Buddha

Posted in libri with tags , , , , on May 26, 2014 by Domenico Delfino

Sul sentiero del Buddha

La fuga del Dalai Lama da Lhasa durante la dominazione Inglese sulla copertina di un giornale all'inizio del novecento

La fuga del Dalai Lama da Lhasa durante la dominazione Inglese sulla copertina di un giornale all’inizio del novecento

(Tratto da “Buddha – La vita dell’Illuminato e la via del nirvana”, Le grandi storie di MERIDIANI, Editoriale Domus; 2001)

Variabilità Individuale nelle risposte farmacologiche

Posted in Farmaci e infermieri with tags , , , , on May 22, 2014 by Domenico Delfino

Abbiamo notato che, a causa della variazione individuale, bisogna tagliare su misura la terapia farmacologica su ciascun paziente.  Qui discutiamo i principali fattori che possono determinare una risposta farmacologica diversa da un paziente ad un altro.  Con queste informazioni, ci sarà una migliore preparazione a ridurre la variazione individuale alle risposte farmacologiche, massimizzando, quindi, i benefici del trattamento e riducendo i danni potenziali.

Peso corporeo e composizione

In assenza di aggiustamenti del dosaggio, le dimensioni del corpo possono essere un determinante significativo degli effetti farmacologici.  Ricorda che l’intensità della risposta ad un farmaco è determinata in gran parte dalla concentrazione del farmaco nel sito d’azione – più alta è la concentrazione, più intensa è la risposta.  Il buon senso ci dice che, se la stessa quantità di farmaco viene data ad una persona piccola e ad una persona grande, il farmaco raggiungerà una concentrazione maggiore in una persona piccola, e quindi produrrà effetti più intensi.  Per compensare questa potenziale sorgente di variazione individuale, le dosi devono essere adattate alle dimensioni del paziente.

                Quando si modifica la dose per tenere in conto il peso corporeo, il clinico deve basare la modificazione sull’area della superficie corporea piuttosto che sul peso corporeo.  Perché? Perché la determinazione dell’area della superficie non rappresenta solo il peso corporeo del paziente ma anche la sua grassezza o magrezza.  Dal momento che la percentuale di grasso corporeo può cambiare la distribuzione del farmaco nel sito d’azione, l’aggiustamento del dosaggio in base all’area della superficie corporea fornisce un mezzo più preciso per controllare le risposte farmacologiche rispetto ad un aggiustamento basato solo sul peso corporeo.

Età

La sensibilità ad un farmaco varia con l’età.  I bambini piccoli sono molto sensibili ai farmaci, così come gli anziani.  In una persona molto giovane, l’aumento della sensibilità al farmaco è il risultato della immaturità degli organi.  Nella vecchiaia, l’aumento della sensibilità risulta largamente dalla degenerazione degli organi.  Altri fattori che influenzano la sensibilità nella vecchiaia sono l’aumentata severità delle malattie, la presenza di molteplici patologie, ed il trattamento con molti farmaci.

Patofisiologia

Una fisiologia anormale può alterare le risposte ai farmaci.  In questa sezione esaminiamo l’impatto sulle risposte farmacologiche prodotto da quattro condizioni patologiche: (1) malattie del rene, (2) malattie del fegato, (3) squilibrio acido-base, e (4) stato elettrolitico alterato.

Malattie di Rene

Le malattie del rene possono ridurre l’escrezione del farmaco, causando l’accumulo dei farmaci nell’organismo.  Se il dosaggio non viene abbassato, i farmaci si possono accumulare fino a livelli tossici.  Quindi, se un paziente sta assumendo un farmaco che viene eliminato dal rene, e se si sviluppa insufficienza renale, il dosaggio deve essere abbassato.

L’impatto delle malattie renali sui livelli plasmatici dei farmaci è illustrato in figura 1.  La figura mostra il declino dei livelli plasmatici di kanamicina (un antibiotico) in seguito alla sua iniezione in due pazienti, uno con reni sani ed uno con insufficienza renale.  (L’eliminazione della kanamicina è esclusivamente renale).  Come è mostrato nella figura, i livelli di kanamicina si abbassano rapidamente nel paziente con una buona funzione renale.  In questo paziente, l’emivita del farmaco è breve – solo 1,5 ore.  Al contrario, i livelli del farmaco declinano molto lentamente nel paziente con insufficienza renale.  A causa della malattia renale, l’emivita della kanamicina è aumentata di circa 17 volte – da 1,5 ore a 25 ore.  In queste condizioni, se la dose non viene ridotta, la kanamicina si accumulerà rapidamente fino a livelli dannosi.

Effetto dell'insufficienza renale sull'emivita della kanamicina.  La kanamicina è stata somministrata al tempo "0" a due pazienti, uno con reni sani ed un altro con insufficienza renale.  Si noti che i livelli del farmaco scendono più rapidamente nel paziente con reni sani ed in modo estremamente lento nel paziente con insufficienza renale, indicando che l'insufficienza renale ha ridotto enormemente la capacità di rimuovere questo farmaco dall'organismo.

Effetto dell’insufficienza renale sull’emivita della kanamicina. La kanamicina è stata somministrata al tempo “0” a due pazienti, uno con reni sani ed un altro con insufficienza renale. Si noti che i livelli del farmaco scendono più rapidamente nel paziente con reni sani ed in modo estremamente lento nel paziente con insufficienza renale, indicando che l’insufficienza renale ha ridotto enormemente la capacità di rimuovere questo farmaco dall’organismo.

Malattie di Fegato

Come per le malattie renali, le malattie al fegato possono causare accumulo di farmaci.  Bisogna ricordare che il fegato è il principale sito del metabolismo dei farmaci.  Quindi, se il fegato smette di funzionare, cadrà il ritmo del metabolismo ed i livelli del farmaco saliranno.  Per prevenire l’accumulo fino a livelli tossici, i pazienti con epatopatie dovrebbero diminuire il dosaggio.  Ovviamente, queste linee guida si applicano soltanto solo a quei farmaci che vengono eliminati principalmente attraverso il fegato; la disfunzione epatica non influenza i livelli plasmatici dei farmaci che sono eliminati principalmente da meccanismi extra-epatici (per es. escrezione renale).

Squilibrio acido-base

Alterando la ripartizione da pH, le modificazioni dello stato acido-base possono alterare l’assorbimento, la distribuzione, il metabolismo, e l’escrezione dei farmaci.

