Attivazione di canali del potassio di tipo BK

I canali del potassio a larga conduttanza attivati dal Ca++ sono canali ionici specifici per il K+ e regolano il potenziale di membrana a riposo svolgendo ruoli specifici in vari distretti. Questi canali rispondono a due principali stimoli fisiologici: le variazioni del potenziale di membrana e la concentrazione citosolica di Ca++. L'attivazione dei canali BK inoltre risponde alla fosforilazione mediata da alcune chinasi, al pH e ad agenti endogeni (NO, cAMP, cGMP) ed esogeni. Ad attivare i canali BK infatti non sono soltanto il voltaggio e il Ca++, ma anche il cGMP intracellulare è coinvolto in questi meccanismi mediante l'attivazione di una chinasi cGMP dipendente, così come il cAMP. Evidenze scientifiche indicano che i canali BK possono essere attivati anche da altri agenti endogeni come ad esempio le specie reattive dell'ossigeno, il NO ed altri (Sobey et al., 1998). L'attivazione di questi canali potrebbe anche essere dovuta alla stimolazione da parte dei recettori AT2,

42 attivati dall'angiotensina 2, un potente vasocostrittore endogeno. I canali BK sono diffusamente presenti sia nelle cellule eccitabili che non eccitabili, dove sono responsabili di diverse funzioni, fra cui la modulazione del tono della muscolatura liscia vascolare (VSM), regolando le risposte muscolari agli stimoli contrattili (Figura 13). La loro attivazione comporta un massiccio efflusso di K+ con conseguente iperpolarizzazione della membrana che comporta un rilassamento del muscolo liscio dei vasi sanguigni, della vescica e delle vie aeree, un calo dell'eccitabilità neuronale e di neurotrasmettitori. A livello della membrana mitocondriale interna, i canali BK, attuando una iperpolarizzazione, fanno calare l'afflusso di Ca++ nella matrice mitocondriale, abbassando la concentrazione di questo ione nell'organulo.

Dopo episodi ischemici di lunga durata, al momento della riperfusione, i livelli di Ca++ sono molto elevati causando l'apertura di un poro mitocondriale a permeabilità transitoria (mito-PTP) che comporta la morte cellulare. Quindi, attivatori dei canali BK, prevenendo un accumulo di Ca++ nel mitocondrio, sono potenziali agenti antiischemici e cardioprotettivi, oltre a potersi dimostrare utili nel trattamento di patologie quali asma, incontinenza urinaria, ipertensione, aritmie ed altre patologie cardiovascolari.

I canali BK si attivano a seguito di una depolarizzazione della membrana o ad un aumentato livello di Ca++ intracellulare e la loro attivazione comporta un flusso di ioni K+ verso l'esterno della cellula causando iperpolarizzazione e chiusura dei canali al Ca++ voltaggio dipendenti e determinando vasodilatazione. La iperpolarizzazione della membrana tuttavia determina un ingresso di Ca++ attraverso del canali detti TRP (transient receptor potential) causando un accumulo di Ca++ nelle cellule dell'endotelio in grado di promuovere il rilascio di fattori endoteliali ad attività vasodilatante tra cui NO, la prostaciclina PGI2 e il fattore EDHF. Uno studio condotto da Kuhlmann et al., 2004 ha

dimostrato che il rilascio di NO dalle cellule endoteliali in coltura si verificava dopo il trattamento farmacologico con attivatori noti dei canali BK (Figura 13). L'iperpolarizzazione inoltre, attraverso le giunzioni cellulari, raggiunge il miocita, provocando il calo dei livelli di Ca++. Il risultato finale è un calo del tono della muscolatura liscia sia mediato da fattori endoteliali che dovuto all'iperpolarizzazione della membrana delle cellule muscolari.

43 Figura 13 - Ruolo dei canali BK nella regolazione del tono del muscolo vascolare liscio. Le frecce in verde indicano un'attivazione, quelle in rosso un'inibizione e quelle in nero un flusso ionico. Abbreviazioni: BK/IK/SK, canali del potassio rispettivamente a larga/intermedia/bassa conduttanza attivati dal calcio; TRP, canali ionici "transient receptor potential"; VDCC, canali del calcio di tipo L; iNOS, isoforma inducibile dell'enzima ossido nitrico sintasi; NO, monossido di azoto; GC, guanilato ciclasi; cGMP, guanosina monofosfato ciclico; PGI2, prostaglandina I2; EDHF, fattore endoteliale; RS,

reticolo sarcoplasmatico.

