SINTESI DI NUOVI TIROMIMETICI PER IL TRATTAMENTO DELLA STEATOSI EPATICA E DI LORO METABOLITI PER STUDI PK

Negli ultimi anni, a causa dei cambiamenti dello stile di vita e dei comportamenti alimentari, stiamo assistendo alla diffusione sempre più rapida di una patologia divenuta un problema di salute pubblica: la steatosi epatica non-alcolica (non-alcoholic fatty liver disease, NAFLD). Questa patologia rappresenta una delle principali cause di morbilità e mortalità legate al fegato. Colpisce un terzo della popolazione mondiale con una prevalenza maggiore nei paesi occidentali industrializzati, dove uno stile di vita sedentario e una dieta ricca di grassi favoriscono lo sviluppo di patologie epatiche. La NAFLD è considerata la manifestazione epatica della patologia metabolica e consiste in uno spettro di disfunzioni a livello del fegato che vanno dalla semplice steatosi (NAFLD) alla steatoepatite non alcolica (Non-alcoholic steatohepatitis, NASH), a sua volta in grado di progredire in fibrosi e in cirrosi fino allo sviluppo di carcinoma epatocellulare (HCC). Sono molteplici i fattori che agiscono simultaneamente e sinergicamente nella patogenesi della NAFLD e nella maggior parte dei casi riflettono una disfunzione metabolica; obesità, insulino-resistenza e diabete mellito di tipo II di fatto, contribuiscono maggiormente all’insorgenza e alla progressione di questa patologia. Inoltre, in alcuni studi, l’osservazione di pazienti affetti da NAFLD che presentavano un quadro clinico riconducibile a patologie cardiovascolari, ha permesso di comprovare l’esistenza di un legame tra le patologie epatiche e lo sviluppo di nefro- e cardiopatie croniche. La caratteristica principale che definisce la steatosi epatica è l’eccessivo accumulo di trigliceridi all’interno del parenchima degli epatociti sotto forma di gocce lipidiche intracellulari. L’accumulo di lipidi nel fegato, porta alla formazione di metaboliti tossici in grado di compromettere le funzionalità degli epatociti, con conseguente produzione di specie reattive dell’ossigeno (ROS), stress del reticolo endoplasmatico, danno epatocellulare fino ad apoptosi e necrosi. Queste condizioni delineano un processo che prende il nome di lipotossicità, uno fra i principali fattori che determinano la progressione della steatosi semplice fino alla NASH. Nonostante l’elevata incidenza delle steatoepatiti e la facile progressione verso condizioni più gravi che causano una compromissione del funzionamento del fegato, ad oggi, nessuna terapia farmacologica è stata ancora approvata. Questo è dovuto principalmente al fatto che la NAFLD è una condizione multiforme associata a complicanze metaboliche che rendono il suo trattamento complesso. L’intervento terapeutico adottato per far fronte a queste patologie consiste prevalentemente in modifiche dello stile di vita e nell’impiego off-label di modificatori metabolici come agenti insulino-sensibilizzanti, quali MSDC-0602K e derivati tiazolidendionici. Data l’assenza di terapie efficaci nonché di sistemi di diagnosi precoce, il rischio maggiore per i pazienti è quello di andare incontro a un peggioramento delle condizioni del fegato che può portare a cirrosi e neoplasie. Recentemente, è stato sviluppato un possibile approccio terapeutico basato sull’impiego di derivati dell’ormone tiroideo. Tiroxina (T4) e triiodotironina (T3) sono ormoni tiroidei (TH) immagazzinati nei follicoli della tiroide. La sintesi e la secrezione di tali molecole sono regolate dall’ormone ipofisario TSH. I TH e in particolar modo T3, che rappresenta la forma biologicamente più attiva, sono molecole regolatrici essenziali per lo sviluppo, la differenziazione e la crescita cellulare. In particolare, svolgono un ruolo cruciale nella regolazione della lipolisi e della lipogenesi garantendo il mantenimento dell’omeostasi lipidica epatica. Pertanto, un’alterazione della via di segnalazione degli ormoni tiroidei può portare ad un accumulo di lipidi intraepatocitari fino a determinare l’insorgenza della steatosi e steatoepatite. Evidenze sperimentali hanno dimostrato una relazione diretta tra bassi livelli sierici di ormoni tiroidei e lo sviluppo della NAFLD e la patologia può scaturire anche in seguito ad elevati livelli di TSH attraverso la stimolazione della lipogenesi nel fegato. Queste osservazioni sottolineano la necessità di considerare la somministrazione di