                La figura 2 illustra l’impatto dell’alterato stato acido-base sulla distribuzione del fenobarbital (un acido debole) in un cane.  La curva in alto mostra i livelli plasmatici di fenobarbital.  La curva in basso mostra il pH plasmatico.  Lo stato acido-base era alterato dall’inalazione da parte del cane di una miscela di gas ricco in biossido di carbonio (CO2), causando quindi acidosi respiratoria.  Nella figura, l’acidosi è indicata dall’abbassamento del pH plasmatico.  Nota che il declino del pH è associato con un contemporaneo abbassamento nei livelli di fenobarbital.  Con l’interruzione della CO2, il pH plasmatico ritornava alla normalità ed i livelli di fenobarbital tornavano a salire.

Figura 2: Alterata distribuzione del farmaco in risposta all'alterazione del pH plasmatico.  Curva in basso, pH plasmatico (extracellulare).  Si noti il declino del pH in risposta all'inalazione di CO2.  Curva in alto, livelli plasmatici del fenobarbital.  Si noti il declino dei livelli plasmatici del farmaco durante il periodo di acidoso extracellulare.  Questo declino risulta dalla redistribuzione del fenobarbital nelle cellule.

Figura 2: Alterata distribuzione del farmaco in risposta all’alterazione del pH plasmatico. Curva in basso, pH plasmatico (extracellulare). Si noti il declino del pH in risposta all’inalazione di CO2. Curva in alto, livelli plasmatici del fenobarbital. Si noti il declino dei livelli plasmatici del farmaco durante il periodo di acidoso extracellulare. Questo declino risulta dalla redistribuzione del fenobarbital nelle cellule.

                Perché l’acidosi altera i livelli plasmatici di fenobarbital? Rammenta che, a causa della ripartizione da pH, se c’è una differenza di pH ai due lati di una membrana, un farmaco si accumula dal lato in cui il pH favorisce maggiormente la sua ionizzazione.  Quindi, poiché i farmaci acidi si ionizzano in un mezzo alcalino, i farmaci acidi si accumuleranno nel lato alcalino.  Al contrario, i farmaci basici si accumuleranno nel lato acido.  Dal momento che il fenobarbital è un acido debole, tende ad accumularsi in un ambiente alcalino.  Di conseguenza, quando il canne inala CO2, determinando un declino del pH extracellulare, il fenobarbital lascia il plasma ed entra nelle cellule, dove l’ambiente è meno acido (più alcalino) che nel plasma.  Quando cessa la somministrazione di CO2 ed il pH plasmatico ritorna nella norma, l’effetto di ripartizione da pH porta il fenobarbital ad uscire dalle cellule per ritornare nel sangue, e ciò porta ad una risalita dei livelli plasmatici.

Alterazione dell’equilibrio elettrolitico

Gli elettroliti (per es., potassio, sodio, calcio, magnesio) hanno ruoli importanti in fisiologia.  Di conseguenza, quando i livelli elettrolitici vengono alterati, diversi processi cellulari possono essere alterati.  Soprattutto i tessuti eccitabili (nervi e muscoli) sono sensibili alle alterazioni dell’equilibrio elettrolitico.  Dato che le alterazioni dell’equilibrio elettrolitico possono avere effetti diffusi sulla fisiologia cellulare, potremmo aspettarci che lo squilibrio elettrolitico possa causare effetti profondi e diffusi nelle risposte ai farmaci.  Tuttavia, non sembra che questo avvenga; sono rari gli esempi in cui le modificazioni elettrolitiche hanno un impatto significativo sulle risposte ai farmaci.

                Forse l’esempio più importante di un effetto farmacologico alterato avvenuto in risposta ad uno squilibrio elettrolitico coinvolge la digossina, un farmaco usato per trattare malattie cardiache.  La più grave tossicità da digossina è l’insorgenza di aritmie potenzialmente fatali.  La tendenza della digossina a disturbare il ritmo cardiaco è correlato ai livelli di potassio: quando i livelli di potassio sono depressi, la capacità della digossina di indurre aritmie è aumentata di molto.  Di conseguenza, tutti i pazienti che ricevono digossina devono sottoporsi a misurazioni regolari del potassio serico per assicurarsi che i suoi livelli rimangano all’interno di un intervallo di sicurezza.

TOLLERANZA

La tolleranza può essere definita come una sensibilità diminuita ad un farmaco come conseguenza di somministrazioni ripetute del farmaco stesso.  I pazienti che sono tolleranti ad un farmaco hanno bisogno di dosi più elevate per ottenere effetti equivalenti a quelli che si ottengono con dosi più basse prima che si sviluppi tolleranza.  Ci sono tre categorie di tolleranza ai farmaci: (1) tolleranza farmacodinamica, (2) tolleranza metabolica, e (3) tachifilassi.

Tolleranza farmacodinamica

Il termine tolleranza farmacodinamica si riferisce al tipo familiare di tolleranza associato con la somministrazione a lungo termine di farmaci come morfina ed eroina.  La persona che è farmacodinamicamente tollerante necessita di livelli aumentati di farmaco per produrre effetti che precedentemente si ottenevano con livelli inferiori dello stesso farmaco.  Mettendola in un altro modo, in presenza di tolleranza farmacodinamica, la concentrazione minima efficace (MEC) di un farmaco è anormalmente elevata.  Si pensa che la tolleranza farmacodinamica sia il risultato di processi adattativi che intervengono in risposta ad occupazione cronica del recettore.

Tolleranza metabolica

La tolleranza metabolica è definita come una tolleranza che risulta da un metabolismo accelerato del farmaco.  Questa forma di tolleranza è dovuta alla capacità di alcuni farmaci (per es., i barbiturici) di indurre la sintesi di enzimi epatici metabolizzanti i farmaci, causando quindi ritmi aumentati di metabolismo dei farmaci.  A causa dell’aumentato metabolismo, il dosaggio deve essere aumentato per mantenere livelli terapeutici del farmaco.  Differentemente dalla tolleranza farmacodinamica, che determina un aumento della MEC, la tolleranza metabolica non influenza la MEC.

