Correlazione tra stress ossidativo mitocondriale, miglioramento metabolico e

Il nostro studio precedente (Appendice 1) ha dimostrato, per la prima volta, che una riduzione della produzione di mtROS in cellule infiammatorie, ottenuta con IPT, è associata a un miglioramento della funzione endoteliale in pazienti con diabete mellito di tipo due e PD. Inoltre, un miglioramento della produzione di mtROS si associa a un miglioramento del controllo metabolico nella stessa popolazione. Questi risultati sottolineano che i mtROS potrebbero sostenere la relazione tra infiammazione sistemica, l’aumentato rischio di malattia cardiovascolare e un alterato controllo metabolico in pazienti con DMT2 e PD. In questo processo, lo stress ossidativo extracellulare avrebbe ben poca rilevanza. L’aumentata produzione di mtROS è un passo essenziale nell’attivazione dei linfociti, rappresentando un potente stimolo alla produzione di citochine pro- infiammatorie261. E’ noto come i linfociti circolanti in condizioni di aumentati

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livelli di stress ossidativo, producano IFN-gamma, ma questo vale per lo stress ossidativo registrato a livello intracellulare e non a livello extracellulare. L’IFN- gamma ha un ruolo essenziale nella regolazione dell’immunità innata, così come di quella adattativa, essendo a monte della cascata infiammatoria ed andando ad attivare e stimolare la produzione di citochine pro-infiammatorie da parte dei macrofagi. Una alterata produzione di IFN-gamma è coinvolta nella patogenesi di

molteplici patologie infiammatorie e autoimmuni, inclusa l’aterosclerosi.262

L’IFN-gamma, infatti, inducendo l’espressione di molecole di adesione endoteliale, come le VCAM-1 e ICAM-1, potrebbe favorire le fasi più precoci del processo aterogenetico, caratterizzate dalla migrazione di cellule infiammatorie nello spazio subendoteliale con amplificazione dello stress ossidativo ed infiammazione parietale263.

Un ulteriore possibile meccanismo che potrebbe spiegare l’assenza di un impatto sulla funzione endoteliale dei cambiamenti dello stress ossidativo extracellulare ed il forte impatto di quello intracellulare potrebbe essere dato dalla capacità dello stress ossidativo intracellulare di ridurre la biodisponibilità di NO, il principale regolatore dell’omeostasi vascolare. È infatti noto che radicali superossido possano rapidamente reagire con l’NO inattivandolo e portando alla produzione di radicali nitrossidi che possono avere un effetto dannoso diretto su numerose funzioni endoteliali. Inoltre, condizioni di incrementato stress ossidativo intracellulare favoriscono il disaccoppiamento della eNOS, modificando la sua attività dalla produzione di NO a quella di ulteriori specie radicaliche. Su tutti questi meccanismi di alterata regolazione della produzione di NO, le specie

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reattive dell’ossigeno presenti a livello extracellulare avrebbero scarsissimo impatto. Data la loro tendenza alla rapida interazione con le molecole circolanti, esse risultano scarsamente capaci di attraversare la membrana cellulare in forma radicalica e quindi di influenzare l’omeostasi intracellulare. Alla base di questi concetti, comunque, è il presupposto che la produzione di mtROS a livello delle cellule infiammatorie circolanti rifletta un più generalizzato stato di aumentata produzione di mtROS in altri compartimenti vascolari, come ad esempio le stesse cellule endoteliali. In pazienti con DMT2, è stato dimostrato, in effetti, che l’up- regolazione della produzione di mtROS nei linfociti circolanti è associata a più

alti livelli di mtROS in arteriole isolate dal grasso sottocutaneo264. Di

conseguenza, i mtROS nelle cellule circolanti potrebbero essere un potenziale marker di mtROS nelle cellule endoteliali, col vantaggio di poter esser misurate in cellule del sangue prontamente disponibili.

