Complicanze

La Patobiologia delle Complicanze Diabetiche

Un Meccanismo Unificante

di Michael Brownlee

Departments of Medicine and Pathology, Albert Einstein College of Medicine, Brooklyn, NY, USA, New York

Introduzione

È per me un grande onore entrare a far parte del club dei vincitori del Banting Award, molti dei quali sono stati miei mentori e modelli. Inoltre, tenere la Banting Lecture ha per me un significato molto particolare, poiché senza Frederick Banting, sarei morto di diabete di tipo 1 all’età di 8 anni. Tuttavia, già quando mi fu diagnosticato il diabete era evidente che per moltissime persone come me, la scoperta fatta da Banting permetteva a queste persone di vivere abbastanza a lungo da sviluppare complicanze quali l’insufficienza renale, la cecità e le patologie cardiovascolari. Per esempio, quando iniziai il college, nel manuale diffuso dall’American Diabetes Association, i genitori dei ragazzi diabetici potevano leggere le seguenti parole: “I soggetti affetti da diabete di tipo 1 possono essere sicuri che avranno elevate probabilità di arrivare ai trenta anni”. I miei genitori, chiaramente, non trovarono la cosa per niente rassicurante.
Nello stesso momento in cui stavamo leggendo questo nel 1967, tuttavia, la prima scoperta della ricerca di base riguardo alla patobiologia delle complicanze diabetiche era stata pubblicata su Science l’anno precedente. Oggi in questa mia Banting Lecture, ho intenzione di raccontarvi una storia scientifica ma che è anche profondamente personale.
Dividerò il mio discorso in tre parti. La prima parte chiamata “i pezzi del puzzle, ” descrive ciò che è stato acquisito nell’ambito della patobiologia delle complicanze diabetiche a partire dal documento pubblicato su Science nel 1966 continuando fino alla fine degli anni ’90. Nella seconda parte, vi presenterò un meccanismo unificante che collega insieme tutti i pezzi apparentemente non attaccati del puzzle. Infine, nella terza parte, mi concentrerò su tre esempi di nuovi approcci terapeutici per la prevenzione ed il trattamento delle complicanze diabetiche, che sono tutti basati sul nuovo paradigma di un meccanismo unificante per la patogenesi delle complicanze diabetiche.

[Torna a inizio pagina]

I Pezzi del Puzzle

Le caratteristiche del danno tissutale indotto dall’iperglicemia sono elencate schematicamente nella Fig. 1. Il DCCT (Diabetes Control and Complications Trial) e l’UKPDS (U.K. Prospective Diabetes Study) hanno stabilito che l’iperglicemia, come si vede all’estrema sinistra della figura, è la causa iniziale del danno ai tessuti che vediamo clinicamente, all’estrema destra della figura. [1,2] Sebbene questo processo venga modificato, sia da determinanti genetici della suscettibilità individuale, riquadro in alto, sia da fattori indipendenti acceleranti come l’ipertensione, riquadro in basso, oggi mi concentrerò sui riquadri centrali, cioè sui meccanismi che mediano gli effetti dell’iperglicemia responsabili del danno ai tessuti.
Quando mi riferisco agli effetti dell’iperglicemia che danneggiano i tessuti, naturalmente, intendo il danno ad un particolare sottogruppo di cellule: le cellule endoteliali capillari nella retina, le cellule mesangiali nei glomeruli renali, i neuroni e le cellule Schwann nei nervi periferici. Che cosa hanno di diverso queste cellule che le rendono così vulnerabili all’iperglicemia? Sappiamo che nel diabete, l’iperglicemia colpisce tutte le cellule di tutti i tessuti. Quindi perché si verifica un danno solo in questo numero ridotto di tipi di cellule coinvolte nelle complicanze diabetiche? La risposta è che gran parte delle cellule, quando vengono esposte all’iperglicemia, sono in grado di ridurre il trasporto di glucosio all’interno della cellula, in tal modo la loro concentrazione interna di glucosio resta costante. Al contrario, le cellule che vengono danneggiate dall’iperglicemia sono quelle che non riescono ad eseguire questo meccanismo in modo efficiente. [3,4] Quindi, il diabete danneggia in modo selettivo le cellule, come quelle endoteliali e mesangiali, il cui tasso di trasporto del glucosio non diminuendo rapidamente come conseguenza dell’iperglicemia, porta ad un’elevata concentrazione di glucosio all’interno della cellula. Tutto questo è importante, poiché ci spiega che ciò che causa le complicanze deve coinvolgere meccanismi che agiscono all’interno di queste cellule piuttosto che fuori.
Il primo meccanismo che scoperto è stato la via dei polioli e l’aumento del flusso dei polioli, descritto nei nervi periferici nel documento pubblicato nel 1966 su Science, di cui vi ho precedentemente parlato. [5] Questo è il primo pezzo del puzzle. Poi, 10 anni dopo, alla fine degli anni ’70, è stato trovato un secondo pezzo del puzzle: l’aumento della formazione dei prodotti finali della glicazione avanzata (AGE). Alla fine degli anni ’80 ed all’inizio dei ’90, un terzo pezzo del puzzle è stato scoperto: l’attivazione delle isoforme della proteina chinasi C (PKC) indotta dall’iperglicemia. Ed alla fine degli anni ’90, ecco il quarto pezzo del puzzle: l’aumento del flusso della via dell’esosamina e la conseguente sovramodificazione delle proteine attraverso la N-acetilglucosamina. Vi riassumerò in breve ognuno di questi punti, poiché ritengo che ognuno di loro sia un pezzo importante del puzzle.

Figura 1. Caratteristiche generali del danno tissutale provocato dall’iperglicemia

[Torna a inizio pagina]

Aumento del Flusso Attraverso la Via dei Polioli

La via dei polioli, raffigurata schematicamente in Fig.2, si concentra sull’enzima dell’aldoso- reduttasi. L’aldoso-reduttasi normalmente ha la funzione di ridurre gli aldeidi tossici nella cellula ad alcoli inattivi, ma quando la concentrazione di glucosio nella cellula diventa troppo elevata, l’aldoso-reduttasi riduce anche quel glucosio in sorbitolo, che è successivamente metabolizzato a fruttosio. Nel processo di riduzione dell’elevato glucosio intracellulare a sorbitolo, l’aldoso-reduttasi consuma il cofattore NADPH. [6] Ma come mostra la Fig.2, l’NADPH è anche il cofattore essenziale per la rigenerazione di un antiossidante intracellulare importante, il glutatione ridotto. Riducendo la quantità di glutatione ridotto, la via dei polioli aumenta la suscettibilità allo stress ossidativo intracellulare.
Come facciamo a sapere se questo pezzo del puzzle sia realmente importante? Grazie a studi come quello condotto da Ron Engerman e Tim Kern, [7] in cui cani diabetici furono trattati per 5 anni con un inibitore dell’aldoso-reduttasi. La velocità di conduzione nervosa nei cani diabetici diminuiva col tempo come anche nei pazienti. Al contrario, nei cani diabetici trattati con un inibitore dell’aldoso-reduttasi, si evitò il difetto indotto dal diabete nella velocità di conduzione nervosa.

