• amperometrica
• H2S-donors
• spettrofotometrica

Il solfuro di idrogeno (H2S) è un gas trasmettitore endogeno che risulta capace di influenzare processi fisiologici in diversi sistemi dell’organismo, in particolare a livello cardiovascolare. A concentrazioni più alte rispetto ai livelli fisiologici H2S causa gravi effetti tossici attraverso la compromissione della respirazione mitocondriale e risulta essere coinvolto in molte condizioni patologiche come l’infiammazione. Al contrario, alle concentrazioni normalmente riscontrate nell’organismo, l’H2S endogeno gioca un ruolo fondamentale nella regolazione delle funzioni fisiologiche in differenti distretti dell’organismo. Ad esempio, inibisce la contrazione a livello della muscolatura liscia intestinale, ha azione rilasciante a livello vascolare, ha effetti importanti nella cardioprotezione ed è implicato nella modulazione della sepsi. In particolare, a livello cardiovascolare H2S mostra gli stessi effetti benefici di NO; in più esso non provoca la formazione di specie reattive dell’ossigeno (ROS) tipiche del monossido d’azoto, ma anzi agisce contro di esse come anti-ossidante e “scavenger”.
Grazie alla sua lipofilicità H2S attraversa facilmente le membrane biologiche e penetra in tutti i tipi di cellule; questa proprietà conferisce all’acido solfidrico buone potenzialità biologiche. Inoltre a basse concentrazioni (<20µM) H2S stimola la fosforilazione ossidativa e aumenta la biosintesi di ATP.

Il primo meccanismo non specifico che giustifica le numerose attività biologiche di questo gas è legata alle proprietà antiossidanti tipiche dei solfuri (organici ed inorganici) e quindi la sua interazione con differenti specie nocive caratterizzate da elevata reattività, come l’anione radicale superossido, il perossido di idrogeno, il perossinitrito e l’ipoclorito. H2S infatti neutralizza l’azione aggressiva di questi composti nei confronti di lipidi e proteine. Un’altra citoprotezione non specifica data da H2S è dovuta alla soppressione della formazione dei ROS, alla preservazione del glutatione in forma ridotta (GSH) e alla riduzione di eventi come attivazione delle metallo proteine della matrice miocardica responsabili dello stress proteolitico e ossidativo.
Un meccanismo d’azione specifico vede H2S agire su specifici target molecolari, in particolare l’azione di questo gas nei principali sistemi dell’organismo avviene tramite l’attivazione dei canali del potassio sensibili all’ATP (KATP), anche se tale meccanismo è ancora oggi molto discusso. Un altro possibile sito di interazione per H2S è rappresentato da altri canali ionici.

Dall’importanza di H2S a livello biologico e soprattutto dall’esigenza di intervenire con donatori esogeni di H2S, sia in caso di una diminuzione della concentrazione endogena di questo modulatore all’interno dell’organismo, sia in caso di patologie in cui possa essere utile un incremento dei livelli di H2S, sono stati studiati nuovi agenti terapeutici: sia farmaci ibridi che rilasciano H2S con un meccanismo d’azione secondario che accompagna un altro principale meccanismo d’azione indipendente dalle proprietà H2S-mediate ma anche veri e propri H2S-donors.

Lo scopo di questo lavoro sperimentale è stato valutare tramite analisi amperometrica e spettrofotometrica il rilascio di H2S da parte di nuovi chemiotipi di H2S-donors. In particolare è stata valutata l’entità del rilascio di H2S, la sua cinetica, e se esso avvenga con un meccanismo spontaneo, oppure se richieda l’intervento di molecole endogene come i gruppi tiolici di molecole endogene, quali l’aminoacido cisteina o il GSH.

Il primo risultato di questo lavoro sperimentale è stato quello di mettere a punto una metodica sperimentale amperometrica innovativa e originale, mai utilizzata nel laboratorio di Farmacologia in cui è stata svolta la tesi e comunque poco utilizzata anche in altri laboratori di ricerca, che ha permesso una precisa valutazione qualitativa e quantitativa del rilascio di H2S da parte di H2S-donors, presentando il vantaggio di poter tracciare una cinetica “real-time”, quindi tracciare in modo estremamente efficace il profilo farmacologico delle molecole in esame.
Lo studio ha poi consentito di esaminare diversi nuovi derivati con potenziale attività H2S-donor raggruppabili, su criteri strutturali, in due principali chemiotipi. In particolare la maggior parte dei derivati esaminati ha realmente mostrato caratteristiche H2S-donor, con caratteristiche sostanzialmente analoghe a quelle mostrate dalle molecole di riferimento DADS e GYY4137.
Per un gruppo di composti l’attività H2S-donor è risultata strettamente condizionata dalla presenza di Cisteina e GSH, mentre altri derivati sono dei donatori spontanei anche in soluzione acquosa. E’ interessante notare che tali caratteristiche sono strettamente connesse a chiare relazioni struttura/attività.

Sulla base dei risultati emersi, lo studio ha consentito di individuare una rosa di composti che si mostrano essere dei buoni candidati come farmaci H2S-donatori e come “H2S-releasing moieties” da coniugare a farmaci “nativi” per la creazione di ibridi farmacodinamici.