                L’esperimento riassunto nella tabella 1 dimostra che lo sviluppo della tolleranza metabolica in risposta a somministrazioni ripetute di pentobarbital, un depressore del sistema nervoso centrale.  Lo studio ha impiegato due gruppi di conigli, un gruppo di controllo ed un gruppo sperimentale.  I conigli nel gruppo sperimentale sono stati pretrattati con pentobarbital per 3 giorni (60 mg/kg/giorno per via sub cutanea) e poi sono stati trattati con una dose di stimolo IV (30 mg/kg) dello stesso farmaco.  Sono stati quindi misurati sia l’effetto del farmaco (il tempo di sonno) che i suoi livelli plasmatici.  I conigli di controllo ricevevano una dose di stimolo di pentobarbital ma nessun pretrattamento.  Come indicato nella tabella 1, la dose di stimolo di pentobarbital ha avuto un effetto minore nei conigli pretrattati rispetto ai controlli.  Specificamente, mentre i conigli di controllo dormivano una media di 67 minuti, il tempo medio di sonno degli animali pretrattati era di soli 30 minuti – meno della metà dell’effetto visto nei controlli.

                Perché il pentobarbital era meno efficace negli animali pretrattati? I dati di emivita suggeriscono una risposta.  Come mostrato nella tabella, l’emivita del pentobarbital era molto più breve nel gruppo sperimentale rispetto al gruppo di controllo.  Dal momento che il pentobarbital è eliminato principalmente dal metabolismo epatico, la ridotta emivita indica un metabolismo accelerato.  Questo aumento del metabolismo, che è stato determinato dal pretrattamento con pentobarbital, spiega perché i conigli sperimentali erano più tolleranti dei controlli.

tabella 1 variabilità

                Ci si potrebbe chiedere, “come possiamo sapere se i conigli sperimentali non abbiano sviluppato una tolleranza farmacodinamica?”  La risposta sta nei livelli plasmatici di farmaco quando i conigli si sono svegliati.  Nei conigli pretrattati, i livelli del farmaco al risveglio erano leggermente al di sotto dei livelli del farmaco nei conigli di controllo al loro risveglio.  Se gli animali sperimentali avessero sviluppato tolleranza farmacodinamica, avrebbero avuto necessità di un aumento della concentrazione del farmaco per mantenersi addormentati.  Quindi, se fosse stata presente tolleranza farmacodinamica, i livelli del farmaco sarebbero stati anormalmente alti nel momento del risveglio, piuttosto che ridotti.

Tachifilassi

La tachifilassi è una forma di tolleranza che può essere definita come una diminuzione della sensibilità al farmaco dovuta a dosi ripetutein un breve periodo di tempo.  Quindi, differentemente dalla tolleranza farmacodinamica e metabolica, che ha bisogno di giorni ed anche di più tempo per svilupparsi, la tachifilassi si sviluppa rapidamente.  La tachifilassi non è un meccanismo frequente di tolleranza.

                La nitroglicerina transdermica da un buon esempio di tachifilassi.  Quando la nitroglicerina è somministrata tramite cerotto transdermico, gli effetti scompaiono in meno di 24 ore (se il cerotto è mantenuto per il tempo giusto).  La perdita di effetto è dovuta alla deplezione di un cofattore richiesto per l’azione della nitroglicerina.  Quando la nitroglicerina è somministrata intermittentemente, invece che in modo continuo, il cofattore si riforma e non c’è nessuna perdita di effetto.

EFFETTO PLACEBO

Un placebo è una preparazione che non possiede attività farmacologica intrinseca.  Quindi, qualsiasi risposta che un paziente può avere verso un placebo si basa soltanto sulla propria reazione psicologica all’idea di prendere un medicamento e non su azione fisiologica o biochimica diretta del placebo stesso.  L’uso principale del placebo è come preparazione di controllo durante gli studi clinici.

                In farmacologia, l’effetto placebo è definito come quella componente di una risposta farmacologica determinata da fattori psicologici e non dalle proprietà biochimiche o fisiologiche del farmaco.  Nonostante sia impossibile determinare con precisione il contributo che i fattori psicologici danno alla risposta finale a qualsiasi specifico farmaco, si crede comunemente che, con praticamente tutti i medicamenti, una frazione della risposta totale sia dovuta all’effetto placebo.  Nonostante l’effetto placebo sia determinato da fattori psicologici e non fisiologici, la presenza di una risposta placebo non implica che la patologia originaria del paziente sia “solo nella sua testa”.

                Non tutte le risposte placebo sono positive; le risposte placebo possono anche essere negative.  Se un paziente crede che un medicamento possa essere efficace, è probabile che le risposte placebo aiutino a promuovere la guarigione.  Al contrario, se un paziente fosse convinto che uno specifico medicamento sia inefficace o addirittura perfino dannoso, allora è probabile che gli effetti placebo rallentino i progressi nella guarigione.

Poiché l’effetto placebo dipende dall’atteggiamento del paziente verso la medicina, stimolare un atteggiamento positivo può aiutare a promuovere effetti positivi.  A questo proposito, è desiderabile che tutti i membri della squadra sanitaria si presentino al paziente con una valutazione ottimistica (anche se realistica) sugli effetti che la terapia è probabile possa produrre.  Inoltre è importante che i membri della squadra siano in accordo tra di loro; l’effetto benefico delle risposte placebo può essere diminuito di molto se, per esempio, l’infermiere di giorno rassicura ripetutamente un paziente sulla probabilità di trarre benefici dal regime terapeutico, mentre l’infermiere di notte esprime pessimismo sugli stessi farmaci.

                Fino a qualche tempo fa, il potere dell’effetto placebo era considerato indiscutibile da molti clinici e ricercatori.  Tuttavia, nuove evidenze suggeriscono che le risposte ai placebo possano essere molto minori di quello che si pensava in passato (vedi il box 1).

VARIABILITA’ NELL’ASSORBIMENTO

Sia il ritmo che l’entità dell’assorbimento dei farmaci può variare tra pazienti diversi.  Di conseguenza, sia il tempo che l’intensità delle risposte possono essere modificate.  Le differenze nella produzione sono la causa principale di variabilità nell’assorbimento dei farmaci.  Altre cause includono la presenza o l’assenza di cibo, diarrea o costipazione, e differenze nello svuotamento gastrico.

Biodisponibilità

Il termine biodisponibilità si riferisce alla capacità di un farmaco di raggiungere la circolazione sistemica dal proprio sito di somministrazione.  Preparazioni diverse dello stesso farmaco possono modificare la biodisponibilità.  Questi fattori come il tempo di disintegrazione delle compresse, i rivestimenti enterici, e le formulazioni a rilascio protratto possono alterare la biodisponibilità, e quindi possono rendere le risposte ai farmaci variabili.

