Questo studio dimostra che la disfunzione endoteliale riscontrata nel soggetto obeso è almeno in parte dovuta ad una ridotta attività di Sirt-1, che sembra essere in grado di potenziare l’attività della eNOS. Questa azione potrebbe contrastare l’effetto negativo sulla biodisponibilità di NO dovuto all’incremento dei livelli di stress ossidativo vascolare indotti dall’iperattività della NADPH ossidasi nel soggetto obeso. Oltre alla presenza di disfunzione endoteliale, l’obesità si associa ad un maggior rimodellamento vascolare, espresso in forma di incremento di M/L e della MCSA. Sebbene non sia stato possibile identificare il potenziale contributo diretto di Sirt-1 sul rimodellamento vascolare, la ridotta biodisponibilità di NO e il mancato effetto di inibizione sullo stress ossidativo dovuti alla ridotta attività di Sirt-1 potrebbe spiegare parte dell’aumentato rimodellamento vascolare osservato nel gruppo di soggetti obesi rispetto ai controlli. Complessivamente quindi, i dati presentati suggeriscono che Sirt-1 potrebbe essere un importante target terapeutico per poter prevenire la disfunzione endoteliale ed il rimodellamento vascolare osservati nel soggetto obeso, potenzialmente riducendone il futuro rischio cardiovascolare.
Il concomitante incremento di M/L e della MCSA osservati nel gruppo di obesi, suggeriscono che questi soggetti vanno incontro ad un rimodellamento ipertrofico della parete microvascolare. Nel corso degli ultimi anni, numerosi studi eseguiti al miografo hanno mostrato la presenza di alterazioni strutturali, in particolare un incremento del rapporto intima-media, nelle piccole arterie di resistenza del tessuto sottocutaneo ed omentale di pazienti affetti da ipertensione arteriosa171. Il presente studio dimostra
che le stesse alterazioni possono essere riscontrate nei pazienti obesi. Un incremento di M/L a carico dei piccoli vasi di resistenza si traduce in una riduzione del lume vascolare, incremento delle resistenze vascolari periferiche ed una riduzione della riserva vascolare, potenzialmente rendendo i tessuti periferici più vulnerabili all’ischemia in circostanze di incrementata domanda metabolica. Dato che alterazioni strutturali del microcircolo periferico sono state correlate ad un’alterata riserva coronarica in soggetti ipertesi266, osservare le stesse alterazioni in soggetti obesi induce ad ipotizzare che il
rimodellamento microvascolare potrebbe essere un meccanismo responsabile del maggior rimodellamento cardiaco osservato nel soggetto obeso rispetto al normopeso. Ancora più importante potrebbe essere il significato di questi risultati quando analizzati nel contesto del futuro rischio di mortalità cardiovascolare di pazienti obesi. L’obesità è associata ad un incrementato rischio di morte per cause cardiovascolari. Parallelamente, un incremento di M/L a carico dei piccoli vasi del tessuto sottocutaneo è stato associato ad una peggior prognosi ed incrementato rischio di eventi cardiovascolari nei soggetti ipertesi, probabilmente a causa della sua associazione con cambiamenti microvascolari simili riscontrati a carico del circolo coronarico, renale e cerebrale267. Da questo punto
di vista, le alterazioni microcircolatorie riscontrate nel nostro studio potrebbero rappresentare le manifestazioni più precoci di danno vascolare dovuto all’obesità e dare importanti informazioni prognostiche.
Contemporaneamente, rispetto ai controlli, nei piccoli vasi di resistenza dei soggetti obesi è stata riscontrata una ridotta risposta all’Ach, indice di disfunzione endoteliale, che risulta in larga parte legata ad una diminuita attività della eNOS. Questo dato conferma risultati ottenuti in altri studi173.