Figura 2. L’iperglicemia aumenta il flusso attraverso la via dei polioli. Tratto da Brownlee M: Biochemistry and molecular cell biology of diabetic complications. Nature 414:813-820, 2001

[Torna a inizio pagina]

Produzione Intracellulare di Precursori AGE

La seconda scoperta presente nella mia lista dei pezzi del puzzle è la produzione intracellulare di precursori AGE. Come mostra la Fig.3, questi sembrano danneggiare le cellule attraverso tre meccanismi. Il primo meccanismo, rappresentato nella parte alta della cellula endoteliale, è la modificazione delle proteine intracellulari comprese le proteine coinvolte nella regolazione della trascrizione genica. Il secondo meccanismo, raffigurato sulla sinistra, per cui questi precursori AGE sono capaci di diffondersi fuori della cellula e modificare le molecole circostanti della matrice extracellulare, [10] cambiando l’invio dei segnali tra la matrice e la cellula e provocando la disfunzione cellulare.[11] Il terzo meccanismo, raffigurato in alto a destra di Fig.3, è che questi precursori AGE si diffondono fuori della cellula e modificano le proteine circolanti nel sangue come l’albumina. Queste proteine modificate circolanti possono poi legarsi ai recettori AGE ed attivarli, causando così la produzione di citochine infiammatorie e fattori di crescita, che a loro volta causano la patologia vascolare. [12-21] Di nuovo, come possiamo sapere che questo pezzo del puzzle è realmente importante? Sempre grazie a studi su animali come quello condotto da Hans-Peter Hammes, [22] in cui si dimostrava che l’inibizione farmacologica dei precursori AGE previene le modificazioni strutturali tardive della retinopatia diabetica sperimentale.

Figura 3. L’Aumento della produzione di precursori AGE e le sue conseguenze patologiche. Tratto da Brownlee M: Biochemistry and molecular cell biology of diabetic complications. Nature 414:813-820, 2001

[Torna a inizio pagina]

Attivazione della PKC

Il terzo meccanismo presente nella mia lista dei “pezzi dei puzzle” è la via della PKC. In questa via, raffigurata schematicamente in Fig. 4, l’iperglicemia all’interno della cellula aumenta la sintesi di una molecola chiamata diacilglicerolo, un importante cofattore d’attivazione delle isoforme classiche della proteina chinasi C, -b, -d e –a. Quando la PKC viene attivata dall’iperglicemia intracellulare, questa provoca molteplici effetti sull’espressione genica. In ogni caso, tutto ciò che è positivo per una funzionalità normale, risulta diminuito, mentre tutto ciò che è negativo risulta aumentato. Per esempio, iniziando dall’estrema sinistra di Fig.4, il vasodilatatore responsabile della produzione della sintesi dell’ossido nitrico endoteliale risulta diminuito, mentre il vasocostrittore endotelin-1 è aumentato. Sono anche aumentati il fattore di crescita trasformante –b? e l’inibitore 1 dell’attivatore del plasminogeno. Nuovamente, come facciamo a sapere che questo pezzo del puzzle è veramente importante? Sappiamo che questo è importante, poiché in diversi studi su animali come alcuni pubblicati da Gorge King, si è visto che l’inibizione della PKC preveniva le modificazioni precoci nella retina e nei reni dei diabetici. [27, 31, 32].

Figura 4. Conseguenze dell’attivazione della PKC indotta dall’iperglicemia

[Torna a inizio pagina]

Aumento dell’Attività della Via dell’Esosamina

L’ultimo meccanismo presente nella mia lista dei “pezzi del puzzle” è l’aumento del flusso della via dell’esosamina. Come mostra schematicamente la Fig. 5, quando la concentrazione di glucosio all’interno di una cellula è elevata, gran parte di questo glucosio è metabolizzato attraverso il processo di glicolisi, venendo dapprima fosforilato in glucosio-6 fosfato, poi in fruttosio-6 fosfato, e quindi in tutto il resto della via glicolitica. Tuttavia, un po’ di quel fruttosio-6 fosfato viene deviato in una via di segnalazione in cui un enzima chiamato GFAT (glutamina: fruttosio-6 fosfato amidotransferasi) converte il fruttosio-6 fosfato in glucosamina-6 fosfato e infine in UDP N-acetil glucosamina.
Quello che accade dopo è che il N-acetil glucosamina è messa a contatto con i residui di serina e treonina dei fattori di trascrizione, proprio come il processo più familiare di fosforilizzazione, e la sovramodificazione da parte di questa glucosamina spesso provoca modificazioni patologiche nell’espressione genica. [33-35] Per esempio, in Fig.5, l’aumentata modificazione del fattore di trascrizione Sp1 da luogo ad un’aumentata espressione del fattore trasformante di crescita –b1 e dell’inibitore 1 dell’attivatore del plasminogeno, entrambi dei quali sono nocivi per i vasi sanguigni dei diabetici.[36] Ancora, come sappiamo se questo pezzo del puzzle è realmente importante? Sebbene questo pezzo del puzzle è stato solo recentemente riconosciuto come uno dei fattori nella patogenesi delle complicanze diabetiche, si è visto che gioca un ruolo importante sia nelle anormalità dell’espressione genica della cellula glomerulare indotte dall’iperglicemia [33] sia nella disfunzione cardiomiocitica indotta dall’iperglicemia nella coltura cellulare. [37] Nelle placche delle carotidi dei pazienti diabetici di tipo 2, anche la modificazione delle proteine delle cellule endoteliali da parte della via dell’esosamina risulta notevolemte aumentata.[38]

Figura 5. L’iperglicemia aumenta il flusso durante la via dell’esosamina. Tratto da Brownlee M: Biochemistry and molecular cell biology of diabetic complications. Nature 414:813-820, 2001.

