• aldose reductase
• aldose reductase inibition
• diabetes
• diabetic cataract
• beans
• phaseolus vulgaris
• polyol pathway
• differential inibition

L’aldoso reduttasi (alditol:NADP oxidoreductase, EC 1.1.1.21, ALR2, AR) è un enzima citosolico espresso in modo pressoché ubiquitario ed appartenente alla superfamiglia delle aldo-cheto reduttasi. Questo enzima catalizza la riduzione NADPH-dipendente di aldeidi sia idrofobiche che idrofiliche tra cui il D-glucosio che, riconosciuto nella sua forma aldeidica, è ridotto a sorbitolo. Il sorbitolo prodotto può esser successivamente ossidato, in una reazione catalizzata dall’enzima sorbitolo deidrogenasi (EC 1.1.1.14), in presenza di NAD+ con formazione di fruttosio. Questa via metabolica, denominata “via dei polioli”, in condizioni normoglicemiche è molto residuale: fisiologicamente quasi tutto il glucosio cellulare è fosforilato in una reazione catalizzata dall’enzima esochinasi, molto più affine per il glucosio rispetto all’ AR. In condizioni iperglicemiche, come quelle tipiche del diabete, fino al 30% del glucosio disponibile è ridotto dall’ AR, perché l’esochinasi ha raggiunto la saturazione e quindi la via dei polioli assume un ruolo significativo nel metabolismo del glucosio in eccesso.
Diversi sono i meccanismi patogenetici che coinvolgono l’AR: l'accumulo di sorbitolo nella cellula causa un forte squilibrio osmotico; il fruttosio prodotto dalla riduzione del sorbitolo favorisce la glicazione proteica; l’aumento del consumo di NADPH comporta uno sbilanciamento del rapporto tra cofattori purinici ridotti e ossidati, diminuendo le difese antiossidanti della cellula. Pertanto, l’attivazione della via dei polioli induce un’alterazione della funzionalità di quei tessuti e distretti cellulari maggiormente sensibili allo stress ossidativo e glicativo (cristallino, retina, sistema nervoso periferico) contribuendo allo sviluppo delle complicanze a lungo termine del diabete. La natura dannosa dell’AR in condizioni di iperglicemia ha portato ad una estensiva ricerca di molecole capaci di inibire l’attività dell’enzima. Numerosi dati riportati in letteratura riportano l’identificazione e la caratterizzazione di tali molecole potenzialmente utilizzabili come farmaci contro le complicanze del diabete. Tuttavia, ad eccezione di una di queste (commercializzata come farmaco soltanto nel mercato asiatico), nessuna ha superato le prove in vivo oppure i trials clinici previsti.
L’AR non è solo coinvolta nella patogenesi di malattie cronico degenerative ma svolge anche una funzione detossificante: l’enzima è capace, infatti, di ridurre efficacemente le aldeidi idrofobiche tossiche prodotte dalla perossidazione lipidica come il 4-idrossi-2-nonenale (HNE) convertendola nel suo corrispondente alcol, molecola meno reattiva e quindi meno incline ad indurre un danno cellulare. Il duplice e per certi versi contrastante ruolo di questo enzima lo rende potenzialmente suscettibile di una particolare tipologia di inibizione che viene definita differenziale: una molecola capace di agire bloccando la capacità dell’enzima di ridurre il glucosio lasciando il più possibile inalterata la sua azione catalitica sull’aldeide idrofobica. Questa modulazione enzimatica potrebbe risultare quindi più efficace di una inibizione non selettiva dell’enzima (esercitata presumibilmente dalle molecole che sono state fino ad oggi identificate e testate) che non comporterebbe dei benefici alla funzionalità cellulare poiché si andrebbe ad inficiare anche l’azione detossificante dell’enzima stesso.
Lo scopo di questo lavoro sperimentale è quello di ricercare nuove molecole di origine naturale capaci di agire, mediante dosaggi in vitro, da inibitori dell’attività dell’AR ricombinante umano purificato fino all’omogeneità elettroforetica. A tal fine sono stati realizzati diversi frazionamenti di estratti acquosi di fagiolo Zolfino (Phaseolus vulgaris L.) utilizzando opportune separazioni cromatografiche in modo da isolare le varie molecole presenti negli estratti. Sui vari frazionati ottenuti sono state eseguite prove di inibizione dell’attività di AR per valutare l’eventuale presenza di molecole capaci di agire come modulatori selettivi dell’attività dell’enzima.