                Le differenze di biodisponibilità avvengono principalmente con le preparazioni orali e non con le preparazioni parenterali.  Fortunatamente, anche con gli agenti orali, quando esistono differenze di biodisponibilità tra diverse preparazioni, queste differenze sono così piccole che non hanno alcun significato clinico.

                Le differenze di biodisponibilità determinano delle forti preoccupazioni per farmaci con un intervallo terapeutico stretto.  Perché? Perché con questi agenti, una modificazione relativamente piccola del livello plasmatico può produrre una significativa modificazione della risposta: un piccolo declino del livello del farmaco può causare il fallimento terapeutico, mentre un piccolo aumento del livello del farmaco può causare tossicità.  In queste condizioni, le differenze di biodisponibilità possono avere un impatto significativo.

Altre cause di assorbimento variabile

Molti altri fattori oltre alla biodisponibilità possono alterare l’assorbimento dei farmaci, e quindi portare a variazioni delle risposte farmacologiche.  Le alterazioni del pH gastrico possono influenzare l’assorbimento attraverso l’effetto di ripartizione da pH.  Per farmaci il cui assorbimento avviene nell’intestino, l’assorbimento sarà ritardato quando lo svuotamento gastrico è prolungato.  La diarrea può ridurre l’assorbimento accelerando il trasporto dei farmaci attraverso l’intestino.  Al contrario, la costipazione può aumentare l’assorbimento prolungando il tempo disponibile per l’assorbimento.  La presenza di cibo nello stomaco tende a rallentare l’assorbimento di molti farmaci, senza ridurre la quantità totale assorbita.  Tuttavia, in alcuni casi, il cibo può diminuire anche l’entità dell’assorbimento.  Per esempio, l’assorbimento delle tetracicline sarà sostanzialmente ridotto se il farmaco è ingerito insieme al latte o ai latticini che contengono calcio.  Infine, ci sono molteplici meccanismi attraverso cui le interazioni farmacologiche possono diminuire o aumentare l’assorbimento.

GENETICA

La composizione genetica unica dei pazienti può portare a risposte farmacologiche che sono quantitativamente o qualitativamente differenti da quelle della popolazione in toto.  Gli effetti avversi e quelli terapeutici possono essere modificati.  Le principali cause responsabili di risposte alterate sono alterazioni di geni che codificano per enzimi del metabolismo farmacologico e per bersagli farmacologici (per es. i recettori).

                La farmacogenetica – lo studio di come l’ereditarietà influenza le risposte individuali ai farmaci – è un’area attiva di ricerca.  In futuro, l’analisi farmacogenetica dovrebbe consentirci di scegliere un farmaco e una dose che sono i migliori per il genotipo di un determinato paziente, riducendo quindi il rischio di reazioni avverse, aumentando la probabilità di una forte risposta terapeutica, e diminuendo il costo, la non convenienza, ed il rischio associati con la prescrizione di un farmaco a cui è improbabile che il paziente risponda.

Alterato metabolismo farmacologico

Il meccanismo più frequente attraverso cui le differenze genetiche modificano le risposte farmacologiche è attraverso la produzione di enzimi alterati del metabolismo farmacologico.  Queste modificazioni dovute ai geni possono sia accelerare che ritardare il metabolismo di molti farmaci, come è illustrato dai seguenti esempi:

  • Circa 1 Europeo in 3500 metabolizza la succinilcolina (un rilassante muscolare) molto lentamente, a causa della produzione di una forma alterata di butirrilcolinesterasi, l’enzima che, nella maggioranza delle persone, metabolizza il farmaco molto velocemente. Se viene data la succinilcolina, le persone con l’enzima anormale possono andare incontro ad una paralisi che si può prolungare pericolosamente.
  • Tra i bianchi Americani, il 52% circa metabolizzano l’isoniazide (un farmaco per la tubercolosi) lentamente ed il 48% lo metabolizzano rapidamente. Perché? Perché, a causa di differenze genetiche, queste persone producono due forme diverse di N-acetiltransferasi2, l’enzima che metabolizza l’isoniazide. Se il dosaggio non viene modificato per obbedire a queste differenze, i metabolizzatori rapidi potranno andare incontro ad un fallimento terapeutico ed il metabolizzatori lenti possono andare incontro a tossicità.
  • Negli Stati Uniti, l’1% circa della popolazione produce una forma di diidropirimidina deidrogenasi che metabolizza poco il fluorouracile, un farmaco usato per trattare il cancro. Molte persone con questa diversità ereditaria, quando hanno ricevuto dosi standard del farmaco, sono morte per danno al sistema nervoso centrale a causa dell’accumulo del farmaco fino a livelli tossici.Per farmaci che hanno un elevato indice terapeutico (IT), un ritmo alterato del metabolismo può influenzare il risultato clinico. Tuttavia, se l’IT è basso, allora aumenti dei livelli farmacologici relativamente piccoli possono portare a tossicità, e diminuzioni relativamente piccole possono portare a fallimento terapeutico. Chiaramente, in questi casi, ritmi alterati del metabolismo possono avere un grande significato clinico. Bersagli farmacologici alteratiLe variazioni genetiche possono alterare la struttura dei recettori farmacologici e di altre molecole bersaglio, e possono quindi influenzare le risposte farmacologiche. Per esempio, gli effetti positivi della pravastatina (usata per abbassare il colesterolo) sono fortemente ridotti in pazienti con una forma variata del gene che codifica per l’HMG-CoA reduttasi, l’enzima che la pravastatina inibisce per produrre i propri effetti. Altri esempi includono le risposte farmacologiche alterate a causa di variazioni nei geni che codificano per i recettori β2-adrenergici (importanti per la terapia delle cardiopatie e dell’asma). I recettori per la dopamina (importanti nel trattamento della schizofrenia), ed i recettori degli estrogeni (importanti per il trattamento dell’osteoporosi).Altri modi in cui la genetica può influenzare le risposte farmacologiche

    Alcune risposte farmacologiche geneticamente determinate sono basate su fattori diversi dal metabolismo farmacologico o dai bersagli farmacologici. Per esempio, alcuni individui hanno globuli rossi che sono deficienti di un enzima chiamato glucoso-6-fosfato deidrogenasi. Questa deficienza li espone al rischio di emolisi (distruzione dei globuli rossi) se viene data aspirina, sulfanilamide (un antibiotico), primachina (un agente antimalarico), e alcuni altri farmaci. Il 10% circa di Afroamericani di sesso maschile e molti maschi mediorientali e mediterranei sono soggetti a questa reazione su base genetica. Di seguito altri cinque esempi:

    •Approssimativamente 1 Caucasico su 14 ha una forma di citocromo P450 che è incapace di convertire la codeina in morfina, la forma attiva della codeina. Di conseguenza, in queste persone la codeina non ha effetto anti-dolorifico.

