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Archivio digitale delle tesi discusse presso l'Università di Pisa

Tesi etd-02152012-132209


Tipo di tesi
Tesi di laurea magistrale
Autore
GIACOPELLI, DANIELA
URN
etd-02152012-132209
Titolo
STUDIO SPERIMENTALE SUI RAPPORTI TRA DISFUNZIONE ENDOTELIALE E INSULINO-RESISTENZA: BASI GENETICHE E MECCANISMI MOLECOLARI
Dipartimento
SCIENZE MATEMATICHE, FISICHE E NATURALI
Corso di studi
BIOLOGIA APPLICATA ALLA BIOMEDICINA
Relatori
relatore Dott. Vecoli, Cecilia
relatore Beffy, Pascale
Parole chiave
  • NOS
  • ERK
  • Akt
  • insulino-resistenza
  • disfunzione endoteliale
Data inizio appello
07/03/2012
Consultabilità
Non consultabile
Data di rilascio
07/03/2052
Riassunto
L’insulino-resistenza e la disfunzione endoteliale sono due fattori patogenetici che possono contribuire all’insorgenza e alla gravità della disfunzione cardiovascolare.
Esiste un rapporto reciproco tra insulino-resistenza e disfunzione endoteliale. E’ noto che una condizione di insulino-resistenza porta a disfunzione endoteliale - principalmente a causa degli alti livelli di glucosio circolanti - e successivamente, a danno cardiaco. L’insulina, oltre al suo ruolo fondamentale nel controllo metabolico, partecipa alla modulazione del tono vasale esercitando legandosi al suo recettore presente sulle cellule endoteliali. E puo’ avere un effetto vasodilatante grazie alla capacità di stimolare la produzione di NO da parte eNOS, o viceversa vasocostrittore mediante la stimolazione della secrezione dell’endotelina 1 (ET-1). In una condizione di disfunzione endoteliale primitiva con squilibrio tra la produzione di NO e ET-1 l’insulina potrebbe contribuire a determinare una potente vasocostrizione sistemica con conseguente diminuzione del flusso sanguigno ai muscoli e alterazione del loro metabolismo, con preferenziale utilizzazione di acidi grassi invece che di glucosio a fini energetici. Ciò potrebbe determinare una ulteriore riduzione dell’up-take di glucosio con sviluppo di insulino-resistenza, aumento compensatorio della secrezione d’insulina e a lungo termine insorgenza di diabete, specialmente in concomitanza con uno stress metabolico. In questo contesto e’ stato dimostrato che una condizione di disfunzione endoteliale primitiva come quella causata dalla totale mancanza dell’enzima ossido nitrico sintetasi endoteliale (eNOS) portava ad alterazioni nel metabolismo glucidico sistemico e a disfunzione cardiovascolare. Tuttavia ad oggi non sono noti i meccanismi molecolari che ne sono alla base.
In questo quadro, il presente lavoro di tesi si propone di andare a studiare i meccanismi molecolari che innescati da una disfunzione endoteliale primitiva - deficit totale o anche parziale della eNOS associato ad uno stress metabolico - portano a insulino-resistenza e si predispongono a disfunzione cardiovascolare.
A tale scopo sono stati effettuati studi in vivo utilizzando come modello dei topi parzialmente o totalmente knock-out per il gene della eNOS, alimentati per 16 settimane con una dieta normale (CF) o con una dieta ad alto contenuto di grassi (HFD). Sono stati eseguiti degli studi metabolici per valutare la secrezione e la resistenza insulinica globale. Inoltre sono state estratte le proteine e purificato l’mRNA dal tessuto cardiaco per studiare i meccanismi molecolari a valle del recettore dell’insulina. In particolare, e’ stata analizzata l’attivazione di AKT ed ERK, mediante western blot, utilizzando anticorpi che riconoscono la forma fosforilata di queste proteine. Inoltre, è stata valutata l’espressione genica delle 3 isoforme delle NO sintetasi e dell’ endotelina (ET1), mediante PCR. Da questo studio e’ emerso che:
- l’alterazione genetica parziale o totale della eNOS era di per sé in grado di aumentare i valori basali d’insulina in risposta al carico di glucosio.
- la dieta iperlipidica determinava una condizione di marcata insulino-resistenza (aumento dell’area glicemica sotto la curva durante il test di tolleranza glucidica e dell’area sotto la curva glicemica durante il test di tolleranza insulinica);
A livello del tessuto cardiaco:
- la dieta iperlipidica riduceva la fosforilazione/attivazione di AKT (pAkt) senza influire sulla fosforilazione/attivazione di ERK (pERK);
- mentre la disfunzione endoteliale su base genetica portava ad un aumento della fosforilazione di ERK senza variazioni significative dell’attivazione di AKT.

Quindi sia la dieta iperlipidica che la disfunzione endoteliale sbilanciavano il segnale a valle del recettore insulinico verso l’attivazione di ERK e, quindi, verso la produzione dell’ET-1 producendo verosimilmente una vasocostrizione dell’endotelio coronarico che puo’ portare a disfunzione miocardiaca progressiva e scompenso cardiaco.
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