Medicina

Il diabete di tipo 2, che è presente nel 90% della popolazione diabetica generale, viene spesso considerato una conseguenza del benessere, in quanto concorrono in modo decisivo alla sua comparsa l'alimentazione eccessiva e la sedentarietà. Nei paesi europei e negli Stati Uniti la prevalenza è di circa il 3%. I fattori genetici sono molto importanti per la comparsa della malattia e circa il 40% dei diabetici di tipo 2 ha parenti di primo grado (genitori, fratelli o figli) affetti dalla stessa malattia. Molti studi documentano una correlazione evidente tra l'incremento del peso corporeo e l'aumentata frequenza della malattia. Anche la mancanza di attività fisica è stata messa in relazione col diabete, osservando come soggetti che lavorano in campagna sono più esposti al diabete quando si trasferiscono in città dove svolgono attività più sedentarie e tendono ad aumentare di peso. La dieta è importante in quanto si è visto che l'assunzione di cibi ad alto contenuto calorico e di veloce digestione e con poche fibre, determinano un assorbimento più rapido ed incrementi maggiori e più repentini della glicemia.

L’aggregazione nello stesso paziente di alcuni disordini metabolici, ciascuno dei quali è di per sé un noto fattore di rischio cardiovascolare, ha fatto emergere un nuovo stato patologico definito “sindrome metabolica”, a cui sono associate dislipidemia, ipertensione, insulinoresistenza/intolleranza al glucosio/ iperglicemia e adiposità viscerale.

Dati recenti dimostrano che la prevalenza di quest’alterazione metabolica è davvero impressionante, visto che si parla del 24% degli individui sopra i 20 anni e del 30% sopra i 50 anni ed è presente in circa il 90% dei pazienti con diabete mellito di tipo 2.

Ad accompagnare la gravità della patologia ci sono i costi sostenuti dal Servizio Sanitario Nazionale. Secondo uno studio farmacoeconomico, in Italia all’inizio degli anni 2000 la spesa diretta per ospedalizzazioni e cure mediche di pazienti in sovrappeso, obesi e affetti da malattie collegate era circa di 23 miliardi di euro. Si stima che negli ultimi dieci anni tale costo sia aumentato del 5%. Un terzo di questi costi è assorbito dal diabete, che ha una progressione allarmante (in meno di 15 anni il costo è raddoppiato e il numero dei diabetici e degli obesi cresce continuamente). Ma non sono solo i costi a preoccupare.

Del binomio diabete-obesità si muore: un diabetico in sovrappeso ha un rischio doppio di morte nell’arco di 10 anni rispetto a un normopeso; un obeso ha un rischio doppio rispetto ad un sovrappeso. La sfida per combattere questa “epidemia” sarà, quindi, quella di aumentare l'arsenale di innovativi strumenti diagnostici e strategie di intervento per prevenire e ridurre al minimo le complicanze di queste patologie sulla popolazione colpita. Nella prospettiva terapeutica vi è una crescente necessità di scoprire e caratterizzare meglio i bersagli biologici specifici per progettare futuri farmaci che siano più efficaci e presentino minori effetti collaterali. In questo contesto, i PPARs (Peroxisome Proliferator-Activated Receptors), che svolgono un ruolo cruciale nella regolazione dell'omeostasi metabolica, rappresentano certamente un bersaglio biologico attraente per lo sviluppo di nuovi farmaci. I PPARs sono fattori di trascrizione facenti parte della superfamiglia dei recettori nucleari. Le conoscenze acquisite hanno permesso di identificare gli isotipi PPARα, PPARβ/δ e PPARγ, e definirne la distribuzione. Sono stati anche scoperti ligandi in grado di attivare questi isotipi (Figura 1).



I PPARα agiscono fondamentalmente sulla regolazione dell'omeostasi degli acidi grassi e sembrano, quindi, essere coinvolti nello sviluppo delle iperlipidemie. L’esatto ruolo dei PPARβ/δ non è ancora del tutto noto, ma si pensa sia legato ai livelli di colesterolo HDL.

I PPARγ sono stati trovati soprattutto nelle cellule adipose, ma anche in numerosi altri tessuti (epatici, muscolari e cardiaci), sebbene in quantità inferiori e recenti studi hanno dimostrato che i PPARγ giocano un ruolo importante nell’eziologia del diabete tipo 2. Mutazioni geniche del PPARγ sono infatti state correlate con l’insulino-resistenza, benché non sia ancora del tutto chiaro il meccanismo che provoca una minor sensibilità dell'organismo all’insulina e se le mutazioni osservate siano causa diretta o indiretta dei sintomi dell’insulino- resistenza.



