EVALUACIÓN Y COMPARACIÓN DE LA SENSIBILIDAD INSULÍNICA POR DOS MODELOS MATEMÁTICOS: HOMEOSTASIS MODEL ASSESSMENT (HOMA) Y QUANTITATIVE INSULIN-SENSITIVITY CHECK INDEX (QUICKI)

O Obregón¹, J Castro² y M Lares³.

¹ Coordinador de Docencia e Investigación del Instituto Venezolano de los Seguros de Sociales. Director y Fundador del Postgrado de Endocrinología del Hospital Militar «Dr. Carlos Arvelo» avalado por la UCV. Presidente de la ILIB Venezuela. Vice-Presidente del Colegio Venezolano de Endotelio.-

²Biólogo del Laboratorio de Investigaciones de Endocrinología y Enfermedades Metabólicas del Hospital Militar «Dr. Carlos Arvelo» y Prof. Post-grado de Endocrinología.- ³Biólogo del Laboratorio de Investigaciones de Endocrinología y Enfermedades Metabólicas del Hospital Militar «Dr. Carlos Arvelo» y Prof. Post-grado de Endocrinología y de la Escuela de Nutrición y Dietética. Facultad de Medicina. UCV.E-mail: oswaldobregon@hotmail.com

    RESUMEN: En los diabéticos la aterosclerosis ocurre más temprano y con mayor severidad, por lo que la evaluación de los parámetros que puedan interactuar en este proceso, son de importancia. Muchos han sido los métodos empleados para valorar la resistencia a la insulina, como el del Clamp Euglicémico-Hiperinsulinémico, sin embargo es un método poco practico y costoso para estudios poblacionales, por lo que se han desarrollado nuevas alternativas para su estimación, a través de modelos matemáticos como el Homeostasis Model Assessment (HOMA) y el Quantitative Insulin-Sensitivity Check Index (QUICKI). El presente trabajo fue conducido con la finalidad de establecer valores de referencia para resistencia a la insulina mediante HOMA y QUICKI, en dos poblaciones, una sana (n=30) y una con diabetes (n=25). Se encontró que estos índices están significativamente más elevados en los pacientes diabéticos, y permiten evaluar de forma rápida y sencilla la resistencia a la insulina en estudios poblacionales.

Palabras Clave: Diabetes, Resistencia a la insulina, Modelos matemáticos.

    ABSTRACT: Atherosclerosis process in diabetic patients occurs early and with severity, and for this reason is important to evalute those parameters, that could interact in this process. Many methods have been used to evalute the insulin resistance, such as; the Clamp Euglicémico-Hiperinsulinémico. However, it is not a practical and cheap method for population studies. Then, it has been developments new alternative methods for their estimation, using mathematical models such as; Homeostasis Model Assessment (HOMA) and Quantitative Insulin-Sensitivity Check Index (QUICKI). This research was lead in order to establish reference values of insulin resistance of HOMA and QUICKI, in two populations. First one, with normal population (n=30) between 25-30 years old and the second was a diabetic patients population (n=25) between 25-50 years old. These indexes (HOMA and QUICKI) are significantly high in the diabetic patients, and they allow to evaluate simple and quikly the resistance to the insulin in population studies.

Key Words: Diabetes, Insulin resistance, Mathematical models.

Fecha de Recepción: 01/12/2003 Fecha de Aprobación:13/04/2004

    La diabetes mellitus es uno de los factores de riesgo más importantes que afectan actualmente a nivel mundial, ya que es un desorden endocrino común caracterizado por la disminución en la sensibilidad de los tejidos periféricos a la acción de la insulina y/o defectos en la secreción de la misma, lo que trae como consecuencia trastornos en el metabolismo de los carbohidratos, lípidos y proteínas provocando finalmente alteración directa o indirecta de los diversos aparatos o sistemas del organismo. Es sabido que la aterosclerosis ocurre en los pacientes diabéticos, más temprano que tarde, con un grado alto de severidad y con más frecuencia que en los pacientes no diabéticos, por lo tanto la evaluación de todos los parámetros que puedan interactuar en el proceso aterosclerótico son de suma importancia^(1-3).

