Le stime dell'Organizzazione Mondiale della Sanità indicano che nella popolazione mondiale oltre un miliardo di adulti è in sovrappeso (WHO, 1999); di essi, circa 300 milioni sono francamente obesi, con un aumento costante della prevalenza dell'obesità negli ultimi due decenni (WHO, 1999).Sulla base del BMI, il National Center for Health Statistics (NCHS) stima che negli Stati Uniti vi sia una prevalenza di sovrappeso ed obesità pari al 65.2% degli adulti, con un 4.9% di soggetti gravemente obesi (BMI > 40.0) (NCHS, 2004).Gli stessi dati rivelano una preoccupante tendenza all'incremento della prevalenza di sovrappeso ed obesità tra la popolazione nel corso degli anni; la percentuale di soggetti affetta da questa patologia è infatti cresciuta dal 47. 4% nel periodo 19764% nel periodo -19804% nel periodo al 56% nel periodo 19884% nel periodo -19944% nel periodo ed al 65.2% nel periodo 19994% nel periodo -20024% nel periodo (NCHS, 2004.Negli stessi intervalli di tempo, la crescita dell'obesità è stata particolarmente marcata, passando dal 15.1% della seconda metà degli anni '70 al 31.1% del periodo 1999-2002: tale crescita ha interessato trasversalmente tutta la popolazione statunitense, senza sostanziali differenze legate a sesso, età, gruppo etnico di appartenenza o livello di istruzione (NCHS, 2004).L'epidemia non ha risparmiato bambini ed adolescenti: tra i 6 e gli 11 anni la prevalenza del sovrappeso è cresciuta in 25 anni dal 6.5% al 15.8%; tra i 12 e i 19 anni, nello stesso periodo, è cresciuta dal 5.0% al 16.1% (NCHS, 2004).Questi dati hanno un impatto negativo sullo stato di salute della popolazione: numerosi studi hanno posto in relazione l'eccessivo contenuto di grasso corporeo con un incremento della morbidità e della mortalità (Kopelman 2000, Wolk 2002, Grundy 2002, Murphy 2006. All'obesità infatti sono associate malattie cardiovascolari, soprattutto su base ischemica ed ipertensiva, patologie metaboliche quali diabete mellito, dislipidemia e sindrome metabolica, e patologie coinvolgenti altri organi ed apparati quali litiasi biliare, osteoartrosi, sleep apnea e neoplasie (Wilson et al., 2002).Il rischio di sviluppare queste condizioni morbose è positivamente correlato con i valori di BMI (Wolk et al., 2002) e -come sarà esposto nei prossimi capitoli concernenti la patologia cardiovascolare e metabolica-il rischio correla positivamente con il parametro che valuta con maggiore accuratezza la quantità di grasso addominale, ovvero la misura della circonferenza addominale.Nello studio di Framingham, è stata evidenziata una riduzione dell'aspettativa di vita pari a 6-7 anni per gli adulti in sovrappeso all'età di 40 anni (Peeters et al.,2003). Più difficile è stabile il numero di morti per anno per condizioni morbose legate all'obesità: secondo indagini recenti, negli Stati Uniti esso sembra essere compreso tra 110.000 e 400.000 soggetti (NCHS, 2004).Il problema dell'obesità ha conseguenze negative anche in ambito psico-sociale, essendo in grado di contribuire ad un'incrementata prevalenza di ansia, depressione, discriminazione nel mondo scolastico e del lavoro (Kottke et al., 2003).I costi di sanità pubblica imposti dall'obesità e dalle condizioni morbose ad essa legate sono tra le principali voci di spesa dei sistemi sanitari dei Paesi occidentali. Negli Stati Uniti è stimata una cifra annua compresa tra i 92 e i 117 miliardi di dollari, pari al 5.7-9.1% della spesa sanitaria complessiva (Kottke et al., 2003).Per quanto riguarda i dati italiani ("Progetto Cuore"-Istituto Superiore di Sanità) emerge una preoccupante prevalenza dell'obesità anche nel nostro Paese, seppur in minor misura rispetto agli Stati Uniti.In media in Italia il 18% degli uomini e il 22% delle donne è obeso (BMI > 30); il valore medio di BMI nella popolazione italiana è pari a 27 Kg/m 2 per gli uomini e a 26 Kg/m 2 per le donne; la circonferenza della vita media è pari a 95 cm per gli uomini e 85 cm per le donne; la circonferenza fianchi media è di 101 cm per gli uomini e per le