I risultati di questo studio dimostrano come nel paziente affetto da obesità severa vi sia una disfunzione endoteliale legata all’eccessiva produzione di ROS. Inoltre, delle diverse fonti di radicali liberi, quella che appare più importante nel causare disfunzione endoteliale sembra essere quella mitocondriale, questo potrebbe avere una rilevanza significativa nel comprendere meglio i meccanismi che portano allo sviluppo di patologia cardiovascolare nel soggetto obeso, eventualmente identifica nuovi precoci target terapeutici per una più efficace prevenzione cardiovascolare in questa popolazione. Infatti, come definito nell’introduzione di questa tesi, il danno microvascolare rappresenta la più precoce alterazione riscontrabile a carico dell’apparato cardiovascolare in seguito all’esposizione ai vari fattori di rischio cardiovascolare[37, 38].
Nonostante questo, la presenza di alterazioni strutturali della parete dei piccoli vasi di resistenza sembrano poter predire la patologia cardiovascolare e la mortalità cardiovascolare indipendentemente dalla terapia farmacologica, suggerendo come una volta sopravvenuto il danno a carico del microcircolo le possibilità di recupero anche con terapia farmacologica ottimale risultano limitate[37, 39]. Dato che il danno funzionale indotto dalla disfunzione endoteliale è considerato antecedente a quello strutturale, la prevenzione della disfunzione endoteliale nel paziente obeso tramite l’aggressione terapeutica dei meccanismi molecolari che la causano potrebbe prevenire quelle alterazioni strutturali che si associano irreversibilmente ad un outcome cardiovascolare avverso[65, 102].
La presenza di disfunzione endoteliale nel paziente obeso è nota da tempo, così come è nota la sua dipendenza da un’eccessiva produzione di radicali liberi dell’ossigeno, nonostante questo, nessuno studio ha precedentemente paragonato il contributo relativo di due tra le più importanti fonti di stress ossidativo endocellulare alla disfunzione endoteliale[39, 65, 103]. In un recente studio condotto dal nostro gruppo di ricerca è stato dimostrato come la NADPH ossidasi abbia un ruolo importante nel favorire la disfunzione endoteliale e come la sua influenza sia notevolmente superiore rispetto ad altri meccanismi causanti disfunzione endoteliale nell’obesità e nell’anziano (arginasi)[88]. La NADPH ossidasi è un enzima che risulta essere attivato da diversi stimoli, inclusa un’iperattività del sistema renina-angiotensina-aldosterone, l’attivazione di tale sistema è stata più volte documentata nel paziente obeso e suggerita come uno dei principali meccanismi di disfunzione endoteliale e rimodellamento vascolare associati alla patologia[81, 104].
34
Il ruolo di mtROS nel favorire la disfunzione endoteliale nell’obesità, invece, è meno noto: diversi studi hanno dimostrato come, in condizioni di eccessivo apporto calorico, si assista ad un’eccessiva produzione di mtROS probabilmente favorita dall’iperattivazione di una proteina coinvolta nell’aging cellulare quale p66Shc[97, 98]: tale proteina ha la capacità di incrementare la produzione di mtROS e l’attività risulta essere regolata da numerosi pathways intracellulari, tra cui il più importante è l’attività di SIRT-1[105], questa molecola fa parte della classe delle sirtuine, proteine la cui attività è sensibile al bilancio energetico della cellula. In condizioni di eccessivo apporto calorico si assiste ad una riduzione del rapporto NAD+/NADH che determina una riduzione dell’ attività di SIRT-1, ciò favorirebbe l’iperattivazione di p66Shc e si assocerebbe ad un’iperproduzione di mtROS, questi meccanismi di regolazione intracellulari sembrano essere influenzati anche dall’infiammazione[106].
In uno studio condotto su pazienti affetti da parodontite e diabete il nostro gruppo di ricerca ha dimostrato come il trattamento dell’infiammazione sistemica tramite rimozione dell’infiammazione orale si associava ad una riduzione nella produzione di mtROS associato ad un miglioramento della funzione endoteliale misurata tramite Flow-Mediated Dilation (FMD) a livello dell’arteria brachiale. Tale miglioramento si associava inoltre ad un miglior controllo metabolico della patologia diabetica, confermato da un miglioramento dei livelli di emoglobina glicata, questa evidenza confermerebbe come in condizioni di eccesso di nutrienti (diabete scarsamente controllato come conseguenza dell’infiammazione) si possa verificare un’iperproduzione di mtROS che ha effetti diretti sulla funzione endoteliale, riproducendo almeno in parte i risultati osservati in questo studio in pazienti obesi[107].
