Un approccio basato sui processi puntuali per studiare la disregolazione degli ormoni neuroendocrini nell’asse ipotalamo-ipofisi-surrene

Abstract

La fibromialgia (FMS), l’encefalomielite mialgica/sindrome da fatica cronica (ME/CFS) e l’obesità sono condizioni croniche associate a una disregolazione dell’asse ipotalamo–ipofisi–surrene (HPA). Le analisi convenzionali basate su valori medi degli ormoni non riescono a cogliere la struttura temporale della secrezione ormonale. In questo studio, i dati di ACTH e cortisolo provenienti da pazienti con FMS, ME/CFS o entrambe, da controlli sani e da donne in premenopausa con obesità trattate con bromocriptina sono stati analizzati mediante un approccio di stima dello stato latente. In primo luogo, la secrezione ormonale è stata modellata come un’attività pulsatile, adattando distribuzioni statistiche agli intervalli interpulsativi e alle ampiezze dei picchi. I risultati hanno mostrato che gli intervalli interpulsativi seguono principalmente un comportamento lognormale, mentre le ampiezze sono descritte al meglio da distribuzioni lognormali o gamma. Tra i gruppi, le differenze riguardano soprattutto il timing dei picchi piuttosto che la loro ampiezza. La bromocriptina ha reso più regolare il timing dei picchi nell’obesità, mentre alterazioni significative degli intervalli sono state osservate nei pazienti con FMS e FMS + ME/CFS, ma non nella ME/CFS isolata. In secondo luogo, utilizzando gli eventi secretori ricostruiti e la deconvoluzione congiunta di ACTH e cortisolo, è stato applicato uno stimatore di stato per inferire uno stato energetico latente. Questa analisi ha evidenziato un’alterata regolazione giornaliera dell’asse HPA nelle condizioni correlate alla FMS, in particolare nelle ore mattutine e notturne, mentre nel caso dell’obesità il trattamento è stato associato a una riduzione dell’attivazione mattutina dell’asse HPA. Nel complesso, lo studio evidenzia l’importanza della dinamica temporale degli ormoni e della modellazione a stato latente, fornendo un framework computazionale unificato per comprendere meglio la disregolazione dell’asse HPA.

Fibromyalgia syndrome (FMS), Myalgic Encephalomyelitis/Chronic Fatigue Syndrome (ME/CFS), and obesity are chronic conditions linked to dysregulation of the hypothalamic–pituitary–adrenal (HPA) axis. Conventional analyses based on average hormone levels fail to capture the temporal structure of hormone secretion. In this study, plasma ACTH and cortisol data from patients with FMS, ME/CFS, or both, healthy controls, and premenopausal women with obesity treated with bromocriptine were analyzed using a state-space framework. First, hormone secretion was modeled as pulsatile activity, with statistical distributions fitted to interpulse intervals and amplitudes. Results showed that interpulse intervals followed mainly lognormal-like behavior, while amplitudes were best described by lognormal or gamma distributions. Across groups, differences were primarily in pulse timing rather than amplitude. Bromocriptine regularized pulse timing in obesity, while significant alterations in interval statistics were observed in FMS and FMS + ME/CFS, but not in ME/CFS alone. Second, using reconstructed secretory events and concurrent deconvolution of ACTH and cortisol, a state estimator was applied to infer a latent energy state. This analysis revealed altered daily HPA regulation in FMS-related conditions, particularly in morning and nighttime activity, while obesity treatment was associated with reduced morning HPA activation. Overall, the study highlights the importance of temporal hormone dynamics and latent-state modeling, providing a unified computational framework to better understand HPA axis dysregulation.