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Tesi etd-02202019-094557


Thesis type
Tesi di laurea magistrale LM6
Author
GIANGRANDI, SILVIA
URN
etd-02202019-094557
Title
Il controllo della funzione endoteliale nel soggetto diabetico ed obeso da parte di SIRT1 e p66Shc
Struttura
RICERCA TRASLAZIONALE E DELLE NUOVE TECNOLOGIE IN MEDICINA E CHIRURGIA
Corso di studi
MEDICINA E CHIRURGIA
Commissione
relatore Prof. Taddei, Stefano
correlatore Dott. Masi, Stefano
Parole chiave
  • sirtuine
  • sirtuins
  • SIRT1
  • oxidative stress
  • stress ossidativo
  • endothelial function
  • funzione endoteliale
  • diabete
  • diabetes
  • disfunzione endoteliale
  • endothelial dysfunction
  • obesity
  • obesità
  • p66Shc
Data inizio appello
12/03/2019;
Consultabilità
parziale
Data di rilascio
12/03/2022
Riassunto analitico
La malattia cardiovascolare rappresenta la principale causa di morbilità e mortalità nelle società moderne.

Essa dipende dall’interazione tra fattori di rischio genetici ed ambientali. Tra questi ultimi i principali sono la dieta, l’esercizio fisico, il fumo, l’ipertensione, la dislipidemia, il consumo di alcolici.

La causa principale della malattia cardiovascolare è rappresentata dall’aterosclerosi, processo cronico sistemico che coinvolge la parete delle arterie, nel cui spessore medio-intimale si depositano lipidi, cellule infiammatorie e cellule muscolari lisce fino a formare placche che possono restringere progressivamente il lume e/o complicarsi dando luogo a reazioni trombogeniche.
A seconda dell’evoluzione della placca, le manifestazioni cliniche che ne derivano possono presentarsi in forma rispettivamente cronica o acuta. Le principali sono rappresentate dalla malattia coronarica, gli eventi cerebrovascolari e l’arteriopatia periferica.

L’omeostasi vascolare è regolata da numerosi fattori, uno dei più importanti dei quali è lo stato della funzione endoteliale. L’endotelio rappresenta uno strato continuo di cellule che separa la parete vascolare dal torrente circolatorio. Se in passato veniva percepito come una semplice barriera, con il passare degli anni è stato notato come esso abbia funzioni fondamentali nella regolazione del tono vascolare, della coagulazione, dell’infiammazione e stress ossidativo vascolari e nella proliferazione delle fibrocellule muscolari lisce di parete. Tale funzione, in condizioni fisiologiche, si estrinseca in senso anti-aterosclerotico, favorendo la vasodilatazione, riducendo l’aggregazione piastrinica, inibendo il passaggio delle cellule infiammatorie nello spazio subendoteliale e la proliferazione delle fibrocellule muscolari lisce. Molte di queste funzioni vengono regolate dalla biodisponibilità di ossido nitrico (NO) che è regolata dal bilancio tra la sua produzione, garantita dall’attività dell’ossido nitrico sintasi endoteliale (eNOS), e la sua degradazione, generalmente dovuta all’interazione con i radicali liberi dell’ossigeno che determinano la formazione di radicali perossido. In condizioni di stress ossidativo o predisponenti ad uno stato infiammatorio come negli stati di dislipidemia, tipici ad esempio dell’obesità e del diabete mellito di tipo 2, si assiste ad una concomitante riduzione dell’attività della eNOS ed incremento della produzione di radicali liberi dell’ossigeno, con conseguente diminuzione della biodisponibilità di NO. Di conseguenza si assiste ad un cambiamento del fenotipo endoteliale, con passaggio ad uno stato pro-aterosclerotico. Tale alterazione è considerata la più precoce nello sviluppo del processo aterosclerotico ed una miglior comprensione dei meccanismi che ne sono alla base potrebbe consentire lo sviluppo di terapie volte a migliorare la prevenzione cardiovascolare in pazienti con fattori di rischio. Tra questi, l’obesità rappresenta uno dei più importanti. Secondo l’Organizzazione Mondiale della Sanità, infatti, si può parlare di una vera e propria epidemia dell’obesità, data la prevalenza da essa raggiunta su scala planetaria.

