• glycemic stress
• HNE
• ossidoreduttasi
• oxidative stress
• oxidoreductase
• polyol pathway
• stress glicemico
• stress ossidativo
• via dei polioli

Diabetes is a chronic metabolic disease and one of the main global pathologies, with a constantly increasing prevalence.
Persistent hyperglycemic conditions lead to the onset of diabetes, which in turn can cause complications affecting various organs and tissues, such as the heart, kidneys, eyes, and nervous tissues.
In cells, hyperglycemia triggers an increased activation of the polyol pathway, which under normoglycemic conditions accounts for only 3% of glucose metabolism. The polyol pathway consists of two reactions: the first is catalyzed in an NADPH-dependent reaction by the enzyme aldose reductase (AKR1B1), which converts D-glucose into D-sorbitol, and the second is catalyzed by the enzyme sorbitol dehydrogenase (SDH), which, in an NAD+-dependent reaction, oxidizes sorbitol into fructose.
The increase in glycolytic flux through the polyol pathway results in an imbalance in the NADPH/NADP+ ratio and an increase in ROS levels, consequently leading to oxidative markers.
Recent studies have highlighted a correlation between diabetic pathology and the onset of tumor pathologies in tissues of different origins. Moreover, the enzyme AKR1B1 is considered both a tumor marker and a marker of epithelial-mesenchymal transition (EMT).
Based on these considerations, the purpose of this thesis was to evaluate the activity of the polyol pathway in three tumor cell lines: A549, which are basal alveolar epithelial cells of lung adenocarcinoma, and two neuroblastoma models, SHSY5Y and LAN5, also used for studies on diabetic neuropathies.
The study involved characterizing the expression of AKR1B1 and SDH enzymes in the three tumor cell lines through rtPCR and Western blotting, as well as evaluating their enzymatic activity through spectrophotometric assays. In parallel, the sensitivity of these cell lines to treatment with a product of oxidative stress, 4-hydroxynonenal (HNE)—produced by lipid peroxidation—was assessed to highlight their resistance to oxidative conditions.
The activation of the polyol pathway following acute hyperglycemic stress was evaluated in the three cell lines by directly measuring intracellular sorbitol formation through a fluorometric assay. This effect was also assessed in the presence of a known aldose reductase inhibitor, Sorbinil.
Since an increase in AKR1B1 expression has been observed in chemoresistant cells, the rationale of the study is to investigate whether the response to hyperglycemic stress in tumor models can modulate aldose reductase expression, influencing cell proliferation and EMT transition. This could make the study of inhibitors of this enzyme increasingly relevant not only in diabetic pathology but also in the oncology field.

Il diabete è una malattia metabolica cronica e una delle principali patologie a livello globale con una prevalenza in costante aumento.
Una condizione iperglicemica persistente determina l’insorgenza del diabete che a sua volta può determinare delle complicanze che possono riguardare diversi organi e tessuti, come il cuore, i reni, gli occhi ed i tessuti nervosi.
Nelle cellule l’iperglicemia determina una maggiore attivazione della via dei polioli, che in condizioni normoglicemiche rappresenta soltanto il 3% del metabolismo del glucosio. La via dei polioli è composta da due reazioni, in cui la prima è catalizzata in una reazione NADPH dipendente dall’ enzima aldoso reduttasi (AKR1B1) che determina la conversione del D-glucosio in D-sorbitolo, e la seconda dall’enzima la sorbitolo deidrogenasi (SDH), che, in una reazione NAD+ e catalizza la ossidazione del sorbitolo in fruttosio.
L’ incremento del flusso glicolitico attraverso la via di polioli ha come conseguenza lo squilibrio NADPH/NADP+ e un aumento dei livelli dei ROS e conseguentemente di marker ossidativi.
Studi recenti hanno evidenziato una correlazionezione fra la patologia diabetica e l’insorgere della patologia tumorale in tessuti di diversa origine. Inoltre, lo stesso enzima AKR1B1 è considerato sia un marker tumorale che di transizione epitelio- mesenchimale.
A partire da queste considerazioni lo scopo della tesi è stato quindi quello di valutare l’attività della via dei polioli, in tre linee di cellule tumorali, le A549, cellule epiteliali alveolari basali di adenocarcinoma polmonare e due modelli di neuroblastoma SHSY5Y e LAN5, utilizzate anche per studi di neuropatie diabetiche.
Lo studio ha previsto la caratterizzazione nelle tre linee di cellule tumorali l’espressione degli enzimi AKR1B1 e SDH mediante rtPCR e Western blotting e l’attività enzimatica mediante dosaggi spettrofotometrici. È stata anche parallelamente valutata la sensibilità di queste linee al trattamento con un prodotto dello stress ossidativo il 4-idossinonenale, prodotto dalla perossidazione lipidica per evidenziare la loro resistenza a condizioni ossidanti.
L’attivazione della via dei polioli a seguito di stress iperglicemico acuto è stata valutata nelle tre linee cellulari misurando direttamente la formazione del sorbitolo intracellulare mediante un saggio fluorimetrico. Tale effetto è stato valutato anche in presenza di un noto inibitore dell’aldoso reduttasi, il Sorbinil.
Dal momento che un aumento dell’espressione dell’AKR1B1 è stato osservato in cellule chemioresistenti, il razionale dello studio è quello di evidenziare se la risposta a stress iperglicemici in modelli tumorali possa modulare l’espressione dell’aldoso reduttasi influenzando la proliferazione cellulare e la transizione EMT. Ciò potrebbe rendere sempre più rilevante lo studio di inibitori di questo enzima non solo nella patologia diabetica ma anche in ambito tumorale.