vascular study, but not with median HbA1c of 0-12m (r=-0.181 p=0.8). Microalbuminuria was more prevalent in T1DM patients with ED than Non-ED (22.2% vs. 3.5%, p=0.04). FMD was decreased in microalbuminuric compared to normoalbuminuric patients (4.83±3.81% vs 10.35±6.50%, p=0.015). In T1DM patients with less than 5 years of disease, 10 of 28 (35.7%) presented ED. Nitrate-mediated dilation, in this group, was not decreased compared to controls (p=0.16) and it was not different in T1DM patients with or without ED (p=0.27). HbA1c at the moment of vascular analysis did not significantly differ in ED compared to Non-ED patients (8.20±0.94% vs.7.99±1.37%, p=0.66). Pearson’s correlation between FMD and historical HbA1c was negative with HbA1c at 12 (r=-0.419, p=0.03), at 15 (r=-0.437, p=0.03) and 12-24 months before vascular analysis (r=- 0.426, p=0.02). Conclusions: Endothelial function is impaired in T1DM patients compared to nondiabetic controls. ED is a phenomenon that can occur quite early in the natural history of T1DM, presented before 5 years of disease and is related to duration of disease, long- term metabolic control and microalbuminúria. Vascular smooth muscle was not impaired in T1DM patients with less than 5 years of disease, with values of non-endothelial-dependent dilation similar to controls, suggesting that ED can be a reversible event in this first years of disease

Endothelial dysfunction in type 1 diabetes

As complicações vasculares são a maior causa de morbimortalidade em pacientes com diabetes. Os mecanismos envolvidos no desenvolvimento das doenças micro e macrovasculares são complexos e parcialmente compreendidos, mas se iniciam invariavelmente por um endotélio que se torna disfuncionado. O óxido nítrico é um importante regulador da função endotelial e o comprometimento da sua atividade é fator determinante para a disfunção endotelial (DE). No diabetes tipo 1, diversos fatores, como a hiperglicemia aguda, mau controle glicêmico crônico, tempo de diagnóstico e presença de neuropatia autonômica ou microalbuminúria estão associados à DE. Tanto o estresse oxidativo, como a ativação da via dos polóis, via da proteína quinase C e formação dos produtos avançados de glicação não-enzimática são potenciais mecanismos patogenéticos da DE. A detecção precoce da disfunção endotelial tem valor prognóstico para o desenvolvimento de complicações vasculares e pode ser importante em estratégias de prevenção primária de eventos cardiovasculares no diabetes tipo 1.Vascular complications are the main cause of mortality and morbidity in diabetes. Mechanisms involved in the development of micro and macrovascular disease are complex and partially understood, but invariably begin as a dysfunctional endothelium. Nitric oxide is an important regulator of endothelial function and the impairment of its activity is determinant of the endothelial dysfunction. In type 1 diabetes, many factors like acute, chronic and postprandial hyperglycemia, as well as the duration of diabetes or autonomic neuropathy and microalbuminuria are associated to endothelial dysfunction. Oxidative stress, polyol pathway activation, protein kinase C activation and the presence of advanced glycation end-products are potential mechanisms involved in the development of endothelial dysfunction. Early detection of endothelial dysfunction has prognostic value for the development of vascular complications and may be important in strategies for primary prevention of cardiovascular endpoints in type 1 diabetes

Endothelial dysfunction in type 1 diabetes

As complicações vasculares são a maior causa de morbimortalidade em pacientes com diabetes. Os mecanismos envolvidos no desenvolvimento das doenças micro e macrovasculares são complexos e parcialmente compreendidos, mas se iniciam invariavelmente por um endotélio que se torna disfuncionado. O óxido nítrico é um importante regulador da função endotelial e o comprometimento da sua atividade é fator determinante para a disfunção endotelial (DE). No diabetes tipo 1, diversos fatores, como a hiperglicemia aguda, mau controle glicêmico crônico, tempo de diagnóstico e presença de neuropatia autonômica ou microalbuminúria estão associados à DE. Tanto o estresse oxidativo, como a ativação da via dos polóis, via da proteína quinase C e formação dos produtos avançados de glicação não-enzimática são potenciais mecanismos patogenéticos da DE. A detecção precoce da disfunção endotelial tem valor prognóstico para o desenvolvimento de complicações vasculares e pode ser importante em estratégias de prevenção primária de eventos cardiovasculares no diabetes tipo 1.Vascular complications are the main cause of mortality and morbidity in diabetes. Mechanisms involved in the development of micro and macrovascular disease are complex and partially understood, but invariably begin as a dysfunctional endothelium. Nitric oxide is an important regulator of endothelial function and the impairment of its activity is determinant of the endothelial dysfunction. In type 1 diabetes, many factors like acute, chronic and postprandial hyperglycemia, as well as the duration of diabetes or autonomic neuropathy and microalbuminuria are associated to endothelial dysfunction. Oxidative stress, polyol pathway activation, protein kinase C activation and the presence of advanced glycation end-products are potential mechanisms involved in the development of endothelial dysfunction. Early detection of endothelial dysfunction has prognostic value for the development of vascular complications and may be important in strategies for primary prevention of cardiovascular endpoints in type 1 diabetes

Endothelial dysfunction as a predictor of cardiovascular disease in type 1 diabetes

Macro and microvascular disease are the main cause of morbi-mortality in type 1 diabetes (T1DM). Although there is a clear association between endothelial dysfunction and atherosclerosis in type 2 diabetes, a cause-effect relationship is less clear in T1DM. Although endothelial dysfunction (ED) precedes atherosclerosis, it is not clear weather, in recent onset T1DM, it may progress to clinical macrovascular disease. Moreover, endothelial dysfunction may either be reversed spontaneously or in response to intensive glycemic control, long-term exercise training and use of statins. Acute, long-term and post-prandial hyperglycemia as well as duration of diabetes and microalbuminuria are all conditions associated with ED in T1DM. The pathogenesis of endothelial dysfunction is closely related to oxidative-stress. NAD(P)H oxidase over activity induces excessive superoxide production inside the mitochondrial oxidative chain of endothelial cells, thus reducing nitric oxide bioavailability and resulting in peroxynitrite formation, a potent oxidant agent. Moreover, oxidative stress also uncouples endothelial nitric oxide synthase, which becomes dysfunctional, inducing formation of superoxide. Other important mechanisms are the activation of both the polyol and protein kinase C pathways as well as the presence of advanced glycation end-products. Future studies are needed to evaluate the potential clinical applicability of endothelial dysfunction as a marker for early vascular complications in T1DM