Alla base delle complicanze dell’obesità vi è lo stato infiammatorio cronico di basso grado e lo stress ossidativo derivanti direttamente da citochine pro-infiammatorie e da ormoni, detti adipochine e prodotti in maniera disequilibrata dal tessuto adiposo eccedente.
Lo stato infiammatorio cronico di basso grado, l’alterazione della secrezione delle adipochine e lo stress ossidativo che da essi deriva contribuiscono alla disfunzione endoteliale, cioè alla propensione dell’endotelio ad andare incontro a fenomeni aterosclerotici, specialmente attraverso la riduzione della biodisponibilità di ossido nitrico. Le stesse molecole dannose prodotte dal grasso viscerale disfunzionante dei soggetti obesi sono considerate responsabili della ridotta sensibilità all’insulina delle cellule periferiche. Conseguenza di questa condizione di insulino-resistenza è lo sviluppo del diabete mellito di tipo 2.
Il diabete mellito di tipo 2, in effetti, è il disordine metabolico caratterizzato da un’alterata regolazione del metabolismo glucidico, che più frequentemente si associa all’obesità e che deriva dall’insulino-resistenza periferica associata ad un’insufficiente secrezione insulinica da parte del pancreas.
In analogia con l’obesità, il diabete mellito di tipo 2 è strettamente correlato alla malattia cardiovascolare, in quanto questa patologia metabolica va spesso incontro allo sviluppo di complicanze micro- e macrovascolari. All’origine di tali complicanze e del processo aterosclerotico ad esse sottostanti, anche in questo caso, vi è un’alterata funzione endoteliale, favorita dall’insulino-resistenza e dagli elevati livelli di glucosio ematico. In particolare, nel diabete mellito di tipo 2, è stato ipotizzato un contributo importante allo stato di disfunzione endoteliale da parte dell’iperproduzione di specie reattive dell’ossigeno a livello mitocondriale, in particolar modo dell’anione superossido.
Nel corso degli ultimi anni, sempre maggior interesse ha raccolto il possibile ruolo delle sirtuine nel favorire il processo di disfunzione endoteliale ed insulino-resistenza. Trattasi di enzimi ad attività istone-deacetilasica che risultano protettivi nei confronti del danno endoteliale e che sono strettamente regolati dallo stato energetico della cellula in maniera che, in condizioni di eccessivo apporto di substrati energetici, vengono inibiti. Tra le sirtuine, attualmente la più studiata nell’uomo è SIRT1.
SIRT1, attraverso la deacetilazione delle proteine istoniche, è in grado di compattare la cromatina e quindi inibire l’espressione genica di molteplici fattori di trascrizione contrastando, ad esempio, lo stress ossidativo, l’oncogenesi, l’insulino-resistenza.
In particolare, relativamente alla patologia cardiovascolare, modelli animali hanno dimostrato una funzione protettiva di SIRT1 nei confronti della disfunzione endoteliale e dell’aterotrombosi, soprattutto inibendo l’apoptosi delle cellule endoteliali e inducendo l’espressione dell’eNOS e della catalasi, potente enzima antiossidante.
Vista la dipendenza di SIRT1 dallo stato energetico della cellula, non stupisce come in molti studi pre-clinici sia stata descritta una ridotta espressione di questo enzima in condizioni di obesità. Questo si ritiene possa essere uno dei meccanismi alla base dell’iperproduzione di radicali liberi dell’ossigeno, dell’attivazione della risposta infiammatoria e dello sviluppo di insulino-resistenza comunemente osservati in condizioni di obesità.
A partire da queste scoperte, lo studio descritto in questa tesi vuole analizzare l’influenza di SIRT1 nei confronti delle arteriole di pazienti con diabete di tipo 2 rispetto a pazienti insulino-resistenti, ma non diabetici e a soggetti sani di controllo. Inoltre, si pone l’obiettivo di indagare se, negli stessi pazienti, vi sia una correlazione tra i livelli di SIRT1 e quelli della proteina p66Shc, importante attivatore della produzione delle specie reattive dell’ossigeno a livello mitocondriale. Infine, si prefigge di indagare se tra i tre gruppi di pazienti vi siano differenze significative a livello del rimodellamento vascolare.
I risultati da esso ottenuti mostrano che il diabete di tipo 2 non aggrava la disfunzione endoteliale già presente nei pazienti obesi insulino-resistenti e che essa dipende da un deficit di SIRT1 che, a sua volta, darebbe luogo ad una ridotta biodisponibilità di NO come risultato di un incremento della produzione di stress ossidativo mitocondriale. Tale incremento sembrerebbe dovuto principalmente ad un ridotto controllo epigenetico da parte di SIRT1 della proteina p66Shc. Tali meccanismi non sembrerebbero coinvolti solamente nel controllo della funzione endoteliale, ma sarebbero importanti anche nel regolare i processi di rimodellamento vascolare.
La mancata differenza tra obesi con e senza diabete di questi meccanismi suggerisce che il deficit di SIRT1 determini una disfunzione endoteliale precoce ed importante nel paziente con insulino-resistenza, identificando inoltre l’asse SIRT1-p66Shc come una delle vie intracellulari più importanti nel controllare lo stato ossido-riduttivo della cellula in condizioni di eccesso calorico. Terapie volte a migliorare l’attività di SIRT1 (resveratrolo) sono attualmente in fase di sperimentazione e potrebbero ridurre significativamente il rischio di patologia aterosclerotica nel paziente obeso con o senza diabete, diminuendo la mortalità cardiovascolare legata a tali patologie.
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