[Torna a inizio pagina]

Un Meccanismo Unificante

Otre 13.000 articoli pubblicati dal 1966 sembravano mostrare che tutti questi pezzi del puzzle rivestissero un ruolo importante nella patogenesi delle complicanze diabetiche, anche se due elementi suggerivano che mancava ancora qualcosa di più importante. Innanzitutto, non c’era nessun elemento apparentemente comune che collegasse questi meccanismi l’uno all’altro. In secondo luogo, i trial clinici condotti sui pazienti con gli inibitori di queste vie si rivelarono tutti deludenti. Cercando di dare un senso a tutto ciò, ipotizzammo che tutti questi meccanismi fossero in realtà collegati ad un evento di base comune e che il mancato bloccaggio di tutte le vie a valle avrebbe potuto spiegare i deludenti trial clinici con inibitori a singola–via. Ciò che abbiamo scoperto è che tutti questi meccanismi patogenici diversi riflettono un singolo processo indotto dall’iperglicemia e che questo singolo processo unificante è la sovraproduzione di superossido da parte della catena di trasporto mitocondriale.
Iniziammo col porci la seguente domanda: quali processi vengono accresciuti dall’iperglicemia intracellulare nelle cellule il cui tasso di trasporto del glucosio non è sottoregolato dall’iperglicemia, ma non vengono accresciuti nelle cellule il cui tasso di trasporto del glucosio è sottoregolato dall’iperglicemia?
Scoprimmo che la caratteristica di differenziazione comune a tutti i tipi di cellule danneggiate dall’iperglicemia era un aumento della produzione di specie reattive dell’ossigeno (ROS). [36, 39] Sebbene l’iperglicemia sia stata associata a fenomeni di stress ossidativo nei primi anni Sessanta, [40] né il meccanismo di base che la produce né le sue conseguenze per le vie del danno iperglicemico sono note.

[Torna a inizio pagina]

In che Modo l’Iperglicemia Aumenta la Produzione di Superossido da parte dei Mitocondri?

Nella catena di trasporto degli elettroni mitocondriale vi sono 4 complessi proteici, chiamati complesso I, II, III e IV (Fig. 6). Quando il glucosio è metabolizzato attraverso il ciclo dell’acido tricarbossilico (TCA), questo genera donatori d’elettroni. Il principale donatore d’elettroni è il NADH, che cede elettroni al complesso I. L’altro donatore d’elettroni generato dal ciclo TCA è il FADH2, formato dal succinato deidrogenasi, che cede elettroni al complesso II. Gli elettroni vengono ceduti da entrambi questi complessi al coenzima Q, e poi dal coenzima Q sono trasferiti al complesso III, il citocromo C, complesso IV, e infine all’ossigeno molecolare, che riducono ad acqua.
Il sistema di trasporto degli elettroni è organizzato in questo modo proprio perchè si possa regolare in modo preciso il livello d’ATP. Poiché gli elettroni sono trasportati da sinistra a destra, un po’ dell’energia di quegli elettroni è utilizzata per pompare protoni attraverso la membrana al complesso I, III, e IV. Questo genera ciò che è, in effetti, una differenza di voltaggio attraverso la membrana mitocondriale. L’energia che deriva da questo gradiente porta alla sintesi d’ATP attraverso la sintetasi dell’ATP. [41, 42] In alternativa, proteine non accoppiate (UCPs, Fig.6) possono diffondersi lungo il gradiente di voltaggio per generare calore per tenere il tasso di generazione d’ATP costante.
Questo è ciò che accade nelle cellule normali. Al contrario, nelle cellule diabetiche che al loro interno presentano un’elevata concentrazione di glucosio, c’è più glucosio che deve essere ossidato nel ciclo TCA, che, infatti, spinge più donatori d’elettroni (NADH e FADH2) nella catena di trasporto elettroni. Di conseguenza, il gradiente di voltaggio attraverso la membrana mitocondriale aumenta fino a raggiungere una soglia limite. A questo punto, il trasferimento degli elettroni all’interno del complesso III viene bloccato, [43] provocando il ritorno degli elettroni al coenzima Q, il quale cede uno per volta gli elettroni all’ossigeno molecolare, generando quindi superossido (Fig. 6). Le isoforme mitocondriali dell’enzima superossido dismutasi degradano quest’ossigeno che contrasta i radicali liberi in perossido d’idrogeno, che viene poi convertito in H2O e O2 da altri enzimi.
Come facciamo a sapere che questo processo si verifica realmente nelle cellule che vengono danneggiate dall’iperglicemia? Innanzitutto, abbiamo osservato queste cellule con un colorante che cambia il suo colore con l’aumentare del voltaggio della membrana mitocondriale e abbiamo scoperto che l’iperglicemia intracellulare aumenta il voltaggio attraverso la membrana mitocondriale sopra la soglia critica necessaria per aumentare la formazione di superossido. [44] Per provare che la catena trasporto elettroni produce superossido attraverso il meccanismo che abbiamo proposto, abbiamo esaminato l’effetto della sovraespressione dell’UCP-1 o del manganese superossido dismutasi (MnSOD) sull’iperglicemia indotta dalla generazione di ROS. Si è visto che l’iperglicemia ha causato un grande aumento nella produzione di ROS. Al contrario, un livello identico d’iperglicemia non causava affatto l’aumento di ROS quando avevamo collassato anche il gradiente di voltaggio mitocondriale attraverso la sovraespressione UCP.[39] Similarmente, l’iperglicemia non aumenta affatto i ROS quando degradiamo il superossido attraverso la sovraespressione dell’enzima MnSOD. Questi dati dimostrano due cose. La prima, è che l’effetto UCP dimostra che la catena di trasporto degli elettroni mitocondriale è la fonte dell’iperglicemia indotta dal superossido. La seconda, è che l’effetto del MnSOD dimostra che i ROS formati inizialmente sono superossido.
Per confermare questi risultati con un approccio sperimentale indipendente, abbiamo tolto il DNA mitocondriale dalle normali cellule endoteliali per formare le cosiddette cellule endoteliali p0, che sono prive di una catena di trasporto degli elettroni mitocondriali funzionale (Fig 7B). Quando la catena di trasporto degli elettroni è rimossa, l’effetto dell’iperglicemia sulla produzione di ROS viene meno. Ugualmente, nelle cellule endoteliali p0, l’iperglicemia non attiva affatto la via dei polioli, la formazione di AGE, la PKC, o la via dell’esosamina.