donne.Entrando nei dettagli delle diverse aree geografiche, si può osservare che nel Nord Est il 19% degli uomini e il 18% delle donne è obeso (BMI > 30), il 52% degli uomini e il 35% delle donne è in sovrappeso (BMI compreso tra 25 e 29.9). Il BMI medio in questa area è 27 Kg/m 2 per gli uomini e 26 Kg/m 2 per le donne. Il valore medio del rapporto fra la circonferenza vita e fianchi è di 0,95 per gli uomini e 0,84 per le donne.Nel Nord Ovest il 15% degli uomini e il 16% delle donne è obeso, il 45% degli uomini e il 29% delle donne è in sovrappeso. Il BMI medio è 26 Kg/m 2 per gli uomini e 25 Kg/m 2 per le donne. Il valore medio del rapporto fra la circonferenza vita e fianchi è di 0,93 per gli uomini e 0,83 per le donne.Nel Centro Italia il 16% degli uomini e il 19% delle donne è obeso, il 50% degli uomini e il 37% delle donne è in sovrappeso. Il BMI medio è 27 Kg/m 2 per gli uomini e 26 Kg/m 2 per le donne. Il valore medio del rapporto fra la circonferenza vita e fianchi è di 0,94 per gli uomini e 0,84 per le donne.Nel Sud e nelle isole il 19% degli uomini e il 31% delle donne è obeso, il 52% degli uomini e il 36% delle donne è in sovrappeso. Il BMI medio è 27 Kg/m 2 per gli uomini e 28 Kg/m 2 per le donne. Il valore medio del rapporto fra la circonferenza vita e fianchi è di 0,94 per gli uomini e 0,85 per le donne.Nel prossimo capitolo considereremo come l'obesità, nel corso degli ultimi anni, ha suscitato un interesse crescente grazie alla comprensione dei legami esistenti tra l'eccesso ponderale e la condizione clinica di alterato metabolismo definita come Sindrome Metabolica; in particolare, sarà posta l'attenzione sul ruolo centrale attribuito all'obesità nella definizione e nella diagnosi di tale condizione. La prima correlazione tra obesità ed alterazioni metaboliche risale al 1967, quando dall'osservazione clinica dell'elevata frequenza di associazione di iperlipidemia, diabete mellito ed obesità di medio grado negli stessi soggetti, venne pionieristicamente descritta da un gruppo di studio italiano la "Sindrome Plurimetabolica" (Avogaro et al., 1967).Negli anni '80 è stata elaborata una definizione nata dalla ricerca metabolica in vivo: il gruppo statunitense di Gerald Reaven determinò l'insulino-resistenza mediante sofisticate tecniche atte a misurare in vivo le alterazioni della utilizzazione insulino-mediata del glucosio, osservando che i soggetti più insulino-resistenti erano altresì caratterizzati da iperinsulinemia compensatoria, ridotta tolleranza al glucosio, incremento della trigliceridemia, riduzione del colesterolo HDL ed ipertensione arteriosa. Reaven definì questa sindrome -che riconosceva nell'insulino-resistenza il suo minimo comune denominatore-"Sindrome dell'Insulino-Resistenza" o "Sindrome X" (Reaven, 1988).L'insulino-resistenza è una condizione in cui sono necessarie concentrazioni elevate di insulina perché l'ormone esplichi le sue fisiologiche azioni biologiche. Se a tale condizione consegue un'efficiente iperinsulinemia compensatoria, talune azioni biologiche dell'ormone sono preservate; se non vi è un compenso ad opera di un sufficiente incremento della insulino-secrezione, le azioni dell'ormone sono attenuate o addirittura perse (Reaven, 1988).Tale alterata condizione metabolica comporta -tra l'altro-una ridotta captazione di glucosio a livello del muscolo e del tessuto adiposo, una ridotta inibizione della produzione di glucosio a livello epatico, una ridotta inibizione della lipolisi nel tessuto adiposo.Queste alterazioni metaboliche provocano iperglicemia in presenza di inadeguata secrezione insulinica ed aumento delle concentrazioni plasmatiche di acidi grassi liberi (Reaven, 1988).Poiché i tests per misurare in vivo l'insulino-sensibilità sono di difficile e complessa esecuzione, si sono succeduti negli anni numerosi tentativi per identificare i soggetti insulino-resistenti con criteri diagnostici accessibili ed economici, soprattutto dopo la comprensione delle connessioni cliniche e patogenetiche tra alterato metabolismo glico-lipidico e patologia cardiovascolare.Numerosi studi epidemiologici hanno collegato la presenza di insulino-resistenza allo sviluppo delle complicanze cardiovascolari Despres 1998;Zavaroni et al., 1999;Pyorala et al.,2000), tanto chea livello clinico-numerose Società Scientifiche hanno proposto di identificare i soggetti insulino-resistenti per farli oggetto di particolari strategie terapeutiche volte a correggere l'insulino-resistenza stessa allo scopo di prevenire gli eventi cardiovascolari nella popolazione.