Il ruolo delle sirtuine nella disfunzione endoteliale del paziente obeso.

La malattia cardiovascolare è la principale causa di mortalità a livello mondiale. Tra i vari fattori di rischio per malattia cardiovascolare, l’obesità rappresenta quello che, nel corso degli ultimi anni, ha incrementato maggiormente la sua prevalenza nella popolazione generale, raggiungendo le proporzioni di una vera e propria epidemia nei paesi industrializzati. La sua incidenza nella popolazione mondiale è andata aumentando progressivamente nel corso degli ultimi 30 anni. Attualmente si stima che 2 miliardi di persone siano sovrappeso e oltre 500 milioni di persone siano obese a livello mondiale. Secondo le proiezioni della World Health Organization (WHO), nel 2025 il 40% della popolazione generale sarà obesa con un 15% di persone affette da obesità severa. Dato che la prima causa di mortalità nel paziente obeso è rappresentata da malattie cardiovascolari, l’epidemia dell’obesità ha avuto importanti ripercussioni sulle statistiche di mortalità cardiovascolare. Infatti, nonostante il miglioramento delle terapie che ha consentito un miglior controllo dei fattori di rischio cardiovascolare e una progressiva riduzione delle morti per cause cardiovascolari, nel corso degli ultimi anni questi trends si stanno attenuando, in concomitanza con l’incremento della prevalenza dell’obesità. Lo sviluppo di disfunzione endoteliale è uno dei più precoci eventi nell’evoluzione della malattia aterosclerotica ed è strettamente associata con l’obesità. Essa si caratterizza per un cambiamento in senso pro-aterosclerotico delle funzioni endoteliali che favorisce un precoce rimodellamento dei grossi e piccoli vasi. Nel paziente obeso, i principali fattori che si ritiene possano indurre uno stato di disfunzione endoteliale sono lo stress ossidativo, l’infiammazione e l’insulino-resistenza. In particolare, un’incrementata produzione di stress ossidativo a livello della parete vascolare nel soggetto obeso riduce la biodisponibilità di ossido nitrico (NO), una molecola con potenti funzioni anti-aterosclerotiche. Tra queste, le più importanti sono il mantenimento di un tono vasodilatante, l’inibizione della proliferazione cellulare e della diapedesi dei globuli bianchi, oltre ad una regolazione dei processi coagulatori che si estrinseca attraverso un’inibizione dell’aggregazione piastrinica. Una sua diminuzione non determina solo una ridotta vasodilatazione ma, influendo su tutti questi processi, facilita lo sviluppo della patologia aterosclerotica e delle sue complicanze. Quindi, l’identificazione di fattori che possano essere coinvolti nella disfunzione endoteliale nel paziente obeso e la loro correzione precoce potrebbe rallentare o ridurre l’incidenza di patologia aterosclerotica e delle sue complicanze. Nel corso degli ultimi anni, alcuni studi condotti su modelli animali hanno suggerito che le sirtuine possano essere coinvolte nella regolazione della funzione endoteliale. Le sirtuine sono enzimi con funzione di deacetilasi NAD+ dipendenti, inizialmente identificati nell’ambito degli studi sulla longevità. La loro elevata espressione a livello di diversi organi e tessuti è stata associata ad un allungamento dell’aspettativa di vita e ad una riduzione del rischio di diverse patologie cronico-degenerative legate all’invecchiamento, quali cancro, malattie neurodegenerative, metaboliche e cardiovascolari. Nell’uomo queste proteine sembrano avere un ruolo nel prevenire la senescenza cellulare. Oltre alla loro attività di protezione nei confronti dell’invecchiamento cellulare, le sirtuine sembrano essere in grado di stimolare la produzione di NO a livello delle cellule endoteliali. In particolare, l’attività deacetilante dell’isoforma Sirt-1 sembra essere in grado di stimolare l’attività dell’ossido nitrico sintetasi endoteliale (eNOS) incrementando la biodisponibilità di NO e migliorando la vasodilatazione endotelio-dipendente. Inoltre, Sirt-1 sarebbe anche in grado di modulare i livelli di stress ossidativo sia potenziando l’attività di enzimi antiossidanti, sia inibendo l’attività di enzimi pro-ossidanti, quali la NADPH ossidasi. Partendo da queste evidenze