Figura 6. L’iperglicemia induce la produzione di superossido da parte della catena di trasporto degli elettroni mitocondriali

Figura 7. L’iperglicemia induce la produzione di ROS nelle cellule ?0 endoteliali. A : Tratto da ref.[39] B : Tratto da:M.B., M.H. Zou, X. Du, D. Edelstein, unpublished data

[Torna a inizio pagina]

La Produzione Mitocondriale di Superossido indotta dall’Iperglicemia attiva le Quattro Vie attraverso l’Inibizione della GAPDH

La Figura 8 mostra lo schema che abbiamo proposto su come tutti questi dati si leghino insieme. Questo modello è basato su un’osservazione critica che abbiamo elaborato: il diabete nell’animale e nell’uomo, e l’iperglicemia nelle cellule diminuiscono l’attività dell’enzima chiave la gliceraldeidi -3 fosfato deidrogenasi (GAPDH). L’inibizione dell’attività della GAPDH da parte dell’iperglicemia non avviene quando si previene la sovraproduzione mitocondriale del superossido o da parte dell’UCP-1 o dal MnSOD.[36] Che cosa succede quando l’attività della GAPDH viene inibita? Come mostra Fig. 8, il livello di tutti gli intermediari glicolitici che sono a monte della GAPDH aumentano. I livelli aumentati del metabolita glicolitico a monte la gliceraldeide-3 fosfato attiva due delle quattro vie. Attiva la via degli AGE perché il principale precursore metilgliossale intracellulare AGE è formato dalla gliceraldeide-3 fosfato. Attiva anche la classica via della PKC, poiché l’attivatore della PKC, il diacilglicerolo, è anche lui formato dalla gliceraldeide-3 fosfato.
Inoltre a valle, livelli del metabolita glicolitico fruttosio-6 fosfato aumentano, accrescendoo il flusso attraverso la via dell’esosamina, dove il fruttosio-6 fosfato è convertito dall’enzima GFAT in UDP- N- acetlglucosamina. Alla fine, l’inibizione della GAPDH aumenta i livelli intracellulari del primo metabolita glicolitico, il glucosio. Questo aumenta il flusso attraverso la via dei polioli, dove l’enzima dell’aldoso-reduttasi lo riduce, consumando NADPH durante il processo.

Figura 8. La sovraproduzione mitocondriale di superossido attiva le quattro maggiori vie che portano al danno iperglicemico attraverso l’inibizione della GAPDH. Tratto da: Brownlee M: Biochemistry and molecular cell biology of diabetic complications. Nature 414:813-820, 2001

[Torna a inizio pagina]

La Produzione Mitocondriale di Superossido indotta dall’Iperglicemia inibisce la GAPDH attraverso la Poli-A- Polimerasi

A questo punto, sappiamo che il modo in cui l’iperglicemia attiva le quattro maggiori vie del danno iperglicemico è attraverso la sovraproduzione di superossido da parte dei mitocondri, che poi diminuisce l’attività della GAPDH. Visto che il superossido stesso inattiva direttamente la GAPDH, ma solo a concentrazioni che superano di molto i livelli riscontrati nelle cellule, ci viene da chiederci: in che modo i ROS inibiscono l’attività della GAPDH nelle cellule e nei tessuti? Per rispondere a questa domanda, abbiamo cercato quelle modificazioni chimiche della GAPDH che erano collegate alla ridotta attività della GAPDH indotta dall’iperglicemia. Come mostra Fig.9, abbiamo riscontrato che la produzione di superossido indotta dall’iperglicemia inibisce l’attività della GAPDH in vivo attraverso la modificazione dell’enzima con polimeri d’ADP-ribosio.[46] Inibendo la produzione di superossido mitocondriale o con l’ICP-1 o con l’enzima MnSOD, abbiamo prevenuto sia la modificazione della GAPDH da parte dell’ADP-ribosio sia la riduzione della sua attività da parte dell’iperglicemia. Ancora più importante, sia la modificazione della GAPDH da parte dell’ADP-ribosio sia la riduzione della sua attività da parte dell’iperglicemia sono state prevenute anche grazie ad uno specifico inibitore della poli-A-polimerasi (PARP), l’enzima che produce questi polimeri d’ADP-ribosio. [46] Questo stabilisce una relazione di causa effetto tra l’attivazione della PARP e le modificazione della GAPDH.
In che modo l’iperglicemia attiva la PARP, un enzima riparatore del DNA che si trova esclusivamente nel nucleo, e come la PARP nucleica si unisce con la GAPDH, un enzima glicolitico che si ritiene risieda comunemente nel citosol?
Normalmente, la PARP si trova nel nucleo in forma inattiva, aspettando che il danno al DNA l’attivi (Fig. 9). Quando il glucosio intracellulare aumenta da luogo ad un aumento di ROS nei mitocondri, troviamo che questi radicali liberi inducono le rotture dei filamenti di DNA, attivando così la PARP. Entrambi i processi indotti dall’iperglicemia, sono evitati dall’UCP-1 o dai MnSOD. [46] Una volta attivati, il PARP separa la molecola di NAD+ nelle sue due parti componenti: l’acido nicotinico e l’ADP-ribosio. La PARP poi procede per creare polimeri di ADP-ribosio, che si accumulano sulla GAPDH ed altre proteine nucleiche. Che cosa fa la GAPDH nel nucleo? Sebbene la GAPDH si creda comunemente che si trovi esclusivamente nel citosol, in realtà questa si sposta fuori e dentro dal nucleo, dove gioca un ruolo importante nella riparazione del DNA. [47, 48]
Quando l’iperglicemia intracellulare sviluppa nelle cellule bersaglio delle complicanze diabetiche, causa una maggiore produzione di ROS. Quest’ultimi causano la rottura dei filamenti nel DNA nucleico, che attivano il PARP. Il PARP poi modifica la GAPDH, riducendo in questo modo la sua attività. Infine, la ridotta attività della GAPDH attiva la via dei polioli, aumenta la formazione di AGE, attiva la PKC e di conseguenza la NFkB, e attiva il flusso della via dell’esosamina.

Figura 9. Il danno al DNA indotto dai ROS attiva la PARP e modifica la GAPDH

Figura 10. Il meccanismo unificante del danno cellulare indotto dall’iperglicemia

[Torna a inizio pagina]

In che Modo il Meccanismo Unificante Spiega la Patologia Macrovascolare Diabetica?