    •Il Trastuzumab [Herceptin], un farmaco per il tumore del seno, funziona solo contro i tumori che esprimono la proteina HER2 in eccesso.

    •Il tamoxifene [Nolvadex] può prevenire lo sviluppo del cancro del seno in donne ad alto rischio – ma solo in donne con mutazioni nel gene BRCA2, e non del gene BRCA1.

    • Differenze ereditarie dei fattori della coagulazione aumentano il rischio di trombosi venosa profonda in donne che usano contraccettivi orali.

    •Pazienti con variazioni genetiche dei trasportatori di ioni sodio e potassio presentano un rischio aumentato di sindrome della QT lunga indotta da farmaci.

     

    GENERE

    Uomini e donne possono rispondere diversamente allo stesso farmaco. Un farmaco può essere più efficace negli uomini rispetto alle donne, o viceversa. Allo stesso modo, gli effetti avversi possono essere più intensi negli uomini rispetto alle donne. Perché? Perché, fino a poco tempo fa, essenzialmente tutta la ricerca farmacologica era compiuta sull’uomo. Nonostante ciò, è stata fatta abbastanza ricerca per indicare che le differenze di genere esistono realmente. Di seguito tre esempi:

  • L’alcol è metabolizzato più lentamente dalle donne rispetto agli uomini. Di conseguenza, una donna che beve la stessa quantità di un uomo (normalizzata per il peso) si intossicherà di più.
  • Alcuni analgesici oppioidi (per es. pentazocina, nalbufina) sono molto più efficaci nelle donne che negli uomini. Di conseguenza, l’effetto antidolorifico si ottiene con dosi più basse nelle donne.
  • La Quinidina causa un prolungamento dell’intervallo QT maggiore nelle donne rispetto agli uomini. Di conseguenza, le donne che prendono questo farmaco hanno una maggiore probabilità di sviluppare torsione di punta, un’aritmia cardiaca potenzialmente fatale.

Ne 1977, la Food and Drug Administration (FDA) ha messo sotto pressione le aziende farmaceutiche per includere anche le donne negli studi clinici sui nuovi farmaci, specialmente i farmaci verso malattie gravi o potenzialmente fatali.  Le informazioni generate da questi studi consentiranno che la terapia farmacologica nelle donne sia la più razionale possibile.  Nel frattempo, i clinici dovrebbero considerare che le informazioni disponibili al momento potrebbero non predire accuratamente le risposte nelle pazienti di sesso femminile.  Quindi, i clinici dovrebbe essere attenti sui fallimenti terapeutici e su effetti avversi inaspettati.

                E’ importante apprezzare che le differenze nelle risposte farmacologiche correlate al genere o alla razza sono, in ultima analisi, su base genetica.  Quindi, questi fattori devono essere considerati un’estensione della discussione sui fattori genetici.

RAZZA

Le risposte farmacologiche correlate alla razza hanno due determinanti principali: variazioni genetiche e fattori psicosociali.  Quindi, in un certo grado, questa discussione è un’estensione sui fattori genetici.  Tuttavia, bisogna tenere presente che, oltre alla genetica, i fattori psicosociali sono importanti determinanti di come gli individui in uno specifico gruppo etnico rispondono ai farmaci.

                In generale, la “razza” non aiuta molto come base per predire variazioni individuali nelle risposte farmacologiche.  Perché?  Per cominciare, la razza è quasi impossibile da definire.  La definiamo per il colore della pelle ed altre caratteristiche superficiali? O la definiamo attraverso gruppi genetici? Se definiamo la razza attraverso il colore della pelle, quanto scura deve essere la pelle, per esempio, per definire un paziente come “nero”? D’altro canto, se definiamo la razza attraverso il gruppo genetico, quanti antenati neri deve avere un Afro-Americano per essere considerato geneticamente “nero”? E cosa dire della maggioranza delle persone i cui antenati sono geneticamente eterogenei?  I Latino-Americani, per esempio, rappresentano un miscuglio di molteplici retroterra etnici che provengono da tre continenti.  Penso che il quadro sia sufficientemente chiaro adesso.  Quindi, se un prescrittore non può neanche decidere a quale “razza” appartiene un paziente, sembrerebbe molto difficile usare la razza come base per prendere decisioni terapeutiche.

                Ovviamente, ciò di cui ci dobbiamo curare davvero non è la razza di per sé, ma piuttosto gli specifici fattori genetici e psicosociali – condivisi da molti membri di un determinato gruppo etnico – che influenzano le risposte farmacologiche.  Con questo tipo di conoscenze, possiamo identificare i membri del gruppo che condividono questi fattori genetici e/o psicosociali ed, in conseguenza, tagliare su misura una terapia farmacologica.  Forse ancora più importante, è che l’applicazione di queste conoscenze non è limitata a membri del gruppo etnico da cui derivano queste conoscenze: possiamo usarle per la gestione di tutti i pazienti, indipendentemente dal retroterra etnico.  Come può essere?  A causa della eterogeneità etnica, questi fattori non sono limitati ai membri di una determinata razza.  Quindi, una volta che conosciamo un determinato fattore (per es. una specifica variazione genetica), possiamo valutare tutti i pazienti per quel fattore, e, se è presente, modificare la terapia farmacologica secondo le dovute indicazioni.