(Nelle prime classificazioni viene impiegato come indicatore dell'insulino-resistenza l'insulinemia misurata a digiuno, partendo dal presupposto che -al di fuori della condizione diabetica-tanto più elevati sono i valori glicemici a digiuno tanto maggiore è l'insulinoresistenza.Tra il 1998 e il 1999 l'Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS) (Alberti et al., 1998)  Le principali critiche mosse alla definizione OMS della sindrome metabolica riguardavano la necessità di determinazione dell'insulino-resistenza attraverso il dosaggio dell'insulinemia, di scarsa attuabilità nella routine clinica.Nel 1999 l'European Group for the Study of Insulin Resistance (EGIR) ha elaborato nel 1999 una nuova definizione della Sindrome (Balkau et al., 1999), basata sui risultati di un ampio studio epidemiologico europeo in cui l'insulino-resistenza era stata misurata Examination Survey" del 1994 è stato osservato che il 24% dei soggetti adulti americani con età superiore ai 20 anni era portatore della Sindrome (Chen, 1994). Inoltre, in un lavoro che ha considerato nello stesso Survey i soggetti di età superiore a 50 anni, è stato osservato che la prevalenza della cardiopatia ischemica era dell'8.7%nei soggetti non diabetici senza Sindrome Metabolica, del 13.7% nei soggetti non diabetici con Sindrome Metabolica e del 19.2% nei soggetti con diabete e Sindrome Metabolica (Alexander et al., 2003).  Eckel, Zimmet et al., 2005).In conclusione, le definizioni dell'OMS e dell'EGIR sono più appropriate se si considera la Sindrome Metabolica come un insieme delle manifestazioni cliniche direttamente derivanti dall'insulinoresistenza, mentre le definizioni dell'ATP III e dell'IDF pongono maggiormente in risalto il ruolo dell'obesità viscerale, soprattutto in considerazione dell'aumentato rischio cardiovascolare (Alexander et al., 2003).  De Fronzo et al,1991;Reaven 1998;Trovati et al, 1998, Despres 1998, Trovati et al, 2002, Dandona, 2005, Anfossi et al, 2006.Come noto, l'insulina è un ormone proteico, in grado di legarsi a specifici recettori cellulari, presenti nella maggior parte delle cellule dell'organismo ed anche nelle cellule vascolari di cui in particolare si occupa questa Tesi di Laurea. Accennerò quindi dunque solo brevemente ai "classici" effetti metabolici dell'insulina.La prima azione insulinica ad essere riconosciuta concerne la regolazione del metabolismo glucidico, in quanto l'insulina incrementa da un lato l'utilizzazione di glucosio e la sintesi di glicogeno ed inibisce dall'altro la produzione epatica di glucosio. In condizioni di insulino-resistenza, si assiste ad un incremento compensatorio della sintesi insulinica: se esso non è sufficiente, compaiono le note alterazioni del metabolismo glucidico.L'insulina esplica inoltre importanti e complessi effetti sul metabolismo lipidico, da un lato riducendo la lipolisi per inibizione della lipasi ormono-sensibile del tessuto adiposo, e dall'altro favorendo la scissione dei trigliceridi e dei chilomicroni per stimolo della lipasi lipoproteica endoteliale, con conseguente uptake endoteliale degli acidi grassi liberi. La alterazione di questi processi in condizioni di insulino-resistenza porta ad un incremento degli acidi grassi liberi e dei trigliceridi in circolo, ed a una complessa modificazione dell'assetto liporoteico, con incremento delle VLDL, decremento delle HDL ed incremento delle LDL piccole e dense, facilmente ossidabili e notevolmente aterogene. L'insulino-resistenza è dunque