A quel punto avevamo un meccanismo unificante che spiegava la patogenesi della patologia microvascolare diabetica. Ma poi pensammo: che cosa sappiamo della patologia macrovascolare diabetica? Al contrario della patologia microvascolare diabetica, i dati ottenuti dallo studio UKPDS hanno mostrato che l’iperglicemia non è il fattore maggiore della patologia macrovascolare diabetica. Per gli end point della patologia microvascolare, c’è un aumento di circa 10 volte nel rischio, quando l’HbA1c aumenta da 5.5 a 9.5%. Al contrario, all’interno dello stesso range della HbA1c, il rischio macrovascolare aumenta solo di circa 2 volte. [2]
Se l’iperglicemia non è il maggior determinate della patologia macrovascolare diabetica, che cosa si sa riguardo la costellazione dei fattori di rischio associati all’insulino-resistenza ed alla sindrome metabolica? Al fine di separare il rischio aumentato di patologia macrovascolare dovuto all’insulino-resistenza e le anormalità ad essa associate dal rischio aumentato dovuto all’iperglicemia, il San Antonio Heart Study studiò dei soggetti di sesso maschile senza diabete o con ridotta tolleranza al glucosio. [49] Senza gran sorpresa, si è visto che un’elevata insulino-resistenza aumenta il rischio cardiovascolare di 2.5 volte. Ciò che tuttavia sorprende è che dopo l’aggiustamento per 11 fattori di rischio cardiovascolari noti, inclusi LDL, HDL, trigliceridi, pressione arteriosa, e fumo, i soggetti con insulino-resistenza presentavano un rischio 2 volte superiore per patologia cardiovascolare. Ciò suggerisce che una larga parte del rischio cardiovascolare dovuto all’insulino-resistenza riflette una conseguenza in precedenza non apprezzata dell’insulino- resistenza.
Utilizzando sia colture cellulari sia il modello animale, si scoprì che la conseguenza non apprezzata dell’insulino-resistenza era l’aumento del flusso acidi grassi liberi (FFA) dagli adipociti nelle cellule endoteliali arteriose, mostrato schematicamente in Fig. 11. Nelle cellule endoteliali macrovascolari, ma non in quelle microvascolari, riscontrammo che quest’aumento del flusso risultava in un’aumentata ossidazione degli FFA da parte dei mitocondri. Poiché sia l’ossidazione beta degli acidi grassi sia l’ossidazione dell’Acetil CoA (un derivato dagli FFA) da parte del ciclo TCA generano gli stessi donatori d’elettroni (NADH e FADH2) generati dall’ossidazione del glucosio, l’aumentata ossidazione degli FFA causa la sovraproduzione di ROS secondo esattamente lo stesso meccanismo descritto sopra per l’iperglicemia. E, come con l’iperglicemia, l’aumento dei ROS indotto dagli FFA attiva le stesse vie responsabili del danno tissutale: AGEs, PKC, via dell’esosamina, e NFkB. Negli animali insulino-resistenti non diabetici, l’inibizione o del rilascio FFA dagli adipociti o dell’ossidazione degli FFA nell’endotelio arterioso previene l’aumento della produzione di ROS ed i suoi effetti danneggianti.
Mentre è necessario eseguire più lavori, questi dati supportano un ruolo maggiore per il meccanismo unificante nella patogenesi della patologia macrovascolare, come anche microvascolare.

Figura 11. L’Insulino-resistenza causa la sovraproduzione mitocondriale di ROS nelle cellule endoteliali macrovascolari da parte dell’aumento del flusso e l’ossidazione FFA. Tratto da: Hofmann S, Brownlee M: Biochemistry and molecular cell biology of diabetic complications: a unifying mechanism. In Diabetes Mellitus: A Fundamental and Clinical Text . 3rd ed. LeRoith D, Taylor SI, Olefsky JM, Eds. Philadelphia, Lippincott Williams & Wilkins, p. 1441-1457, 2004.

[Torna a inizio pagina]

Nuovi Approcci Terapeutici

Nell’ultima parte del mio discorso, descriverò tre esempi di nuovi approcci terapeutici per la prevenzione ed il trattamento delle complicanze diabetiche, tutti basati sul nuovo paradigma di un meccanismo unificante per la patogenesi delle complicanze diabetiche.

[Torna a inizio pagina]

Gli Attivatori della Transchetolasi

La prima nuova classe di potenziali agenti terapeutici è formata dagli attivatori della transchetolasi. Questo concetto ebbe origine da un’ovvia caratteristica del meccanismo unificante (Fig. 8). Quando il superossido aumenta inibisce l’attività delle GAPDH, gli intermedi glicolitici sopra l’enzima si accumulano e sono poi immessi nelle quattro vie del danno iperglicemico. Abbiamo notato che due di questi intermedi glicolitici, il fruttosio-6-fosfato e le gliceraldeide-3-fosfato, sono anche i prodotti finali della reazione della transchetolasi, che è l’enzima limitante la velocità in un'altra via metabolica, quella dei fosfati pentosi. [50] Sebbene venga insegnato che questa via scorra dai fosfati pentosi agli intermedi glicolitici, in realtà può anche scorrere dagli intermedi glicolitici ai fosfati pentosi, a seconda delle concentrazioni di substrato presentate all’enzima della transchetolasi. Poiché sappiamo che nel diabete, la concentrazione degli intermedi glicolitici è elevata, ci siamo chiesti se fossimo in grado di attivare la transchetolasi, poi avremmo diminuito la concentrazione di questi due metaboliti glicolitici e quindi deviato il loro flusso lontano da tre delle quattro vie normalmente attivate dall’iperglicemia.
Ma come possiamo attivare la transchetolasi? Poiché quest’enzima richiede la tiamina come cofattore, abbiamo provato differenti derivati tiaminici e ne abbiamo misurato i loro effetti. Mentre con la tiamina veniva attivata solo il ~25% dell’attività della transchetolasi nelle cellule endoteliali arteriose, il derivato tiaminico, la benfotiamina ha aumentato l’attività della transchetolasi fino al 250% nelle cellule endoteliali arteriose. In base a questi esperimenti su tali colture cellulari, abbiamo trattato topi diabetici per 9 mesi con la benfotiamina e poi valutato l’effetto di questo trattamento nella retina. Dopo 9 mesi di diabete, si riscontrava un aumento tre volte superiore nell’attività della via dell’esosamina. Al contrario, negli animali diabetici, trattati con benfotiamina, si è assistito ad una totale prevenzione dell’attivazione della via dell’esosamina. I risultati ottenuti sono stati identici per gli aumenti indotti dal diabete nella formazione intracellulare di AGE, l’attivazione PKC, e l’attivazione NFkB. Ancora più importante, il trattamento con benfotiamina ha evitato completamente la maggiore lesione strutturale sia delle retinopatie non proliferative umane che della retinopatia sperimentale diabetica: i capillari acellulari. [50]

[Torna a inizio pagina]

Gli Inibitori della PARP

La seconda nuova classe di potenziali agenti terapeutici basata sul meccanismo unificante è quella degli inibitori della PARP. Poiché vi abbiamo mostrato che l’aumento del superossido prodotto dai mitocondri in risposta sia all’iperglicemia sia agli aumentati FFA attiva la PARP, e che quest’attivazione della PARP poi modifica ed inibisce la GAPDH (Fig.9), abbiamo pensato che inibendo la PARP si bloccherebbe le quattro maggiori vie responsabili del danno provocato dall’iperglicemia che sono attivate dall’inibizione della GAPDH. Nelle colture di cellule endoteliali, uno specifico inibitore della PARP previene l’attivazione della PKC indotta dall’iperglicemia, la formazione di AGE intracellulare, e la via dell’esosamina. [46] Nel diabete sperimentale a lungo termine, il trattamento con l’inibitore della PARP previene completamente anche la lesione strutturale maggiore sia della retinopatia nonproliferativa umana sia di quella sperimentale: i capillari acellulari.