    Muchos han sido los métodos utilizados para valorar la resistencia a la insulina, tales como: el «gold standard» la prueba del «Clamp» Euglicémico-Hiperinsulinémico, el modelo mínimo (MinMod), el test de tolerancia a la insulina, el GIGMA (Continuos Infusión of Glucose with model Assessment) entre otros, sin embargo a pesar que el «Clamp» es un método validado, su implementación es difícil en estudios de poblacionales debido a que su realización implica el uso de equipos complejos, toma de múltiples muestras sanguíneas y una cantidad de tiempo apreciable así como el monitoreo del paciente lo cual resulta muy costoso y poco practico de implementar, lo cual a ha dado el impulso para el desarrollo de nuevas técnicas para la estimación de la sensibilidad insulinica a través de modelos matemáticos^(4-5).

    El Modelo de Determinación de Homeostasis HOMA (homeostasis model assessment), es un modelo basado en datos fisiológicos obtenidos de experimentos y formulaciones matemáticas que describen las relaciones entre la glucosa y la insulina en ayuna⁽⁶⁾. Este modelo ha sido comparado y validado con el método del clamp y con la prueba de tolerancia a la insulina entre otros, y entre sus ventajas se encuentran el de ser de simple aplicación, económico y no invasivo, lo que constituye una gran ventaja^(7-10). Recientemente otro modelo matemático denominado índice cuantitativo de comprobación de la sensibilidad a la insulina o QUICKI (Quantitative Insulin-sensitivity Check Index), provee de una estimación sólida y reproducible de la sensibilidad a la insulina que permite una correlación lineal con el método patrón oro y presenta una variabilidad y poder de discriminación similar al clamp⁽¹¹⁾.

    El Presente trabajo fue conducido con la finalidad de establecer los valores referenciales para nuestro laboratorio de los índices HOMA y QUICKI en una población normal y una población diabética, a fin de poder establecer los criterios para la evaluación de la insulino resistencia de los pacientes que acuden a nuestro servicio, comparar ambos modelos matemáticos y su poder de discriminación.

    Este estudio fue realizado en una población sana, normotensa y normoglicemica entre 25-30 años (n=30), y una población diabética: entre 25-50 años (n=25) sexo femenino y masculino, pacientes de la consulta del Servicio de Endocrinología y Enfermedades Metabólicas del Hospital Militar «Dr. Carlos Arvelo», no fumadores y sin tratamiento previo de antioxidante. Dichos individuos fueron escogidos al azar de un universo representado por todos los pacientes diabéticos que acuden a dicho centro en un período de 6 meses. La condición de diabetes fue definida mediante los criterios de la American Diabetes Association (ADA) para la clasificación y diagnostico de la diabetes⁽¹²⁾. El promedio de evolución de la diabetes en este grupo de pacientes fue de 6 a 11 años, y la terapia era de Hipoglicemiantes orales.

    Para la evaluación de la insulino resistencia, en ambas poblaciones se extrajo 10 ml de sangre periférica en ayunas de 14 horas, (en tubos vacutainer con EDTA 0,15 p/v) y fueron centrifugados a 3.000g por 20 min. A los sujetos sanos se les determinaron como criterio de inclusión los siguientes parámetros de laboratorio: Glicemia (70- 120 mg/dl), colesterol total (hasta 200 mg/dl), triglicéridos (menor 170 mg/dl), HDL colesterol (50-80 mg/dl), LDL colesterol (66-166 mg/dl), ácido úrico (2.5-7.7 mg/dl), creatinina (0.4-1.4 mg/dl), empleando métodos enzimáticos-colorimétricos (Roche Diagnostico), Insulina (3-17mU/mL) por el método de electroquimioluminiscencia ECLIA (Roche Diagnostico). Ags HB (neg.), HCV (neg.), HBc (neg.), HIV (neg.), VRDL (neg.) y CHAG (neg.). Además de peso, talla, PA, IMC, antecedentes familiares, antecedentes personales los cuales se le realizaron a ambos grupos.

Para la estimación de la sensibilidad insulínica, por el modelo HOMA, se empleo la siguiente fórmula⁽⁶⁾:

Para la estimación de la sensibilidad insulínica, por el modelo QUICKI se realizó empleando la siguiente fórmula⁽¹¹⁾:

QUICKI = 1/[log(insulina ayuna) + log(glucosa ayuna)]

    A los valores de insulino resistencia realizados a las muestras de pacientes diabéticos se les calculó el valor promedio y desviación estándar y se comparó con la media obtenida para las muestras de suero normal. La prueba estadística utilizada fue la t de Student.