Il gruppo IPT presenta un miglior controllo glicemico post-trattamento e livelli inferiori di TNFalfa rispetto al gruppo CPT. L’infiammazione sistemica è stata considerata un potenziale mediatore di questa associazione, tramite il coinvolgimento di alcune citochine, come il TNFalfa, potenzialmente implicate nella regolazione dell’insulino-resistenza. Comunque, le sottostanti vie molecolari, responsabili della relazione tra l’infiammazione e il controllo glicemico, rimangono non chiare. In questo studio, non è stata dimostrata una relazione tra lo stress ossidativo circolante ed il controllo metabolico, mentre un miglioramento del mtROS era stato precedentemente associato al miglioramento metabolico in questi pazienti (vedi Appendice 1). Questi risultati potrebbero

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essere interpretati in maniera duplice, vista l’impossibilità di stabilire un nessodi causa effetto nelle relazioni presentate. Infatti, se da un lato conferma che il controllo metabolico risulta scarsamente influenzato dallo stress ossidativo extracellulare, dall’altro potrebbe anche suggerire che un miglioramento del controllo metabolico (come causa) non sia associato ad una riduzione significativa delle capacità ossidanti extracellulari. Condizioni di iperglicemia o scarso controllo glicemico sono state precedentemente associate ad un’incrementata esposizione allo stress ossidativo. Confrontando i dati presentati in questo studio con quelli relativi alla produzione di mtROS nella stessa popolazione (Appendice 1), sembra emergere un ruolo importante del controllo metabolico nell’influenzare solo lo stress ossidativo intracellulare, mentre quello extracellulare potrebbe rappresentare una misura non ottimale per monitorare i cambiamenti dello stato ossidoreduttivo indotti da uno scarso controllo glicemico. A questo proposito, va ricordato che i mitocondri sono dei regolatori chiave del metabolismo glucidico. Un bilancio alterato tra la disponibilità di nutrienti e la domanda di ATP a favore dei primi potrebbe causare una riduzione nella quantità di flusso elettronico, che prolunga l’emivita di intermedi reattivi a livello della catena respiratoria, risultando in un maggior quantitativo di mtROS265. Quindi, la produzione di mtROS potrebbe essere diretta conseguenza del miglior controllo metabolico del gruppo IPT, con riduzione dell’ingolfamento della catena respiratoria mitocondriale da parte dei prodotti finali della glicolisi. Dato che la produzione di

ROS sembra regolare anche lo stato di insulino-resistenza 257tale meccanismo

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gruppo IPT si tradurrebbero in ridotto ingolfamento della catena respiratoria mitocondriale che ridurrebbe la produzione di mtROS, favorendo la riduzione di insulino-reisstenza ed un ulteriore miglioramento dei livelli glicemici. Essendo la produzione di mtROS un potente stimolo alla produzione di citochine pro-

infiammatorie, questo circolo vizioso potrebbe comprendere anche

un’amplificazione dell’effetto anti-infiammatorio indotto da IPT257

(appendice1).

Questo studio, ha molteplici punti di forza. E’ il primo a descrivere, caratterizzare e validare l’impatto di un trattamento anti-infiammatori su stress ossidativo extra ed intracellulare, funzione endoteliale e controllo metabolico. La disponibilità di misure di mtROS, funzione endoteliale e parametri metabolici già acquisite in precedenza ha consentito di paragonare le relazioni di tutti questi parametri con il cambiamento dello stress ossidativo extracellulare, che invece sono stati determinati con il progetto di tesi. La larga diffusione della malattia paradontale e la necessità di un trattamento efficace in questi pazienti, quale quello intensivo (IPT), rende i risultati dello studio facilmente esportabili alla popolazione generale di soggetti con DMT2. Tuttavia, questo studio ha anche delle limitazioni. Innanzitutto, la dimensione del campione è relativamente piccola, il che, come discusso precedentemente, potrebbe aver precluso l’identificazione di differenze significative nei cambiamenti di D-ROM e BAP tests tra i due gruppi di trattamento. Inoltre, il D-ROMcos’ come il BAP tests risultano misure generali dello stato ossidoreduttivo del sangue circolante, e non identificano quindi le principali fonti di stress ossidativo alla base dei loro risultati. E’ quindi possibile

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che, con dosaggi mirati all’identificazione di specifiche fonti di stress ossidativo e di capacità antiossidanti, i risultati possano modificarsi, rivelando una possibile influenza di IPT anche su specifici pathway ossidoreduttivi extracellulari. Infine, i soggetti inclusi nello studio sono stati reclutati da cliniche diabetologiche specializzate dove i pazienti potrebbero aver ricevuto una maggiore attenzione e cura per le comorbidità comunemente associate al diabete di tipo 2. Questo potrebbe aver portato al reclutamento di un campione relativamente sano di pazienti affetti da diabete di tipo 2, potenzialmente riducendo la generalizzazione dei nostri risultati. Le limitazioni relative al dosaggio di mtROS utilizzato in questa popolazione sono state riportate precedentemente (Appendice 1).