[Torna a inizio pagina]

Gli Antiossidanti Catalitici

Sebbene le quattro vie danneggianti, che ho descritto come “pezzi del puzzle”, siano state il punto di maggior concentrazione delle complicanze diabetiche negli ultimi 40 anni, è importante riconoscere che lo stesso superossido in eccesso può anche inibire direttamente gli enzimi endoteliali critici senza nessun coinvolgimento di questi quattro meccanismi. Due di questi enzimi che sono particolarmente importanti per la biologia vascolare sono l’eNOS e la prostaciclina sintetasi (Fig.12). Entrambi risultano notevolemte inibiti nei pazienti diabetici e negli animali diabetici.
Per prevenire l’inattivazione ossidativa diretta di questi enzimi chiave, dobbiamo ridurre la quantità di superossido. Tuttavia, gli antiossidanti convenzionali non sono in grado di farlo efficacemente. Come mai? Perché gli antiossidanti convenzionali neutralizzano le molecole d’ossigeno reattivo su una base una-per –una, mentre la sovraproduzione di superossido indotta dall’iperglicemia è un processo continuo, come un mimetico della SOD/catalasi, [53] che lavora continuamente come gli enzimi per cui questi composti sono nominati.
La sovraproduzione d’ossigeno reattivo indotta dall’iperglicemia riduce direttamente l’attività della eNOS nelle aorte diabetiche del 65%. Tuttavia, quando questi animali diabetici sono trattati con un mimetico della SOD/catalasi, non si assiste a nessuna riduzione nell’attività di quest’enzima antiaterogenico. Similarmente, ma più drammaticamente, la sovraproduzione d’ossigeno reattivo indotta dall’iperglicemia riduce direttamente l’attività della prostaciclina sintetasi nelle aorte diabetiche del 95%. Il trattamento di questi animali diabetici con un mimetico della SOD/catalasi previene completamente l’inattivazione ossidativa indotta dal diabete della prostaciclina sintetasi aortica.
Questi dati supportano fortemente il fatto che la correzione terapeutica della produzione di superossido indotta dal diabete può essere un nuovo potente approccio per la prevenzione delle complicanze diabetiche.

Figura 12. Il superossido in eccesso inibisce indipendentemente l’attività di due enzimi antiaterogeni critici senza il coinvolgimento delle quattro vie del danno iperglicemico. Tratto da refs.[51] e [52].

[Torna a inizio pagina]

Conclusioni: Riflessioni Personali

In questa Banting Lecture, vi ho raccontato una storia scientifica sulle complicanze diabetiche. Vorrei, però, terminare il mio discorso raccontandovi la storia umana riguardo le complicanze diabetiche. Paul Abercombie era un mio conoscente. Come tutti noi, aveva delle speranze, paure, e sogni riguardo il suo futuro. Ma sfortunatamente, Paul era diverso da molti di noi poichè lui aveva il diabete di tipo 1. Era stato bene per molti anni, ma poi ha cominciato ha sviluppare una complicanza dopo l’altra, e alla fine, è morto.
Come Paul, io e la mia famiglia combattiamo contro questa malattia da quasi tutta la vita. Questa battaglia ha occupato gran parte della mia infanzia, dove ogni cosa che mangiavo veniva pesata e calcolata con la bilancia, e le dosi delle poche insuline disponibili al tempo aggiustate senza la capacità di conoscere quali fossero i miei valori glicemici. I miei genitori facevano tutto ciò nonostante il fatto che gran parte dei dottori credessero che l’iperglicemia non avesse niente a che fare con la patogenesi delle complicanze diabetiche, perché i miei genitori ritenevano che livelli anormali della glicemia erano nocivi. Oggi sono qui, e devo ringraziare loro per questo. Come dottore, devo anche combattere con l’ulteriore fardello di conoscere a fondo l’argomento delle complicanze diabetiche. Sia mia moglie Karen che mia sorella Marta mi hanno insegnato ad apprezzare ogni giorno, nonostante le mie conoscenze, e continuano entrambe a riempire la mia vita di gioia.
Oggi, non sono mai stato così eccitato, più ottimista, o più certo che possiamo, e riusciremo, a risolvere le importanti questioni scientifiche rimaste irrisolte sulle complicanze diabetiche, in modo che tutte le persone con diabete, ora ed in futuro, possano vivere la loro vita senza quelle paure ed incertezze che Paul Abercrombie conosceva purtroppo molto bene.

[Torna a inizio pagina]

Abbreviazioni e Note

AGE = Prodotti finali della glicazione avanzata; eNOS= ossido nitrico sintetasi endoteliale; FFA= acidi grassi liberi; GAPDH= gliceraldeidi-3 fosfato deidrogenasi; MnSOD=Manganese superossido dismutasi; NFkB=Fattore nucleare kB; PARP= Poli-A-Polimerasi; PKC= Proteina chinasi C; ROS= Specie d’ossigeno reattive; SOD= Superossido dismutasi; TCA= Acido tricarbossilico; UCP= proteine non accoppiate

[Torna a inizio pagina]