Sebbene i meccanismi che sono responsabili di questa alterata funzione possano essere molteplici, nel presente studio dimostriamo come, il soggetto obeso abbia un’incrementata produzione di O2-, e
51 un’incrementata attività della NADPH ossidasi. Lo stress ossidativo è in grado di ridurre la produzione endoteliale di NO attraverso diversi meccanismi. In primo luogo, l’O2- è in grado di reagire direttamente
con NO, consumandolo ed inducendo la formazione di perossinitrito, un anione che reagisce rapidamente con tutti i macroelementi cellulari (lipidi, proteine ed acidi nucleici) causandone il loro disfunzionamento e portando così ad un’alterata trasmissione di segnali a livello intracellulare da un lato, e alla morte cellulare con apoptosi e necrosi dall’altro. Secondariamente, l’O2- e, in parte, il
perossinitrito possono alterare la funzione della eNOS, inducendo una ridotta produzione di NO. L’alterata biodisponibilità dell’NO sarebbe in grado di contribuire anche al rimodellamento vascolare osservato nei soggetti obesi. Infatti, l’NO svolge un’azione di antiproliferativa sulle cellule muscolari lisce della parete vascolare. In uno studio eseguito nei ratti, la somministrazione prolungata di L-NAME (inibitore selettivo della eNOS che riduce la produzione di NO) portava ad un rimodellamento dei vasi che non risultava secondario all’aumentata pressione arteriosa sistemica268. Lo stress ossidativo può
anche favorire l’acquisizione di un fenotipo uncoupled della eNOS, condizione nella quale l’attività di questo enzima è reindirizzata alla produzione di ROS rispetto a quella di NO. Alcuni studi hanno dimostrato come la presenza di eNOS uncoupled è di per sé associata ad un maggior rimodellamento vascolare269.
La novità più importante emersa da questo studio risulta comunque il miglioramento significativo della risposta all’Ach dopo incubazione dei piccoli vasi con l’agonista specifico di Sirt-1, SRT1720. Vari esperimenti hanno infatti evidenziato la ridotta funzione di Sirt-1 nei vasi che presentavano disfunzione endoteliale, principalmente nell’animale da laboratorio245,252, mancando dati più certi
nell’uomo e, soprattutto, nell’obesità. Dopo ripristino dell’attività di Sirt-1 tramite SRT1720 è stato possibile osservare un incremento della risposta vasodilatatoria all’Ach, sia nel soggetto di controllo che nel soggetto obeso, confermando l’influenza di Sirt-1 sulla funzione endoteliale. L’incremento di vasodilatazione risultava minimo nel sano rispetto all’aumento di oltre il 20% ottenuto nell’obeso. Questo dato sottolinea che la disfunzione endoteliale è associata ad una ridotta funzione della molecola Sirt-1, e come questo difetto possa essere molto più accentuato nel soggetto obeso. L’attività vasodilatante di Sirt-1 viene persa dopo inibizione della eNOS, suggerendo che l’azione positiva di Sirt- 1 sulla funzione endoteliale possa dipendere dalla maggior produzione di NO, come risultato di una stimolata attività della eNOS. Sono diversi i meccanismi attraverso i quali Sirt-1 potrebbe migliorare l’attività della eNOS. Esperimenti eseguiti in animali di laboratorio hanno evidenziato una possibile stimolazione diretta ad opera di Sirt-1 sulla eNOS attraverso la diretta deacetilazione di alcuni residui dell’enzima, come mostrato nello studio di Nisoli116 e confermato nello studio di Mattagajasingh188;
inoltre, studiando cellule endoteliali in vitro è stato osservato che il resveratrolo aumentava la trascrizione genica di eNOS, mediante l’attivazione di fattori di trascrizione da parte di Sirt-1270. Tra i
meccanismi indiretti che contribuiscono all’azione su eNOS, centrale è il ruolo sui ROS intracellulari e l’inibizione di fattori pro-infiammatori, quali Nf-kB. Lee e colleghi hanno dimostrato come un’iperespressione di Sirt-1 è in grado di svolgere un ruolo protettivo nei confronti del danno mediato da citochine pro-infiammatorie su cellule pancreatiche isolate in laboratorio. L’entità della protezione è direttamente legato all’entità dell’inibizione di Nf-kB262. Inoltre, Yang e colleghi hanno dimostrato
come l’utilizzo di agonisti di Sirt-1 possa ridurre la concentrazione di TNF-α e l’attivazione di Nf-kB, grazie alla deacetilazione di alcuni suoi residui271. La capacità di Nf-kB di stimolare la produzione di
citochine pro-infiammatorie (TNF-α, IL-6) che inibiscono l’eNOS e di ridurre la sintesi pretrascrizionale dell’eNOS stessa272, potrebbe in parte spiegare l’azione positiva di Sirt-1 su questo enzima. Infine, Sirt-
52 su enzimi ossidanti. Zarzuelo e colleghi, studiando sezioni di aorta di topi incubati in presenza di antagonisti sirtuinici, hanno evidenziato un aumento nell’espressione della NAPDH ossidasi e nella produzione di ROS. Viceversa, questo effetto veniva abolito se il vaso era preincubato con resveratrolo, un altro agonista sirtuinico273. È stato suggerito che Sirt-1 possa avere un’azione diretta di
potenziamento sui meccanismi antiossidanti intracellulari. Nello studio di Spanier, eseguito su cellule endoteliali umane coltivate in vitro, l’utilizzo di resveratrolo era associato ad una maggior concentrazione di glutatione perossidasi e di SOD, i principali enzimi implicati nel catabolismo dei ROS259. Tali risultati sono stati successivamente confermati anche da Cheng e colleghi264. La capacità di
stimolare l’azione di enzimi antiossidanti propria di Sirt-1 è importante in quanto, lo stress ossidativo è in grado di inibire l’attività della eNOS, determinandone un uncoupling attraverso una diminuzione del suo substrato (L-arginina) e una riduzione del cofattore BH4137.
