Meccanismi del danno ed effetti protettivi di exenatide in un modello sperimentale di ischemia/riperfusione cerebrale

Scopo. Exenatide è il nome di un peptide sintetico che ha il 53% di omologia con la sequenza del peptide GLP-1, ed attualmente è approvato per il trattamento del Diabete Mellito tipo 2. Exenatide è un potente agonista del GLP-1R. Li et al. hanno dimostrato che exenatide, in un modello animale di I/R cerebrale riduce dopo 1 ora l’area infartuata del 50%, rispetto ai controlli, e migliora l’outcome a 2 giorni valutato mediante test sulla attività motoria dell’animale1. L’incubazione di neuroni con agonisti del GLP-1R determina una significativa protezione dal danno ipossico come dimostrato da una netta riduzione di concentrazione dell’LDH; inoltre con la attivazione del GLP-1R diminuisce la quota di cellule in apoptosi H2O2-indotta, aumenta la sopravvivenza cellulare, aumenta l’espressione di proteine antiapoptotiche come Bcl-2, Bcl-xL e PI3K, aumenta la produzione di ATP. Scopo del presente studio è stato quello di definire gli effetti del trattamento con Exenatide in termini di stato ossido riduttivo e in termini di bioenergetica mitocondriale in animali sottoposti a ischemia/riperfusione cerebrale acuta mediante legatura bilaterale delle carotidi comuni (2Vessel Occlusion). Materiali e metodi. Sono stati impiegati ratti Wistar maschi, con una età di 9 mesi ed un peso di 250-300gr, stabulati presso l’Istituto Zooprofilattico di Foggia. Gli animali sono stati suddivisi in 3 gruppi: exenatide (Exe), 2VO (2VO) e controlli (CTR). Animali del gruppo Exe: animali randomizzati a Exenatide i.p. 10 μg/kg e sottoposti a ischemia cerebrale un’ora dopo il trattamento; l’ischemia è stata effettuata mediante occlusione bilaterale delle carotidi comuni (2VO) per 20 minuti, seguiti da una fase riperfusiva di ulteriori 20 minuti e sacrificio. Animali del gruppo 2VO, trattati come precedentemente spiegato, sottoposti a iniezione i.p di soluzione fisiologica in luogo di exenatide. Animali del gruppo CTR: animali non trattati. Gli animali sono stati sacrificati mediante overdose di anestetico, decapitati, i cervelli rimossi e preservati in buffer fosfato per le determinazioni mitocondriali a fresco. Risultati. Sono stati impiegati 6 animali per gruppo. Cento minuti dopo la somministrazione di exenatide, si riscontrava un miglioramento dell’indice di controllo respiratorio (ICR) da Complesso I nel gruppo Exe rispetto al gruppo 2VO (t=4,39, p < 0,01) e nessuna differenza significativa rispetto ai controlli (Fig.). Non si sono osservate differenze in termini di consumo di ossigeno da Complesso II per tutti i gruppi sperimentali. Il potenziale di membrana mitocondriale era significativamente ridotto nel gruppo Exe rispetto al gruppo 2VO e CTR (F = 94,04; p < 0,001). La produzione di perossidi è risultata significativamente aumentata da complesso I sia negli 2VO che negli animali trattati con exenatide rispetto ai Controlli (F= 4,65, p < 0,05), tuttavia gli animali del gruppo Exe presentavano una produzione di ROS inferiore a quella degli animali del gruppo 2VO (t= 3,19, p < 0,05). Discussione. L’analisi del ICR mostra che il processo di accoppiamento della respirazione cellulare con la sintesi di ATP è alterato negli animali non trattati rispetto ai controlli e che il trattamento con exenatide si associa un miglior accoppiamento mitocondriale. Inoltre, negli animali trattati il potenziale di membrana è ridotto rispetto ai controlli e questo fornisce una chiave interpretativa dell’effetto protettivo di exenatide: la dissipazione del gradiente protonico (leakage) costituisce un meccanismo di protezione attraverso cui il mitocondrio smaltisce gli elettroni in eccesso, riducendo quindi il potenziale di membrana, e impedendo la formazione di ROS. Tale dato è indirettamente confermato dall’analisi della produzione di perossidi che risulta essere minore per gli animali trattati rispetto ai non trattati