    En la Tabla 1, se muestran los valores (promedios) en ayunas de glicemia, insulina y de la insulino resistencia determinadas en el laboratorio para las poblaciones sanas y la población diabética las cuales presentaron diferencias significativas entre estos dos grupos (p < 0,01).

    Los valores de glicemia obtenidos en ayunas para la población diabéticas fueron mayores que los de la población normal, aunque ambas poblaciones no presentaron diferencias significativas.

    Sin embargo, los valores de insulina en ayunas y de sensibilidad a la insulina determinado por HOMA y QUICKI, están significativamente más elevado en pacientes diabéticos, con respecto a la población control. De los resultados anteriores, se puede establecer que los valores de HOMA para la población sana estudiada, van de 0,94 hasta 2,52, mientras que en la población diabética estos valores van de 2,91 hasta 12,86. El índice QUICKI para la población sana va de 0,67 hasta 0,74, mientras que para el grupo de diabéticos los valores son de 0,41 a 0,52. El índice HOMA, presento un intervalo de variación dentro de cada una de las poblaciones mucho más amplio que el observado para los valores de QUICKI, donde se observa una menor variación entre pacientes de una misma población.

    Los resultados obtenidos en este trabajo, concuerdan con otros estudios de insulino resistencia realizados en poblaciones diabéticas^(13-16), con lo cual los índices de sensibilidad a la insulina responde al deseo general de contar con una prueba confiable de fácil realización, no costosa e incómoda, para el estudio en el área diabetológica. Con la aplicación de una formula matemática sencilla, podemos evaluar la evolución de un paciente diabético, desde un punto de vista objetivo, si requiere o no el uso de insulina, sensibilizantes tisulares, incremento de la actividad física e incluso, la evaluación del impacto de las diferentes modalidades terapéuticas en el curso de la diabetes.

    Los modelos matemáticos para la evaluación de la sensibilidad a la insulina, presentan la ventaja de ser métodos que permiten los estudios poblacionales de la insulinoresistencia, ya que, con datos de fácil obtención, como la glicemia e insulinemia en ayuna, podemos recopilar información valiosa sobre el momento en el cual un paciente diabético, se encuentra dentro de la evolución natural de su enfermedad, y no solo puede ser aplicado a pacientes diabéticos sino a obesos y a cualquier otra patología en la cual esté comprometido el metabolismo de la glucosa o la insulina, así como también predecir la evolución de estos pacientes hacia la diabetes⁽¹⁴⁾.

    Estos índices de resistencia a la insulina, han demostrados un alto poder de discriminación, ya que se observaron diferencias significativas entre la población sana y la diabética. El índice QUICKI, presento una menor variación dentro de las poblaciones, sin embargo ambos índices permitieron diferenciar ambas poblaciones de manera precisa. Los modelos HOMA y QUICKI, han sido evaluados y validados en diferentes estudios poblacionales, sin embargo la comparación entre estos estudios se ha limitada debido a que las pruebas de insulinas no se encuentran estandarizadas en los distintos laboratorios. El índice HOMA, puede presentar ciertas limitaciones, en individuos con un deterioro de la función de las células b, o con una marcada hiperglicemia, en los cuales este es menos preciso⁽¹⁵⁾. Sin embargo se ha resuelto con la aplicación del logaritmo al índice HOMA, o con el cálculo del índice QUICKI. Sin embargo en el manejo y seguimiento de pacientes diabéticos en nuestro laboratorio el índice HOMA ha presentado excelentes resultados, empleándose en la evaluación rutinaria de los pacientes que asisten a nuestro Servicio, por ser una formula matemática de fácil aplicación.

    La evaluación por modelos matemáticos de la sensibilidad a la insulina representan una alternativa, no invasiva, rápida, de bajo costo, y altamente confiable para determinar la resistencia a la insulina, permitiendo su aplicación de manera precisa, en la investigación clínica y estudios epidemiológicos a gran escala.