L’utilizzo di mtROS come target terapeutico per il miglioramento della funzione endoteliale sistemica è stato confermato anche in soggetti della popolazione sani in un trial clinico recentemente pubblicato sulla rivista Hypertension. In questo studio gli autori hanno evidenziato come la somministrazione di un composto in grado di ridurre la produzione di ROS mitocondriali (MitoQ) si associ ad un significativo miglioramento della FMD rispetto ad un gruppo di controllo che non assumeva la stessa terapia[101].
La dimostrazione del ruolo di mtROS nella disfunzione endoteliale nell’obesità fornisce ulteriori importanti informazioni circa la fisiopatologia del danno vascolare nel paziente obeso e conferma la sua stretta somiglianza con quello osservato nella persona anziana. Infatti, nell’invecchiamento si assiste ad un deficit del meccanismo intracellulare della
35
mitofagocitosi che comporta un progressivo accumulo di mitocondri disfunzionanti a livello intracellulare con conseguente incremento della produzione di mtROS[108].
A livello microvascolare questo si potrebbe tradurre in un’attivazione dell’infiammazione attraverso la via dell’inflammosoma NLPR3[109], questo potrebbe giustificare l’incremento della concentrazione delle citochine pro-infiammatorie comunemente riscontrato sia nella persona anziana che nel soggetto obeso e favorire la progressione del danno microvascolare tramite l’amplificazione dei processi infiammatori locali. Interrompere questo circolo vizioso fin dall’origine potrebbe prevenire i danni più precoci a carico del microcircolo in una fase in cui molte delle alterazioni potrebbero essere ancora reversibili, rendendo molto più efficace la prevenzione cardiovascolare nel paziente affetto da obesità.
Il ruolo di mtROS nel favorire un’alterazione dell’omeostasi microvascolare potrebbe rendere di conto di complicanze associate allo sviluppo di obesità. È stato infatti dimostrato come la proteina p66Shc, il cui segnale converge su mtROS, abbia un ruolo importante nel favorire lo sviluppo di insulino-resistenza e sia coinvolta nel fenomeno della memoria glicemica causa di complicazioni nel soggetto con alterato metabolismo glucidico anche a distanza di anni dall’ottenimento di un buon controllo metabolico[110, 111].
Inoltre, il rimodellamento della parete microvascolare favorito dalla disfunzione endoteliale potrebbe essere correlato all’incremento delle resistenze periferiche sfociante in un aumentato rischio di ipertensione arteriosa, comorbidità comunemente associata all’obesità.
Questo suggerisce la possibilità di prevenire non solo l’evoluzione della patologia cardiovascolare ma anche di numerose comorbidità associate all’obesità con terapie in grado di ridurre la produzione di mtROS.
Esiste a livello intracellulare un cross-talk tra l’attività della NADPH ossidasi e lo stress ossidativo mitocondriale, numerosi studi hanno infatti dimostrato come la produzione di mtROS possa essere amplificata dall’iperattivazione di NADPH ossidasi, questo potrebbe giustificare la maggior rilevanza di mtROS nell’indurre disfunzione endoteliale nel paziente obeso, infatti, mtROS potrebbe rappresentare la via finale comune su cui convergono le influenze negative sia di NADPH-ossidasi sia di altri pathways intracellulari alterati in corso di obesità (ad esempio SIRT-1 – p66Shc)[99].
Questo studio ha numerosi pregi, il primo è quello di aver utilizzato per la valutazione della funzione endoteliale e dell’effetto su di essa di NADPH ossidasi ed mtROS la
36
miografia a pressione, una tecnica che attualmente è considerata il gold standard per lo studio dei meccanismi fisiopatologici alla base delle alterazioni del microcircolo. Inoltre, i rigorosi criteri di inclusione ed esclusione hanno consentito di escludere numerosi fattori potenzialmente confondenti i risultati ottenuti: ad esempio, non considerando i soggetti in terapia farmacologica è stato possibile escludere un’eventuale influenza di quest’ultima sia sui livelli di mtROS e NADPH ossidasi sia sulla funzione endoteliale. Infine, la selezione di pazienti obesi in assenza di altre comorbidità ha consentito di escludere l’eventuale interferenza di queste ultime sui nostri risultati.
Sono comunque da riconoscere alcune limitazioni dello studio, la prima è la ridotta numerosità del campione reclutato che non consente di trarre informazioni definitive dai nostri risultati, la seconda è l’assenza di misurazione diretta della produzione di ROS da parte della NADPH ossidasi e dei mitocondri. Un’ulteriore limitazione è data dall’assenza delle informazioni relative ai parametri di rimodellamento microvascolare che non consente di traslare i risultati ottenuti sulla funzione endoteliale all’eventuale compromissione strutturale del microcircolo.
Infine va ricordato il fatto che il disegno sperimentale rappresenta pur sempre quello di uno studio caso-controllo, quindi, sebbene di natura meccanicistica, non consente di definire una chiara causalità tra alterazioni della fisiologia microcircolatoria ed evoluzione della patologia aterosclerotica.
37