sperimentali, questa tesi si è focalizzata sul possibile ruolo di Sirt-1 nel mitigare la disfunzione endoteliale osservata nel paziente obeso e se, questo potenziale effetto protettivo potesse dipendere da un miglioramento dell’attività di eNOS e risultare quindi in un incremento della biodisponibilità di NO. Inoltre, sono stati eseguiti esperimenti per comprendere se il potenziale effetto positivo di Sirt-1 sulla funzione endoteliale potesse anche dipendere da una ridotta produzione di radicali liberi dell’ossigeno. A partire da biopsie di tessuto adiposo sottocutaneo sono state isolate piccole arteriole di resistenza di 20 soggetti obesi sottoposti a chirurgia bariatrica. La funzione endoteliale è stata studiata tramite micromiografia a pressione, prima e dopo incubazione con sostanze stimolanti l’attività di Sirt-1, ed è stata paragonata a quella di 15 soggetti di controllo sani. Inoltre, per poter capire la proporzione di recupero della funzione endoteliale dovuta alla capacità di Sirt-1 di ripristinare l’attività della eNOS, la stimolazione di Sirt-1 è stata ripetuta con inibitore specifico della eNOS (L-NAME). In 5 esperimenti su soggetti obesi e di controllo, porzioni delle arteriole sono state congelate in OCT, successivamente sezionate e, sui piccoli anelli ottenuti per sezione trasversale dello spessore dell’arteriola, è stata eseguita la colorazione con diidroetidio al fine di quantificare la quantità di anione superossido presente nella parete vascolare. Infine, in 2 soggetti obesi è stata eseguita un’incubazione con gp91ds-tat prima del congelamento dell’arteriola. Il protocollo di colorazione con il DHE è stato quindi ripetuto su sezioni di vaso ottenute ancora una volta dopo sezione trasversale della porzione congelata. Nel soggetto obeso, abbiamo riscontrato, come atteso, uno stato di disfunzione endoteliale caratterizzato da una ridotta risposta vasodilatante all’acetilcolina (Ach) rispetto a quella riscontrata nel soggetto sano. L’incubazione con L-NAME ha dimostrato che tale stato di disfunzione endoteliale era, almeno in parte, legato ad una ridotta funzione della eNOS. L’incubazione con agonista specifico per Sirt-1 (SRT1720) era in grado di ripristinare la vasodilatazione indotta dall’ Ach, mentre aveva minimi effetti sulla vasodilatazione indotta dall’Ach nei soggetti di controllo. L’effetto positivo del SRT1720 sulla funzione endoteliale del soggetto obeso veniva comunque annullato con l’ulteriore aggiunta di L-NAME, suggerendo che la stimolazione di Sirt-1 era in grado di migliorare la funzione endoteliale stimolando l’attività della eNOS ed incrementando la biodisponibilità di NO. I vasi dei soggetti obesi presentavano produzione di più elevate quantità di anione superossido rispetto ai soggetti sani. La pre-incubazione con gp91ds-tat determinava una significativa riduzione dei livelli di anione superossido della parete vascolare. In micromiografia, abbiamo inoltre riscontrato un aumentato rapporto media:lume e una maggior media cross-sectional area, nei vasi del soggetto obeso rispetto ai normopeso. Questi valori sono indicativi di un rimodellamento ipertrofico del vaso, che risulta tanto maggiore quanto maggiore è la proporzione di disfunzione endoteliale attribuibile a Sirt-1, quindi, presumibilmente, quanto maggiore è il deficit di attività di Sirt-1. Questo suggerisce quindi che le sirtuine hanno un ruolo importante nel regolare la funzione endoteliale nel soggetto obeso. Tale funzione si estrinseca sia attraverso una stimolazione dell’attività della eNOS, che attraverso la modulazione dei livelli di stress ossidativo sulla parete vascolare. I risultati presentati confermano che i soggetti obesi hanno una precoce disfunzione endoteliale, la quale risulterebbe almeno in parte modulata da Sirt-1. Tale modulazione si svilupperebbe sia tramite un’azione diretta di stimolo sulla eNOS, sia attraverso una parziale riduzione dei livelli di stress ossidativo sulla parete del vaso. Se confermati in altri studi con numeri superiori di soggetti, i dati presentati suggerirebbero che farmaci capaci di stimolare Sirt-1 potrebbero ridurre il rischio di evoluzione della patologia aterosclerotica nel soggetto obeso