T3 esogeno come valida strategia terapeutica per il trattamento della NAFLD e NASH. Studi su modelli murini hanno evidenziato la capacità di T3 di esercitare un effetto inibitorio nello sviluppo della steatosi, di provocarne la regressione e di svolgere un effetto epatoprotettivo per la steatoepatite. Malgrado questi risultati promettenti, l’utilizzo degli ormoni tiroidei in terapia è stato ostacolato da gravi effetti collaterali indotti da dosi sopra-fisiologiche tra cui, tireotossicosi, ridotta mineralizzazione ossea e alterazione dello sviluppo del sistema nervoso centrale. Gli effetti degli ormoni tiroidei sono mediati dal legame con il loro recettore (TR) appartenente alla superfamiglia dei recettori nucleari, presente in due isoforme, a e b. TRa è espresso prevalentemente nel cuore e nelle ossa ed è responsabile dell’effetto cronotropo positivo e di ipertrofismo cardiaco. L’isoforma β, predominante nel fegato, modula gli effetti sul metabolismo del colesterolo e dei lipidi. Sulla base di queste considerazioni, negli ultimi anni è stato adottato un approccio terapeutico per la cura della NAFLD che mira a conservare gli effetti benefici di T3 minimizzandone gli effetti avversi. Dal momento che la tossicità a livello cardiaco è principalmente dovuta alla stimolazione di TRα, mentre gli effetti terapeutici di T3 derivano dalla stimolazione del recettore TRb nel fegato, sono state sviluppate strutture analoghe dell’ormone tiroideo in grado di modulare selettivamente l’isoforma b. Numerosi tiromimetici sono stati sintetizzati e tra gli effetti benefici che inducono si ritrovano la riduzione dei livelli di colesterolo LDL, e la stimolazione dell’apolipoproteina A1 con conseguente aumento della biosintesi del colesterolo HDL. Queste evidenze suggeriscono un possibile impiego degli agonisti di TR anche per le ipercolesterolemie al posto delle statine, risultate poco tollerate dai pazienti. Tra i vari tiromimetici, GC-1 e Eprotirome, sono risultati molto promettenti per il trattamento della NAFLD e nel ridurre i livelli di colesterolo e trigliceridi in pazienti ipercolesterolemici. Benché abbiano raggiunto la fase II degli studi clinici, sono stati ritirati a causa di effetti collaterali a livello metabolico, cardiaco e di alterazioni alle cartilagini ossee. Tuttavia, ultimamente è stato avviato uno studio clinico multinazionale di fase III riguardante un agonista TRb selettivo: MGL-3196 (o Resmetirom) risultato particolarmente promettente. Studi preclinici effettuati su topi sottoposti ad una dieta ricca di grassi (high fat diet, HFD) hanno dimostrato che Resmetirom promuove una riduzione significativa del grasso epatico, di lipoproteine, tra cui colesterolo LDL, apoliproteina B e trigliceridi svolgendo anche un effetto epatoprotettivo nei confronti del processo infiammatorio. Parallelamente alla sua efficacia è stata comprovata la sua sicurezza dovuta all’assenza di effetti avversi associati all’attività dell’isoforma a di TR. Nel laboratorio in cui ho svolto la mia tesi, il gruppo di ricerca si è incentrato sullo sviluppo di tiromimetici altamente TRb selettivi. Tra gli analoghi prodotti, TG68, profarmaco del metabolita IS25, sta dimostrando ottime potenzialità per il trattamento della steatosi epatica. TG68 e IS25 in vitro, hanno mostrato l’assenza di tossicità e la capacità di ridurre l’accumulo lipidico intraepatico mediante stimolazione della lipolisi con effetti superiori alle dosi equimolari di T3. Studi in vivo hanno mostrato che entrambi i composti aumentano la proliferazione degli epatociti senza indurre effetti avversi nei tessuti extra-epatici come cardiotossicità e ipertrofia renale dimostrando una marcata epato-specificità. In modelli murini affetti da NASH, TG68 ha fortemente ridotto l’accumulo di grasso epatico, di danno al fegato e dei trigliceridi ematici. Sulla base di queste considerazioni, durante la mia tesi ho apportato modifiche allo scaffold di TG68 al fine di poter raggiungere una maggiore selettività d’azione ed efficacia a livello epatico. Inoltre, mi sono occupata della sintesi di intermedi di TG68 con lo scopo di eseguire studi approfonditi sulla farmacocinetica. I meccanismi delle strategie sintetiche utilizzate, le modifiche apportate, nonché la caratterizzazione degli intermedi di sintesi e dei composti finali verranno discussi nell’elaborato finale di questa tesi di laurea