Infine, in questo studio abbiamo dimostrato come i soggetti con maggior deficit della vasodilatazione Ach-dipendente dovuta a ridotta Sirt-1 sono anche coloro che hanno maggior rimodellamento vascolare, identificato da un maggior M/L. Ciò dimostra come, soggetti nei quali il segnale di Sirt-1 a livello endoteliale è più deficitario sono coloro che hanno maggior rimodellamento vascolare, suggerendo che la proporzione di disfunzione endoteliale dovuta alla ridotta espressione di Sirt-1 possa contribuire al rimodellamento vascolare. Precedenti studi hanno mostrato un possibile ruolo di Sirt-1 nel rimodellamento vascolare. Ad esempio, in topi con Sirt-1 inibito si riscontrava un precoce sviluppo di fibrosi, nefrosclerosi e alterazione dei processi di neoangiogenesi, mentre la somministrazione di resveratrolo proteggeva ratti sottoposti a stimolo ipossico prolungato dallo sviluppo di ipertensione polmonare, riducendo il rimodellamento osservato nei vasi polmonari258,274.
Da ricordare come questo studio presenti alcune limitazioni. Il numero di pazienti inclusi è relativamente ridotto, potendo non essere rappresentativo di una popolazione più ampia e potenzialmente precludendo l’identificazione di associazioni statisticamente significative. Inoltre, lo studio ha un disegno osservazionale, caso-controllo, cross-sectional, non consentendo quindi di osservare se le modifiche dell’espressione e dell’attività di Sirt-1 si associassero a modifiche della funzione endoteliale e del rimodellamento vascolare. Non possedendo informazioni dettagliate sullo stato di insulino-resistenza (ad eccezione dell’esclusione della diagnosi di diabete), non siamo stati in grado di verificare l’associazione tra Sirt-1 e controllo glico-metabolico del paziente obeso. Ciò è importante perché precedenti studi hanno messo in evidenza come l’attività di Sirt-1 possa essere legata al ed avere influenze sul controllo glico-metabolico235. Inoltre, per la mancanza di campioni
biologici, non è stato possibile valutare se la ridotta attività di Sirt-1 osservata nel soggetto obeso possa dipendere da una ridotta espressione o da una regolazione funzionale post-trascrizionale. La relazione tra Sirt-1 e stress ossidativo non è stata analizzata direttamente, ma solo ipotizzata sulla base dei diversi livelli di stress ossidativo ed attività di Sirt-1 riscontrati nei soggetti obesi rispetto ai controlli. Un altro importante limite è la mancanza di informazioni relative ai marcatori di invecchiamento cellulare. Un precoce invecchiamento cellulare è stato infatti relazionato ad un più rapido rimodellamento vascolare e ad un maggior rischio di mortalità per cause cardiovascolari275,276.
Parallelamente, numerosi dati sperimentali dimostrano un importante controllo di Sirt-1 sui meccanismi che regolano la senescenza cellulare254,255. Di conseguenza, oltre agli effetti sulla eNOS ed
ai potenziali effetti sui livelli vascolari di ROS, Sirt-1 potrebbe avere un importante ruolo nel modulare il rimodellamento microvascolare attraverso meccanismi legati al controllo dell’invecchiamento cellulare.
53 Nonostante queste limitazioni, i dati ottenuti potrebbero comunque indicare che terapie in grado di potenziare l’attività di Sirt-1 possano stimolare l’attività della eNOS, migliorando il quadro di disfunzione endoteliale soprattutto nel soggetto obeso e tramite questo meccanismo, in aggiunta ad un possibile effetto sui livelli di stress ossidativo vascolare, inibire i processi di rimodellamento microcircolatorio. Entrambe queste vie terminano con la comune azione di ridurre lo stato pro- aterogenico riscontrato nel paziente obeso, potendo portare ad una riduzione delle complicanze cardiovascolare associate all’obesità.
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