Bibliografia

  1. The Diabetes Control and Complications Trial Research Group: The effect of intensive treatment of diabetes on the development and progression of long-term complications in insulin-dependent diabetes mellitus. N Engl J Med 329: 977-986, 1993
  2. UK Prospective Diabetes Study (UKPDS) Group: Intensive blood-glucose control with sulphonylureas or insulin compared with conventional treatment and risk of complications in patients with type 2 diabetes (UKPDS 33). Lancet 352: 837-853, 1998
  3. Kaiser N, Sasson S, Feener EP, Boukobza-Vardi N, Higashi S, Moller DE, Davidheiser S, Przybylski RJ, King GL: Differential regulation of glucose transport and transporters by glucose in vascular endothelial and smooth muscle cells. Diabetes 42: 80-89, 1993
  4. Heilig CW, Concepcion LA, Riser BL, Freytag SO, Zhu M, Cortes P: Overexpression of glucose transporters in rat mesangial cells cultured in a normal glucose milieu mimics the diabetic phenotype. J Clin Invest 96: 1802-1814, 1995
  5. Gabbay KH, Merola LO, Field RA: Sorbitol pathway: presence in nerve and cord with substrate accumulation in diabetes. Science 151: 209-210, 1966
  6. Lee AY, Chung SS: Contributions of polyol pathway to oxidative stress in diabetic cataract. FASEB J 13: 23-30, 1999
  7. Engerman RL, Kern TS, Larson ME: Nerve conduction and aldose reductase inhibition during 5 years of diabetes or galactosaemia in dogs. Diabetologia 37: 141-144, 1994
  8. Giardino I, Edelstein D, Brownlee M: Nonenzymatic glycosylation in vitro and in bovine endothelial cells alters basic fibroblast growth factor activity: a model for intracellular glycosylation in diabetes. J Clin Invest 94: 110-117, 1994
  9. Shinohara M, Thornalley PJ, Giardino I, Beisswenger P, Thorpe SR, Onorato J, Brownlee M: Overexpression of glyoxalase-I in bovine endothelial cells inhibits intracellular advanced glycation endproduct formation and prevents hyperglycemia-induced increases in macromolecular endocytosis. J Clin Invest 101: 1142-1147, 1998
  10. McLellan AC, Thornalley PJ, Benn J, Sonksen PH: Glyoxalase system in clinical diabetes mellitus and correlation with diabetic complications. Clin Sci (Lond) 87: 21-29, 1994
  11. Charonis AS, Reger LA, Dege JE, Kouzi-Koliakos K, Furcht LT, Wohlhueter RM, Tsilibary EC: Laminin alterations after in vitro nonenzymatic glycosylation. Diabetes 39: 807-814, 1990
  12. Li YM, Mitsuhashi T, Wojciechowicz D, Shimizu N, Li J, Stitt A, He C, Banerjee D, Vlassara H: Molecular identity and cellular distribution of advanced glycation endproduct receptors: relationship of p60 to OST-48 and p90 to 80K-H membrane proteins. Proc Natl Acad Sci U S A 93: 11047-11052, 1996
  13. Neeper M, Schmidt AM, Brett J, Yan SD, Wang F, Pan YC, Elliston K, Stern D, Shaw A: Cloning and expression of a cell surface receptor for advanced glycosylation end products of proteins. J Biol Chem 267: 14998-15004, 1992
  14. Smedsrod B, Melkko J, Araki N, Sano H, Horiuchi S: Advanced glycation end products are eliminated by scavenger-receptor-mediated endocytosis in hepatic sinusoidal Kupffer and endothelial cells. Biochem J 322: 567-573, 1997
  15. Vlassara H, Li YM, Imani F, Wojciechowicz D, Yang Z, Liu FT, Cerami A: Identification of galectin-3 as a high-affinity binding protein for advanced glycation end products (AGE): a new member of the AGE-receptor complex. Mol Med 1: 634-646, 1995
  16. Abordo EA, Thornalley PJ: Synthesis and secretion of tumour necrosis factor-alpha by human monocytic THP-1 cells and chemotaxis induced by human serum albumin derivatives modified with methylglyoxal and glucose-derived advanced glycation endproducts. Immunol Lett 58: 139-147, 1997
  17. Doi T, Vlassara H, Kirstein M, Yamada Y, Striker GE, Striker LJ: Receptor-specific increase in extracellular matrix production in mouse mesangial cells by advanced glycosylation end products is mediated via platelet-derived growth factor. Proc Natl Acad Sci U S A 89: 2873-2877, 1992
  18. Kirstein M, Aston C, Hintz R, Vlassara H: Receptor-specific induction of insulin-like growth factor I in human monocytes by advanced glycosylation end product-modified proteins. J Clin Invest 90: 439-446, 1992
  19. Schmidt AM, Hori O, Chen JX, Li JF, Crandall J, Zhang J, Cao R, Yan SD, Brett J, Stern D: Advanced glycation endproducts interacting with their endothelial receptor induce expression of vascular cell adhesion molecule-1 (VCAM-1) in cultured human endothelial cells and in mice: a potential mechanism for the accelerated vasculopathy of diabetes. J Clin Invest 96: 1395-1403, 1995
  20. Skolnik EY, Yang Z, Makita Z, Radoff S, Kirstein M, Vlassara H: Human and rat mesangial cell receptors for glucose-modified proteins: potential role in kidney tissue remodelling and diabetic nephropathy. J Exp Med 174: 931-939, 1991
  21. Vlassara H, Brownlee M, Manogue KR, Dinarello CA, Pasagian A: Cachectin/TNF and IL-1 induced by glucose-modified proteins: role in normal tissue remodeling. Science 240: 1546-1548, 1988
  22. Hammes HP, Martin S, Federlin K, Geisen K, Brownlee M: Aminoguanidine treatment inhibits the development of experimental diabetic retinopathy. Proc Natl Acad Sci U S A 88: 11555-11558, 1991
  23. Koya D, King GL: Protein kinase C activation and the development of diabetic complications. Diabetes 47: 859-866, 1998
  24. DeRubertis FR, Craven PA: Activation of protein kinase C in glomerular cells in diabetes: mechanisms and potential links to the pathogenesis of diabetic glomerulopathy. Diabetes 43: 1-8, 1994
  25. Xia P, Inoguchi T, Kern TS, Engerman RL, Oates PJ, King GL: Characterization of the mechanism for the chronic activation of diacylglycerol-protein kinase C pathway in diabetes and hypergalactosemia. Diabetes 43: 1122-1129, 1994
  26. Koya D, Jirousek MR, Lin YW, Ishii H, Kuboki K, King GL: Characterization of protein kinase C beta isoform activation on the gene expression of transforming growth factor-beta, extracellular matrix components, and prostanoids in the glomeruli of diabetic rats. J Clin Invest 100: 115-126, 1997
  27. Ishii H, Jirousek MR, Koya D, Takagi C, Xia P, Clermont A, Bursell SE, Kern TS, Ballas LM, Heath WF, Stramm LE, Feener EP, King GL: Amelioration of vascular dysfunctions in diabetic rats by an oral PKC beta inhibitor. Science 272: 728-731, 1996