                La discussione sulla terapia basata sulla razza sarebbe incompleta senza menzionare BiDil, una combinazione a dosi fisse di due vadodilatatori: isosorbide dinitrato (ISDN) ed idralazina, entrambi disponibili separatamente da molti anni.  Nel 2005, BiDil è divenuto il primo prodotto approvato dall’FDA per trattare solo membri di una determinata razza, specificamente, Afro-Americana.  L’approvazione si è basata sui risultati dell’African-American Heart Failure Trial (A-HeFT), in cui si dimostrava che, in pazienti neri auto-analizzati, aggiungendo ISDN più idralazina alla terapia standard dell’insufficienza cardiaca si riduceva la mortalità ad 1 anno del 43% – un risultato molto positivamente impressionante.  Il BiDil beneficia gli Afro-Americani di più che i bianchi? Non lo sappiamo: poiché non sono stati arruolati pazienti bianchi nel A-HeFT, il paragone non può essere fatto.  Anche se BiDil è stato approvato per trattare uno specifico gruppo razziale, non ci sono prove che non potrebbe funzionare allo stesso modo (o anche meglio) in qualche altro gruppo.  Allora perché è stato compiuto lo studio A-HeFT?  In parte perché dati più vecchi suggerivano un possibile aumentato beneficio nei pazienti neri.  Tuttavia, la ragione principale sembra essere una combinazione di incentivi regolatori e di mercato, che ha reso vantaggioso per NitroMed, l’azienda produttrice di BiDil, limitare la ricerca ai neri.  La storia è stata questa.  NitroMed possiede due brevetti su BiDil, una per la combinazione a dosi fisse in sé, ed una per usare questa combinazione in pazienti di colore.  Ottenendo l’approvazione FDA per i soli pazienti neri, la NitroMed ha acquisito l’esclusività del brevetto fino al 2020 – 13 anni in più rispetto a quanto avrebbe ottenuto senza un’indicazione specifica di razza.  Ovviamente, ora che BiDil è approvato, i medici lo possono prescrivere a chiunque.  Quindi la tattica di ottenere un’approvazione specifica per la razza non limita effettivamente il numero dei pazienti di cui NitroMed può approfittare.  E’ un gran Paese o no?

NON PRENDERE LE MEDICINE PRESCRITTE

I medicamenti non sono sempre somministrati come prescritto: l’entità del dosaggio e la tempistica possono essere alterati, le dosi possono non essere assunte, e possono essere prese dosi in eccesso.  Il non somministrare i medicamenti secondo le prescrizioni è una spiegazione frequente della variabilità nella risposta di una dose prescritta.  Di regola, questa mancanza è la conseguenza o di una scarsa aderenza (compliance) del paziente o di errori terapeutici compiuti dall’equipe sanitaria.

                Può essere difficile ottenere l’aderenza.  I fattori che possono influenzare l’aderenza sono la destrezza manuale, acuità visiva, la capacità intellettuale, lo stato psicologico, l’attitudine verso i farmaci, e la possibilità di pagare i medicamenti.  Può essere d’aiuto per migliorare l’aderenza che l’educazione del paziente sia chiara e convincente, e questo può quindi aiutare a ridurre la variabilità.

                Gli errori farmacologici sono una ovvia sorgente di variazione individuale.  Gli errori terapeutici possono avere origine dai medici, infermieri, tecnici, e farmacisti.  Tuttavia, dal momento che di solito l’infermiere è l’ultimo membro della squadra sanitaria a controllare i medicamenti prima della somministrazione, in ultima analisi è responsabilità dell’infermiere assicurarsi che gli errori terapeutici vengano evitati.

INTERAZIONI FARMACOLOGICHE

Un’interazione farmacologica è un processo in cui un farmaco altera gli effetti di un altro.  Le interazioni farmacologiche possono essere una sorgente importante di variabilità.

DIETA

La dieta può influenzare le risposte ai farmaci, principalmente influenzando lo stato di salute generale del paziente.  Una dieta che promuove una buona salute può consentire ai farmaci di esplicare le risposte terapeutiche ed aumentare la capacità del paziente a tollerare gli effetti avversi.  Una nutrizione scarsa può avere effetto opposto.

                La fame può ridurre il legame dei farmaci alle proteine (diminuendo il livello delle albumine plasmatiche).  A causa del ridotto legame, si innalza il livello dei farmaci liberi, e ciò rende la risposta farmacologica più intensa.  Per alcuni farmaci (per es., il warfarin, un anticoagulante), il risultante aumento degli effetti potrebbe rivelarsi disastroso.

                Nonostante che la nutrizione possa influenzare le risposte farmacologiche attraverso il meccanismo generale esposto, ci sono solo pochi esempi di uno specifico nutriente che influenzi la risposta ad un farmaco specifico.  Forse il miglior esempio coinvolge gli inibitori della monoaminossidasi (MAO), farmaci usati per trattare la depressione.  L’evento avverso più grave di questi farmaci è l’ipertensione maligna, che può essere precipitata da cibi che contengono tiramina, un prodotto della degradazione dell’amminoacido tirosina.  Di conseguenza, i pazienti che prendono gli inibitori della MAO devono evitare rigidamente tutti i cibi ricchi di tiramina (per es., il fegato di manzo, formaggi stagionati, prodotti dei lieviti, vino Chianti).

Punti Chiave

▪              Per massimizzare il beneficio delle risposte farmacologiche e minimizzarne i danni, bisogna modificare la terapia tenendo conto delle sorgenti di variabilità individuale.

▪              Di regola, pazienti piccoli hanno bisogno di dosi inferiori rispetto a pazienti di grandi dimensioni.

▪              Modificazioni del dosaggio fatti tenendo conto delle dimensioni si basano spesso sull’area della superficie corporea, piuttosto che semplicemente sul peso corporeo.

▪              I bambini piccoli e gli anziani sono più sensibili ai farmaci rispetto ai bambini più grandi ed ai giovani adulti.

▪              Le malattie del rene possono diminuire l’escrezione dei farmaci, elevando quindi i livelli del farmaco.  Per prevenire la tossicità, i farmaci che sono eliminati attraverso il rene dovrebbero essere somministrati ad un dosaggio più basso.

▪              Le malattie del fegato possono diminuire il metabolismo dei farmaci, elevando quindi i livelli del farmaco.  Per prevenire la tossicità, i farmaci che sono eliminati attraverso il fegato dovrebbero essere somministrati ad un dosaggio più basso.

▪              Quando un paziente diventa tollerante ad un farmaco, il dosaggio deve essere aumentato per mantenere gli effetti desiderati.

▪              La tolleranza farmacodinamica risulta da modificazioni adattative che avvengono in risposta ad una prolungata esposizione al farmaco.  La tolleranza farmacodinamica aumenta la MEC di un farmaco.

▪              La tolleranza farmacocinetica risulta da un metabolismo accelerato del farmaco.  La tolleranza farmacocinetica non aumenta la MEC.