caratterizzata dalla cosiddetta "dislipidemia aterogena" che tanta parte gioca nel rischio aterogeno legato all'insulino-resistenza stessa (Lamarche et al 1997;Adiels 2006).Sul versante proteico, l'insulina riduce la gluconeogenesi ed incrementa la sintesi proteica. Anche il metabolismo delle purine è condizionato dall'insulina, che incrementa la clearance dell'acido urico e ne riduce la formazione: non sorprende quindi che l'iperuricemia sia una condizione storicamente associata alla Sindrome Metabolica.Anche solo per le azioni metaboliche dell'insulina e per il loro attenuarsi negli stati di insulino-resistenza si giustificherebbe lo stretto legame della Sindrome Metabolica con la patologia cardiovascolare:infatti iperglicemia e dislipidemia aterogena sono importanti induttori di danno endoteliale, che è universalmente riconosciuto come il primo evento dell'aterosclerosi (Ross, 1986(Ross, e 1999.Ma l'insulina -anche indipendentemente dalle sue azioni metaboliche-esercita altresì molteplici effetti sulle cellule vascolari: ed in particolare sull'endotelio, sulle piastrine, sulle cellule muscolari lisce vascolari e sulle cellule dell'infiammazione (De Fronzo et al, 1991;Reaven 1998;Trovati et al, 1998, Despres 1998, Trovati et al, 2002, Dandona, 2005, Anfossi et al, 2006.Gli effetti anti-aterogeni dell'insulina -che sono in larga parte mediati dalla sua capacità di incrementare la sintesi di ossido nitrico (NO) mediante una specifica fosforilazione attivante della sua sintetasi costitutiva endoteliale (eNOS)-sono mediati dalla via del segnale insulinico della fosfatidil-inositolo-3 chinasi /AKT (PI3-K/Akt), mentre gli effetti pro-aterogeni dell'ormone (effetto proliferante sulle cellule muscolari lisce vascolari, sintesi di PAI-1 e di endotelina) sono principalmente mediati dalla via del segnale insulinico della MAPK (Wang et al, 2004).I principali effetti "vascolari" anti-aterogeni ed antiipertensivizzanti dell'insulina comportano (De Fronzo et al, 1991;Reaven 1998;Trovati et al, 1998, Despres 1998, Trovati et al, 2002, Dandona, 2005, Anfossi et al, 2006:  la vasodilatazione, attraverso un'aumentata espressione ed attivazione della eNOS e quindi un incrementato rilascio di NO; l'inibizione dell'aggregazione piastrinica, attraverso un aumento di NO sia da parte dell'endotelio sia da parte delle piastrine; l'azione anti-trombotica, attraverso un decremento della sintesi di fattore tissutale (TF); l'azione di stabilizzazione delle placche ateromasiche, attraverso una riduzione della metallo-proteinasi MMP-9; la soppressione di fattori di trascrizione di geni proinfiammatori -quali il Nuclear Factor-kB (NF-kB), Egr-1, Activating Protein-1 (AP-1)-e dei geni da essi regolati, che mediano la flogosi attraverso la sintesi di citochine, tra le quali giocano un ruolo fondamentale l' Interleuchina-6 (IL-6) ed il "Tumor Necrosis Factor alpha" (TNF-) la ridotta produzione di specie reattive dell'ossigeno (ROS); la riduzione delle concentrazioni plasmatiche delle molecole di adesione ICAM-1 e VCAM, della proteina C reattiva e della proteina chemiotattica dei monociti (MCP-1); l'azione anti-apoptotica sui miocardiociti e su altri tipi cellulari.In condizioni di insulino-resistenza, tutti questi effetti sono ridotti o del tutto assenti.La mancata soppressione di fattori di trascrizione proinfiammatori ed il conseguente incremento delle citochine, l'iperaggregabilità piastrinica, lo stato pro-trombotico, l'incremento dello stress ossidativo, la vasocostrizione dipendente dalla ridotta sintesi e biodisponibilità di NO, sono tutte condizioni che contribuiscono alla genesi della cosiddetta "disfunzione endoteliale", che è la prima alterazione del processo aterogenico (Ross, 1986(Ross, e 1999.Talune alterazioni precedentemente elencate caratterizzanti gli stati di insulino-resistenza -ed in particolare l'incremento degli acidi grassi liberi e della citochina TNF-α-attivano un circolo vizioso, in grado di interferire con la trasduzione del segnale insulinico, soprattutto