1. Obregón O. Hipertrigliceridemia, Lipemia-Post-Prandial. Lp(a). Conceptos Actuales en Aterotrombosis. 1998; 1: 10-14.        [ Links ]

2. Groop LC, Widen E, Ferrannini E. Insulin resistance and insulin deficiency in the pathogenesis of Type 2 (non-insulin-dependent) diabetes mellitus: errors of metabolism or of methods. Diabetología 1993; 36: 1326–1331.        [ Links ]

3. Reaven GM. Role of insulin resistance in human disease. Diabetes 1988; 37: 1595-1607.        [ Links ]

4. Saad MF, Anderson RL, Laws A, Watanabe RM, Kades WW, Chen YD. A comparison between the Minimal Model and the Glucose Clamp in the assessment of insulin sensitivity across the spectrum of glucose tolerance. Diabetes 1994; 43: 1114–1121.        [ Links ]

5. Hermans M, Coppack S, Levy J. Comparison of the efficiency of 4 in vivo insulin sensitivity test to discriminate between individuals over the range of glucose tolerance by assessment of their discriminant ratio (abstract) Diabetes 1995; 44(Suppl 1): 200A.        [ Links ]

6. Matthews DR, Hosker JP, Rudenski AS, et al. «Homeostasis model assessment: insulin resistance and B-cell function from fasting plasma glucose and insulin concentrations in man» Diabetología 1985; 28: 412-419.        [ Links ]

7. Levy J, Manley S, Sutton P, et al. «Beta-cell function assessed by the hyperglycaemic clamp: reproducibility compared with HOMA analysis from fasting values and factors influencing variability» (abstract) Diabetes 1995; 44(Suppl 1): 89.        [ Links ]

8. Avogaro A, Vicini P, Valerio A, Caumo A, Cobelli C. «The hot but not the cold minimal model allows precise assessment of insulin sensitivity in NIDDM subjects» Am. J. Physiol. 1996; 270: E532-E540.        [ Links ]

9. DeFronzo RA, Tobin JD, Andres R «Glucose clamp technique: a method for quantifying insulin secretion and resistance» Am. J. Physiol. 1979; 237: E214-E223.        [ Links ]

10. Galvin P, Ward G, Walters J, et al «A simple method for quantification of insulin sensitivity and insulin release from an intravenous glucose tolerance test» Diabetic Med. 1992; 9: 921-928.        [ Links ]

11. Katz A, Nambi SS, Mather K et al. Quantitative insulin sensitivity check index: a simple, accurate method for assessing insulin sensitivity in humans. J Clin Endocrinol Metab 2000; 85: 2402–10.        [ Links ]

12. Polonsky KS, Sturis J, Bell GI. Non-insulin-dependent diabetes mellitus a genetically programmed failure of the beta cell to compensate for insulin resistance. N Eng J Med 1996; 334:777-83.        [ Links ]

13. González S, Roberto, Arranz C. María y Perich A. Pedro. Trastornos de la sensibilidad a la insulina y de la tolerancia a la glucosa en la diabetes inicial. Rev Cubana Endocrinol 2000; 11(2): 69-77.        [ Links ]

14. Bermúdez V, Cano C, Medina M, Bermúdez F, Lemus M, Núnez P Seyfi H y Rojas J. Homeostasis model assessment (HOMA) en pacientes diabéticos tipo 2. Med. Inter. (Caracas) 2000; 16(3):163-168.        [ Links ]

15. Radziuk J. Insulin sensitivity and its measurement: structural commonalities among the methods. J Clin Endocrinol Metab 2000; 85: 4426–33.        [ Links ]

16. Albareda M, Rodriguez Espinosa J, Murugo M. Assessment of insulin sensitivity and beta-cell function from measurements in the fasting state and during an oral glucose tolerance test. Diabetología 2000; 43: 1507-11.        [ Links ] ]]> 1 1998 1 10-14 2 1993 36 1326-1331 3 1988 37 1595-1607 4 1994 43 1114-1121 5 1995 44 ^s1 ^s1 1 200A 6. 1985 28 412-419 7 1995 44 ^s1 ^s1 1 89 8 1996 270 E532-E540 9 1979 237 E214-E223 10 1992 9 921-928 11 12 1996 334 777-83 13 2000 11 2 2 69-77 14 2000 16 3 3 163-168 15 2000 85 4426-33 16 2000 43 1507-11