Modulazione del rimodellamento vascolare legata alle sirtuine

Sirt1 ha un’importante azione di protezione da parte dello stress ossidativo e dell’infiammazione, il che rende questa proteina interessante dal punto di vista della protezione cardiovascolare.

In condizioni patologiche, infatti, Sirt1 è un grado di spostarsi tra nucleo e citoplasma per modulare diverse vie di signaling coinvolte nella protezione dallo stress ossidativo 183: in particolare, Sirt1 previene la senescenza delle cellule endoteliali indotta dal perossido d’idrogeno tramite la deacetilazione di p53, e protegge i vasi sanguigni dalla disfunzione endoteliale indotta dall’iperglicemia attraverso un meccanismo che riduce l’espressione di p66Shc 184.

Oltre a p53, anche la famiglia del fattore di trascrizione FOXO è sottoposta a una regolazione mediata dalle sirtuine: in particolare, si è dimostrato che sia Sirt1 che Sirt2 sono in grado di deacetilare e di attivare FOXO3a in risposta allo stress ossidativo; quest’azione è molto importante, dal momento che i principali target di FOXO3a sono il gene SOD2, codificante per una superossido dismutasi manganese-dipendente (MnSOD) a localizzazione mitocondriale, e la catalasi, un enzima che protegge dal danno causato dal perossido d’idrogeno 185,186.

I livelli dell’mRNA e della proteina Sirt1 diminuiscono progressivamente durante lo sviluppo di senescenza endoteliale, che viene accelerata dallo stress ossidativo associato ai fattori di rischio cardiovascolari 187.

Sirt1 possiede anche effetti anti-infiammatori e anti-trombotici, interferendo con la via di NF-kB e sopprimendo l’espressione del fattore tissutale endoteliale 188.

2.4.4.2 Controllo da parte di Sirt1 della produzione di ROS mitocondriale

Negli ultimi anni si è osservato che Sirt1 è in grado di controllare un’altra proteina coinvolta nello stress ossidativo, la proteina p66Shc.

La proteina p66Shc è una delle tre isoforme codificate dal locus ShcA; le altre due proteine, p46Shc e p52Shc, in caso di stimolazione da parte di fattori di crescita, attivano Ras e quindi la via delle MAPK.

Nonostante la grande somiglianza strutturale, non c’è evidenza che p66Shc attivi la via di Ras, mentre ha un importante ruolo nella regolazione del bilancio redox intracellulare e dei livelli di stress ossidativo: in particolare, è stato dimostrato che la quantità di ROS è ridotta in cellule p66Shc-deplete 189 e in topi p66Shc -/- 190.

P66Shc aumenta i livelli intracellulari di ROS in diversi modi: principalmente diminuisce l’eliminazione delle ROS attraverso l’inibizione dei fattori di trascrizione FOXO, che sono in grado di indurre l’espressione di catalasi, di glutatione perossidasi e di MnSOD 191; inoltre, sembra che p66Shc stimoli la produzione di ROS da parte della NADPH ossidasi: nei macrofagi, infatti, dove la NADPH ossidasi rappresenta la principale fonte di ROS, l’eliminazione del gene codificante per p66Shc riduce del 40% la formazione di ROS 192. Infine, una certa quantità di p66Shc è stata osservata nello spazio intermembrana dei mitocondri: a questo livello, la proteina è associata in complessi proteici contenenti

mHSP70, TIM e TOM; si ritiene che in forma complessata la proteina sia inattiva e che, in condizioni di stress ossidativo, si dissoci e acquisisca la conformazione attiva 193.

Alcuni esperimenti elettrochimici hanno dimostrato che la porzione aminoterminale di p66Shc contiene una regione redox capace di trasferire elettroni dal citocromo c all’ossigeno, producendo così perossido d’idrogeno 139.

Di recente è stato dimostrato che p66Shc è regolata negativamente da Sirt1. In particolare, un gruppo di ricercatori ha osservato che l’inibizione delle sirtuine in colture cellulari era in grado di aumentare l’espressione di p66Shc in termini sia di mRNA sia di proteina; successivamente hanno dimostrato che l’iperespressione di Sirt1 nelle cellule endoteliali inibiva l’upregulation di p66Shc indotta da glucosio, mentre l’eliminazione di Sirt1 aumentava l’espressione di p66Shc.

I dati suggerivano che Sirt1 sopprimesse la trascrizione di p66Shc a livello cromatinico, per una diminuzione del legame dell’istone H3 acetilato al promotore di p66Shc: come ci si aspettava, si è trovato che l’iperespressione di Sirt1 diminuiva questo legame, mentre l’inibizione di Sirt1 lo aumentava 184.

Un ulteriore studio ha dimostrato che alcuni enzimi agenti a livello istonico su H3K9 (in particolare SUV39H1, SRC-1 e JMJD2C) collaborano nell’indurre la trascrizione di p66Shc nel paziente obeso 194: questi risultati aprono alla possibilità di agire farmacologicamente sull’epigenetica per correggere un’espressione genica disregolata, come strategia per ridurre il peso della patologia cardiovascolare associata all’obesità.

L’inibizione di p66Shc mediata da Sirt1 sembra in grado di proteggere dalla disfunzione endoteliale: infatti si può ottenere una protezione dalla disfunzione endoteliale indotta dall’iperglicemia eliminando p66Shc, e questa protezione è stata attribuita alla ridotta

produzione di ROS, all’upregolazione di fattori che eliminano le ROS e all’aumentata biodisponibilità di NO 195.

È stato osservato che l’espressione di Sirt1 era significativamente ridotta nell’aorta dei topi diabetici, e che l’iperespressione endotelio-specifica di Sirt1 diminuiva l’espressione di p66Shc nell’aorta degli stessi topi. Inoltre, i topi transgenici per Sirt1 hanno dei livelli inferiori di marcatori di stress ossidativo e una migliore vasodilatazione indotta dall’acetilcolina rispetto ai topi diabetici wild type, in linea con quanto osservato nei topi diabetici knockout per p66Shc 195.

Inoltre, diverse evidenze dimostrano che l’invecchiamento dei vasi è associato ad aumentato stress ossidativo, e che la senescenza delle cellule endoteliali è coinvolta nelle patologie cardiovascolari associate all’età: è stato osservato che i topi knockout per p66Shc hanno un aumento del 30% della durata della vita, suggerendo che la proteina sia coinvolta nell’invecchiamento e nelle patologie associate all’età 196.

A questo proposito, si è visto che l’attivazione di Sirt1 è in grado di inibire la senescenza endoteliale indotta dallo stress ossidativo 197.

Nei topi transgenici per Sirt1, rispetto ai topi diabetici wild type, è stata osservata anche una diminuita espressione di PAI-1 (Plasminogen Activator Inhibitor-1), un marcatore di senescenza endoteliale: questo suggerisce che l’effetto anti-invecchiamento di Sirt1 giochi un ruolo nel ridurre il danno vascolare indotto dall’iperglicemia 198.

Inoltre, la restrizione calorica aumenta significativamente l’espressione di Sirt1 ma diminuisce quella di p66Shc, il che potrebbe mediare gli effetti della restrizione calorica sul miglioramento della funzione endoteliale 184.

Mentre è nota da diversi anni la regolazione di p66Shc da parte di Sirt1, più recentemente si è osservato che esiste un controllo anche nel senso opposto: in particolare, nei topi diabetici, l’iperglicemia ed elevati livelli di acidi grassi liberi determinano un aumento dell’espressione di p66Shc, che aumenta a livello endoteliale l’espressione del microRNA miR-34a, il quale sopprime l’attività di Sirt1 199.