  28. Kuboki K, Jiang ZY, Takahara N, Ha SW, Igarashi M, Yamauchi T, Feener EP, Herbert TP, Rhodes CJ, King GL: Regulation of endothelial constitutive nitric oxide synthase gene expression in endothelial cells and in vivo : a specific vascular action of insulin. Circulation 101: 676-681, 2000
  29. Studer RK, Craven PA, Derubertis FR: Role for protein kinase C in the mediation of increased fibronectin accumulation by mesangial cells grown in high-glucose medium. Diabetes 42: 118-126, 1993
  30. Feener EP, Xia P, Inoguchi T, Shiba T, Kunisaki M, King GL: Role of protein kinase C in glucose- and angiotensin II-induced plasminogen activator inhibitor expression. Contrib Nephrol 118: 180-187, 1996
  31. Bishara NB, Dunlop ME, Murphy TV, Darby IA, Sharmini Rajanayagam MA, Hill MA: Matrix protein glycation impairs agonist-induced intracellular Ca2+ signaling in endothelial cells. J Cell Physiol 193: 80-92, 2002
  32. Koya D, Haneda M, Nakagawa H, Isshiki K, Sato H, Maeda S, Sugimoto T, Yasuda H, Kashiwagi A, Ways DK, King GL, Kikkawa R: Amelioration of accelerated diabetic mesangial expansion by treatment with a PKC beta inhibitor in diabetic db/db mice, a rodent model for type 2 diabetes. FASEB J 14: 439-447, 2000
  33. Kolm-Litty V, Sauer U, Nerlich A, Lehmann R, Schleicher ED: High glucose-induced transforming growth factor beta1 production is mediated by the hexosamine pathway in porcine glomerular mesangial cells. J Clin Invest 101: 160-169, 1998
  34. Sayeski PP, Kudlow JE: Glucose metabolism to glucosamine is necessary for glucose stimulation of transforming growth factor-alpha gene transcription. J Biol Chem 271: 15237-15243, 1996
  35. Wells L, Hart G: O-GlcNAc turns twenty: functional implications for posttranslational modification of nuclear and cytosolic protein with a sugar. FEBS Lett 546: 154-158, 2003
  36. Du XL, Edelstein D, Rossetti L, Fantus IG, Goldberg H, Ziyadeh F, Wu J, Brownlee M: Hyperglycemia-induced mitochondrial superoxide overproduction activates the hexosamine pathway and induces plasminogen activator inhibitor-1 expression by increasing Sp1 glycosylation. Proc Natl Acad Sci U S A 97: 12222-12226, 2000
  37. Clark RJ, McDonough PM, Swanson E, Trost SU, Suzuki M, Fukuda M, Dillmann WH: Diabetes and the accompanying hyperglycemia impairs cardiomyocyte calcium cycling through increased nuclear O-GlcNAcylation. J Biol Chem 278: 44230-44237, 2003
  38. Federici M, Menghini R, Mauriello A, Hribal ML, Ferrelli F, Lauro D, Sbraccia P, Spagnoli LG, Sesti G, Lauro R: Insulin-dependent activation of endothelial nitric oxide synthase is impaired by O-linked glycosylation modification of signaling proteins in human coronary endothelial cells. Circulation 106: 466-472, 2002
  39. Nishikawa T, Edelstein D, Du XL, Yamagishi S, Matsumura T, Kaneda Y, Yorek MA, Beebe D, Oates PJ, Hammes HP, Giardino I, Brownlee M: Normalizing mitochondrial superoxide production blocks three pathways of hyperglycaemic damage. Nature 404: 787-790, 2000
  40. Giugliano D, Ceriello A, Paolisso G: Oxidative stress and diabetic vascular complications. Diabetes Care 19: 257-267, 1996
  41. Wallace DC: Diseases of the mitochondrial DNA (Review). Annu Rev Biochem 61: 1175-1212, 1992
  42. Trumpower BL: The protonmotive Q cycle: energy transduction by coupling of proton translocation to electron transfer by the cytochrome bc1 complex. J Biol Chem 265: 11409-11412, 1990
  43. Korshunov SS, Skulachev VP, Starkov AA: High protonic potential actuates a mechanism of production of reactive oxygen species in mitochondria. FEBS Lett 416: 15-18, 1997
  44. Du XL, Edelstein D, Dimmeler S, Ju Q, Sui C, Brownlee M: Hyperglycemia inhibits endothelial nitric oxide synthase activity by posttranslational modification at the Akt site. J Clin Invest 108: 1341-1348, 2001
  45. DeRubertis FR, Craven PA, Melhem MF, Salah EM: Attenuation of renal injury in db/db mice overexpressing superoxide dismutase: evidence for reduced superoxide-nitric oxide interaction. Diabetes 53: 762-768, 2004
  46. Du X, Matsumura T, Edelstein D, Rossetti L, Zsengeller Z, Szabo C, Brownlee M: Inhibition of GAPDH activity by poly(ADP-ribose) polymerase activates three major pathways of hyperglycemic damage in endothelial cells. J Clin Invest 112: 1049-1057, 2003
  47. Sawa A, Khan AA, Hester LD, Snyder SH: Glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase: nuclear translocation participates in neuronal and nonneuronal cell death. Proc Natl Acad Sci U S A 94: 11669-11674, 1997
  48. Schmidtz HD: Reversible nuclear translocation of glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase upon serum depletion. Eur J Cell Biol 80: 419-427, 2001
  49. Hanley AJ, Williams K, Stern MP, Haffner SM: Homeostasis model assessment of insulin resistance in relation to the incidence of cardiovascular disease: the San Antonio Heart Study. Diabetes Care 25: 1177-1184, 2002
  50. Hammes HP, Du X, Edelstein D, Taguchi T, Matsumura T, Ju Q, Lin J, Bierhaus A, Nawroth P, Hannak D, Neumaier M, Bergfeld R, Giardino I, Brownlee M: Benfotiamine blocks three major pathways of hyperglycemic damage and prevents experimental diabetic retinopathy. Nat Med 9: 294-299, 2003
  51. Kuhlencordt PJ, Gyurko R, Han F, Scherrer-Crosbie M, Aretz TH, Hajjar R, Picard MH, Huang PL: Accelerated atherosclerosis, aortic aneurysm formation, and ischemic heart disease in apolipoprotein E/endothelial nitric oxide synthase double-knockout mice. Circulation 104: 448-454, 2001
  52. Kobayashi T, Tahara Y, Matsumoto M, Iguchi M, Sano H, Murayama T, Arai H, Oida H, Yurugi-Kobayashi T, Yamashita JK, Katagiri H, Majima M, Yokode M, Kita T, Narumiya S: Roles of thromboxane A(2) and prostacyclin in the development of atherosclerosis in apoE-deficient mice. J Clin Invest 114: 784-794, 2004
  53. Salvemini D, Wang ZQ, Zweier JL, Samouilov A, Macarthur H, Misko TP, Currie MG, Cuzzocrea S, Sikorski JA, Riley DP: A nonpeptidyl mimic of superoxide dismutase with therapeutic activity in rats. Science 286: 304-306, 1999

[Torna a inizio pagina]

Fonte: Diabetes, 54:1615-1625, 2005
Traduzione e adattamento a cura di Linda Possanzini

Data ultimo aggiornamento: Mercoledì, 23 Novembre 2005 6:53:00
URL: http://www.progettodiabete.org/expert/e1_245.html

Hosted by Publinet