mediante la fosforilazione in serina dell'Insulin Receptor Substrate-1 (IRS-1) che inibisce la fosforilazione in tirosina indotta dall'insulina. Poiché dalla attivazione di IRS-1 dipende la via del segnale insulinico di PI3-K/Akt, che è coinvolta sia nella traslocazione dei GLUT-4 (e quindi nella utilizzazione del glucosio) sia nella sintesi di NO, è evidente che l'incremento delle citochine amplifica ulteriormente gli effetti sia metabolici sia vascolari dell'insulino-resistenza (Dandona 2005, Draznin 2006).Nell'ambito dei rapporti tra obesità viscerale, insulinoresistenza e danno cardiovascolare, deve essere ricordata la stretta associazione tra obesità viscerale ed ipertensione arteriosa, che si esplica attraverso: i) una ridotta sintesi e biodisponibilità di ossido nitrico, quest'ultima legata alla inattivazione dell'NO da parte dei ROS ed all'incremento di un inibitore fisiologico della sintesi di NO, la dimetilarginina asimmetrica (ADMA) (Lin et al., 2002); ii) un aumentato tono simpatico (Esler et al., 2001); iii) una maggior espressione di angiotensinogeno da parte del tessuto adiposo, con attivazione del sistema renina-angiotensina-aldosterone (Giacchetti et al., 2000).Occorre inoltre ricordare che l'insulina esplica altresì effetti cardiovascolari potenzialmente pro-aterogeni, quali l'incremento della proliferazione delle Cellule Muscolari Lisce Vascolari, la sintesi del PAI-1 -da cui dipende una ridotta fibrinolisi-e la produzione di Endotelina-1, ormone fortemente implicato nella patogenesi dell'ipertensione arteriosa e dell'aterosclerosi (De Fronzo et al, 1991;Reaven 1998;Trovati et al, 1998, Despres 1998, Trovati et al, 2002, Dandona, 2005, Anfossi et al, 2006.  (Hotamisligil, 2003).Figura II: Modificazioni in senso pro-infiammatorio indotte dall'obesità e sviluppo di insulino-resistenza (Wellen E. Hotamisligil, JCI 2003) L'esaltata risposta infiammatoria che caratterizza i soggetti obesi sembra essere determinata principalmente dall'accumulo di tessuto adiposo che costituisce il fattore caratterizzante l'obesità stessa (Hirosumi, 2002).Il tessuto adiposo -considerato per molti anni un accumulo inerte di energia sotto forma di trigliceridi-è stato recentemente individuato come uno dei tessuti più attivi dell'organismo, in grado di produrre ormoni e citochine infiammatorie ( Trayhurn et al., 2004 ).Particolarmente attivo a questo proposito è risultato il grasso viscerale, il cui accumulo -come già si è detto-determina il quadro della cosiddetta "obesità centrale" o "obesità viscerale", un tempo definita "obesità di tipo androide", mentre meno attivo metabolicamente risulta essere il tessuto adiposo sottocutaneo (Wajchenber, 2000;Godsland et al., 2005). Non stupisce quindi che nella classificazione della Sindrome Metabolica secondo l'NCEP/ATP III si faccia riferimento alla circonferenza vita e non all'indice di massa corporea (NCEP/ATP III, 2001).Come già evidenziato nel precedente capitolo, le citochine infiammatorie sono in grado da un lato di inibire il segnale insulinico determinando insulino-resistenza (Arkan et al., 2005) e dall'altro di innescare il processo aterosclerotico (Ross, 1999): l'infiammazione cronica osservabile nei soggetti obesi (Hotamisligil et al., 2003) potrebbe pertanto rappresentare un fattore patogenetico comune ("common soil") all'insulino-resistenza ed alla aterosclerosi (Pickup et al., 1998). l'ipernutrizione, condizione comune nei soggetti obesi, determina una ipersecrezione di citochine responsabili dell'insorgenza dell'insulinoresistenza e del diabete di tipo 2 in soggetti geneticamente predisposti (Figura III) (Festa et al., 2000;Dandona et al., 2004).LLo studio IRAS (The Insulin Resistance Atherosclerosis Study) condotto da Festa e collaboratori negli Stati Uniti (Festa et al., 2000) ha ben documentato come le componenti della Sindrome dell'Insulino-Resistenza (dislipidemia, disglicemia, obesità addominale, ridotta sensibilità all'insulina, ipertensione arteriosa) siano correlate ai marcatori dell'infiammazione.