I canali del K+ a larga conduttanza attivati dal Ca++ (BK) presenti nella muscolatura liscia, giocano un ruolo nella modulazione pertinente il tono vascolare per i loro meccanismi di attivazione Ca++- e voltaggio-dipendenti. Il resveratrolo è un attivatore di questo tipo di canale e in uno studio condotto da Calderone et al., 2007 è stata testata la sua efficacia sugli anelli aortici con endotelio intatto e senza endotelio. La presenza dell'endotelio ha incrementato la forza del vasorilassamento indotto dal resveratrolo sui canali BK. Negli studi condotti, il rilascio di NO endoteliale mediato dai canali BK sembra essere un importante fattore di vasodilatazione, determinando una forte influenza sulle proprietà vasodilatanti di questi canali, indirizzando gli studi alla ricerca di nuovi attivatori di questi

44 canali al fine di utilizzarli in terapia per promuovere una serie di effetti cardiovascolari, non limitati al solo aspetto vasorilassante, ma anche riguardanti il contributo importante al NO endoteliale. L'attivazione dei canali BK dettata dal voltaggio e dal Ca++ assicura una funzione di regolazione a feed-back, attraverso un massivo efflusso di ioni K+ verso l'esterno della cellula, inducendo una iperpolarizzazione della membrana, che contrasta la depolarizzazione e l'entrata di ioni Ca++ (Hille, 1992). Nello studio condotto da Calderone et al., 2007 è emerso che il resveratrolo ha determinato effetti vasorilassanti negli anelli aortici di ratto privi di endotelio. Il vasorilassamento inoltre era fortemente aumentato quando il farmaco era somministrato in organi con endotelio intatto, come vediamo in figura 14.

Figura 14 - Curva concentrazione-risposta del resveratrolo su anelli aortici con endotelio intatto (●) e senza endotelio (■)

La presenza di bloccanti non specifici dei canali al K+ (TEA e 4-AP), dei bloccanti dei canali BK (iberiotossina) e di condizioni di alte depolarizzazioni non hanno antagonizzato in maniera rilevante gli effetti vasorilassante del resveratrolo negli anelli aortici privi di endotelio, come si evince dalla figura 15.

45 Figura 15 - Curva concentrazione-risposta del resveratrolo ottenuta su anelli aortici privi di endotelio in condizioni di controllo

Sebbene il resveratrolo sia riconosciuto chiaramente come un attivatore dei canali BK, questi esperimenti sembrano indicare che i suoi effetti vasorilassanti nelle preparazioni prive di endotelio, potrebbero essere dovuti all'attivazione di altri meccanismi di azione che sono coinvolti a concentrazioni più basse rispetto a quella necessaria per l'attivazione dei canali BK. Poiché è ampiamente accettato che l'attivazione dei canali BK induca un rilascio di eNO, la liberazione di questo componente endoteliale può essere la causa delle evidenze sperimentali accennate ed infatti, una riduzione della biosintesi di NO (con L- NAME) così come di guanilato ciclasi (con ODQ) ha ridotto drasticamente la risposta vasorilassante indotta da resveratrolo (Figura 16).

Figura 16 - Curva concentrazione-risposta del resveratrolo ottenuta su anelli aortici con endotelio intatto in presenza di bloccanti la sintesi di NO e cGMP

Quindi, il rilascio di NO endoteliale influenza fortemente il vasorilassamento indotto da resveratrolo e NS 1619 ed in generale di tutti gli attivatori dei canali BK. Inoltre in questo

46 studio, i canali BK endoteliali hanno acquisito maggiore importanza rispetto a quelli della muscolatura liscia vascolare (VSM) proprio per il rilascio di questo componente endoteliale.

7. POTENZIALE TERAPEUTICO DEL RESVERATROLO NELLE PATOLOGIE