La Figura 2 mostra come i PPARs, attivati da ligandi specifici, dimerizzano con altri recettori nucleari, i recettori per l’acido cis-retinoico (RXR). Questo complesso binario, innescando i meccanismi di rilascio di corepressori e di ingresso di co-attivatori, interagisce con specifici elementi responsivi del DNA nucleare inducendo l’espressione di proteine coinvolte nei processi metabolici di proliferazione e differenziazione adipocitaria, lipogenesi, termogenesi, omeostasi glicemica e sensibilità insulinica.

Sulla base di queste conoscenze, sono stati sviluppati diversi farmaci che si legano ai sottotipi α e γ come agenti ipolipemizzanti (fibrati) e sensibilizzanti dell'insulina (tiazolidinedioni) rispettivamente, anche se recenti studi clinici hanno sollevato dubbi sulla loro sicurezza a causa degli effetti collaterali connessi al loro utilizzo. Poiché gli agonisti PPARα stimolano l'ossidazione dei lipidi e promuovono la diminuzione dell’adiposità e gli agonisti PPARγ inducono un aumento di peso attraverso gli effetti adipogenici, migliorando l’insulino-resistenza, la combinazione delle attività benefiche di entrambi costituisce una prospettiva per il trattamento dell’obesità, del diabete e della sindrome metabolica. Come è facilmente intuibile, gli effetti biologici dovuti all’attivazione di PPARα e PPARγ sono tra loro opposti, quindi la loro regolazione è molto fine ed il prevalere dell’attività di uno su quella dell’altro può dare luogo a gravi effetti collaterali. Quest’ultimo aspetto è quello che ha reso finora poco utilizzabili i farmaci ipoglicemizzanti attivi su PPAR-gamma ed i farmaci anti-lipidemizzanti attivi su PPARα.

L’obiettivo delle nostre ricerche è stato dunque quello di identificare attraverso un approccio combinato computazionale, sintetico, biologico e cristallografico, nuovi composti con proprietà di modulatori selettivi di PPARγ (SPPARMs), cioè composti in grado di attivare un set di geni target dei PPAR solo in certi tessuti, minimizzando così gli effetti collaterali.

I risultati di questa ricerca, frutto di una proficua collaborazione tra le Facoltà di Farmacia dell’Università di Napoli “Federico II”, Bari, Milano ed il CNR di Roma, sono culminati nella scoperta dell’ureido-fibrato LT127 che è un agonista parziale dei PPARγ e si comporta come uno SPPARM. Di particolare rilievo è stato il lavoro da noi condotto per la messa a fuoco del meccanismo molecolare che sta alla base dell’agonismo parziale di LT127.



I risultati di questo studio sono stati pubblicati sulla prestigiosa rivista americana Journal of Biological Chemistry. Tutti gli agonisti pieni di PPARγ, come il rosiglitazone, condividono una modalità di legame comune, che coinvolge 3 residui aminoacidici (Y473, H449 e H323) nel sito di legame ed il gruppo acido del farmaco (Figura 3).

Queste interazioni stabilizzano la regione carbossi-terminale, definita funzione di attivazione 2 (AF- 2), favorendo il legame del coattivatore al recettore. Al contrario, LT127 si lega al PPARγ in modo diverso. Questa modalità di legame non coinvolge direttamente la regione AF-2, determinando così una ridotta capacità di reclutare i coattivatori specifici della differenziazione degli adipociti. In conclusione, i risultati di questo studio consistono nell’aver identificato, attraverso un approccio multidisciplinare (computazionale, sintetico, biologico e cristallografico), LT127, un composto capace di indurre solo la trascrizione di uno specifico set di geni target necessari per la sensibilizzazione dei tessuti all’insulina, senza influenzare i geni coinvolti nell’aumento della massa grassa o promuovere altri effetti collaterali.

Studi preliminari in vivo mostrano che LT127 attiva geni target di PPAR-gamma in modelli animali, riduce i livelli di lipidi, glucosio ed insulina nel sangue e riduce il peso corporeo, principalmente attraverso un’abbassamento della massa grassa. In generale, LT127 mostra un profilo farmacologico che influenza favorevolmente lo stato metabolico di un modello di topo obeso ed insulinoresistente, rappresentando così il primo passo verso lo sviluppo di farmaci “intelligenti” per il trattamento dell’obesità, del diabete e della sindrome metabolica. La scoperta di LT127 come SPPARM offre pertanto, oggi, la possibilità di un’innovazione nel campo della terapia antidiabetica e antiobesità, e apre la strada per l’ottenimento di derivati con un profilo farmacologico migliore, per i quali è prevedibile un’ampia, rapida e competitiva affermazione sul mercato internazionale.