▪              Un effetto placebo è definito come la componente della risposta farmacologica che può essere attribuita a fattori psicologici, piuttosto che a dirette azioni fisiologiche o biochimiche del farmaco.  Non ci sono prove solide che gli effetti placebo siano reali.

▪              La biodisponibilità si riferisce alla capacità del farmaco di raggiungere la circolazione sistemica dal proprio sito di somministrazione.

▪              Le differenze di biodisponibilità preoccupano principalmente con farmaci che posseggono un intervallo terapeutico ristretto.

▪              Alterazioni dei geni che codificano gli enzimi del metabolismo farmacologico possono risultare in aumento o diminuzione del metabolismo di molti farmaci.

▪              Variazioni genetiche possono alterare la struttura dei recettori farmacologici e di altre molecole bersaglio, e possono quindi influenzare le risposte farmacologiche.

▪              Gli effetti terapeutici ed avversi dei farmaci possono variare tra maschi e femmine.  Sfortunatamente, per la maggior parte dei farmaci, non ci sono dati sufficienti per stabilire quali differenze ci possono essere.

▪              La razza non è un buon fattore di predizione delle risposte farmacologiche.  Quello che davvero conta non è la razza, ma piuttosto delle variazioni genetiche specifiche e fattori psicosociali, condivise dal alcuni membri del gruppo, e che possono influenzare le risposte farmacologiche.

▪              Una scarsa aderenza del paziente è una sorgente importante di variabilità individuale.

 

 

Argomento di interesse speciale

Box 1: Il placebo ha perso il proprio effetto?

Nel 1955, H.K. Beecher ha scritto il suo famoso articolo –“il potente placebo”- che è stato annunciato come una solida prova della credenza datata da lungo tempo (ma largamente non provata) che il placebo possa efficacemente alleviare i sintomi in molti pazienti.  Questo articolo ampiamente citato non è stato mai discusso fino al 2001, quando due scienziati Danesi – Hròbjartsson e Gotzsche – hanno scritto il loro articolo su questo argomento, intitolato “Il placebo è senza potere?”  Dalla loro ricerca, i Danesi hanno concluso che, almeno nel contesto di studi clinici, il trattamento con placebo ha ben poco o addirittura nessun effetto misurabile.  Chi ha ragione? Prendiamo in considerazione entrambi gli articoli per poter decidere.

                Beecher ha analizzato i dati di 15 studi clinici controllati con placebo.  In tutti questi studi, i pazienti nei gruppi placebo erano valutati all’inizio, trattati con placebo per il tempo dovuto, e quindi ri-valutati.  Quindi Beecher ha controllato se c’era stato un miglioramento tra l’inizio e la fine del trattamento.  In base alle proprie analisi, ha concluso “è evidente che i placebo hanno un elevato grado di efficacia, un deciso miglioramento…è stato prodotto nel 35,2% dei casi”.  Molto impressionante.  Sfortunatamente c’è una crepa in queste conclusioni: come sappiamo in che modo i placebo hanno prodotto un miglioramento? Forse il 35,2% dei pazienti sarebbero migliorati comunque anche senza trattamento, a causa semplicemente del corso naturale della malattia o per altri fattori.  Dopo tutto, molte persone stanno meglio per proprio conto – senza medici, farmaci, placebo, o altro.  Inoltre, nonostante Beecher dica di aver selezionato i 15 articoli in modo casuale, ciò sembra improbabile in quanto ben 7 di questi articoli erano suoi.

                Per rispondere ai dubbi suscitati da Beecher, Hrobjartsson e Gotzsche hanno seguito un approccio diverso.  Per prima cosa, hanno analizzato i dati di 114 studi pubblicati – non solamente 15.  Erano coinvolti più di 8500 pazienti.  Era ancora più importante che in tutti questi studi, il trattamento con placebo era paragonato ad un’assenza di trattamento.

Cioè, in ciascuno studio, alcuni soggetti ricevevano il placebo ed alcuni non ricevevano nessun trattamento.  (ovviamente, nella maggioranza [112] degli studi, c’era un altro gruppo che riceveva un trattamento attivo).  Gli studi coinvolgevano 40 condizioni cliniche, tra cui anemia, asma, ipertensione, iperglicemia, epilessia, malattia di Parkinson, schizofrenia, depressione, fumo e dolore.  In 38 studi, il risultato misurato era oggettivo (per es., riduzione della pressione arteriosa, aumento del numero dei globuli rossi), ed in 76 il risultato era soggettivo (per es., miglioramento dell’umore, riduzione del dolore).  Di 114 studi, 45 valutavano interventi farmacologici, 26 valutavano interventi fisici, e 43 valutavano interventi psicologici.  Il tipo di placebo impiegato dipendeva dal trattamento attivo: per gli studi farmacologici, il placebo tipico consisteva nel dare una pillola di lattosio; per gli studi fisici, (per es., valutare l’effetto della stimolazione elettrica transcutanea dei nervi sul dolore), il trattamento placebo tipico era attuare la procedura a strumenti elettrici spenti; e per gli studi psicologici (per es., valutare l’effetto della psicoterapia sulla depressione), il trattamento placebo tipico consisteva in una discussione non indirizzata, neutra tra il paziente e lo psicoterapeuta.

                Che cosa ha rivelato l’analisi ? negli studi con risultati oggettivi, il trattamento con placebo virtualmente non ha avuto effetti misurabili: i risultati in pazienti che avevano ricevuto il trattamento con placebo erano identici a quelli di pazienti che non avevano ricevuto nessun trattamento.  Tuttavia, in alcuni studi con risultati soggettivi, il trattamento placebo ha avuto un effetto convincente – ma era piccolo e limitato principalmente agli studi sul dolore.  Nelle loro conclusioni, gli autori hanno affermato, “Abbiamo trovato scarse evidenze che i placebo in generale abbiano effetti clinici potenti,” anche se continuano dicendo che hanno trovato “effetti significativi del placebo … nel trattamento del dolore.”  Inoltre, concedono che la loro analisi “lascia aperto il problema se gli effetti placebo nella pratica clinica differiscono dagli effetti placebo nei soggetti delle ricerche.”

                La storia è quindi alla fine?  L’effetto placebo è davvero soltanto un mito?  Bene, non si può davvero dire. Si, lo studio Danese, che era nettamente migliore rispetto a quello di Beecher, non è riuscito a trovare un effetto potente con il trattamento placebo.  Tuttavia, ciò non prova che l’effetto placebo non esista.  Piuttosto, indica semplicemente che non si può misurare facilmente un effetto placebo negli studi clinici.  Ci sono buoni argomenti a sostegno di questa possibilità:

  • Se la risposta placebo si basa principalmente sulla relazione medico-paziente, allora, anche se una risposta placebo esiste, non sarebbe visibile negli studi clinici – in quanto i soggetti che ricevono il trattamento placebo e quelli che non ricevono alcun trattamento condividono comunque la stessa relazione con il medico.
  • Le risposte placebo (assumendo che esistano) si basano sulla fiducia incondizionata del paziente che egli stia assumendo un trattamento efficace. Tuttavia, negli studi clinici, c’è sempre il dubbio – in quanto tutti i partecipanti sono consapevoli che possono aver assunto un placebo, piuttosto che il farmaco attivo. In presenza di un dubbio significativo, l’effetto placebo potrebbe essere notevolmente diminuito. Se ciò è vero, non ci si potrebbe aspettare l’effetto placebo negli studi clinici.
  • Se l’effetto placebo esiste solo nella pratica reale – e non negli studi clinici – provare la sua esistenza potrebbe rivelarsi impossibile. Perché? Perché dobbiamo compiere degli studi clinici per provare la sua esistenza – e sappiamo già che negli studi clinici non possiamo vederlo.

                    Qual è quindi il punto? Primo, a causa di una forte debolezza del disegno sperimentale, lo studio di Beecher non costituisce una prova che il placebo abbia effetti benefici. Secondo, usando un disegno più appropriato, Hrobjartsson e Gotzsche hanno dimostrato che, nel contesto di studi clinici, gli interventi placebo sono per lo più privi di effetti misurabili – con l’eccezione che producono una modesta riduzione del dolore. Terzo, nonostante che Hrobjartsson e Gotzsche non abbiano documentato un effetto placebo, il loro studio non ha esplorato la possibilità che, nel mondo reale, i trattamenti placebo possano effettivamente essere di beneficio. Tuttavia, ciò deve ancora essere provato, e forse non lo sarà mai.

(Tratto da Richard A. Lehne “Pharmacology for nursing care”, Sixth edition, Saunders Elsevier)

Il sorriso di Angelica

Posted in libri with tags , , , , , on May 14, 2014 by Domenico Delfino

“…Stava nella verandina senza aviri mangiato, aviva la vucca dello stomaco stritta da un pugno.

Pensier (dicea) che ‘l cor m’agghiacci e ardi,

e causi il duol, che sempre il rode e lima;

che debbo far…

No, basta con l’Ariosto.  E soprattutto basta con l’Angelica della so gioventù.  Non c’era che ‘na cosa da fari, era inutili continuari ad addimannarisillo.  Procediri dritto, macari se gli costava assà, troppo.

Cavò dalla sacchetta i dù fogli di dati anagrafici che Fazio gli aviva dato, e che s’era pigliato prima di nesciri dall’ufficio, e si misi a studiarli.

Ma non sapiva manco lui quello che circava.

Po’ s’interrompì di colpo.

Pirchì ‘mprovise, dintra al so ciriveddro, erano risonate ‘na poco di paroli d’Angelica.

…mia madre era di Vigàta…neanche mio padre c’è più…un terribile incidente, qua…avevo cinque anni…

Ebbi come ‘na vampata di calori accussì forti che dovitti susirisi e annare a mittirisi sutta alla doccia…”

(Tratto da Andrea Camilleri “Il sorriso di Angelica”, Sellerio editore Palermo, 2010)

Gli esosinofili come bersaglio in allergia, infiammazione ed oltre

Posted in Farmaci in Medicina del Lavoro with tags , , , on May 5, 2014 by Domenico Delfino

Riassunto.

Gli eosinofili possono regolare le risposte immuni ed infiammatorie locali, ed il loro accumulo nel sangue e nei tessuti è associato con molte malattie infiammatorie ed infettive.  Per quanto si sa, terapie mirate agli eosinofili possono aiutare a controllare malattie diverse, inclusi i disordini atopici come asma ed allergia, e malattie non associate primariamente con eosinofili come autoimmunità e tumori.  Recentemente, agenti terapeutici che hanno gli eosinofili come bersaglio e che puntano a bloccare specifici passaggi coinvolti nello sviluppo, migrazione ed attivazione degli eosinofili sono entrati nello studio clinico ed hanno prodotto risultati incoraggianti e approfondimenti sul ruolo degli eosinofili.  Qui, descriviamo recenti avanzamenti nello sviluppo della prima generazione di terapie verso gli eosinofili e mettiamo in luce le strategie per usare approcci di medicina personalizzata per i disordini eosinofilici.

Introduzione

L’eosinofilia (vedi box), definita come una conta di eosinofili nel sangue periferico maggiore di 450 cellule per microlitro, è associata con numerosi disordini inclusi allergie, reazioni a farmaci, infezioni da elminti, sindrome di Churg-Strauss, alcuni tumori maligni e disordini metabolici, disordini eosinofilici gastrointestinali, e sindrome ipereosinofilica.  Gli eosinofili sono leucociti derivati dal midollo osseo che normalmente sono meno del 5% dei leucociti del sangue, ma possono essere trovati in numero più elevato in tessuti come il midollo osseo e nel tessuto gastrointestinale.  Il reclutamento di eosinofili attivati dalla circolazione sanguigna verso i tessuti può avvenire in una varietà di condizioni e porta al rilascio di prodotti preformati o sintetizzati nell’occasione, inclusi citochine, chemochine, mediatori lipidici e proteine citotossiche dei granuli, che possono iniziare, scalare rapidamente e sostenere le risposte infiammatorie e di rimodellamento locali.

Da lungo tempo l’infiammazione ricca di eosinofili è stata associata alle infestazioni parassitarie e all’infiammazione allergica.  Una certa massa di evidenze, inclusi studi clinici e modelli animali di asma, ha dimostrato un ruolo causale degli eosinofili nella patogenesi dell’asma inclusa la iper-reattività delle vie aeree, l’aumentata produzione di muco ed il rimodellamento delle vie aeree.  Questi studi includono esperimenti eleganti in topi deficienti della linea eosinofila che sono protetti contro le caratteristiche dell’asma, anche se in non tutti i casi.  Studi clinici hanno rivelato un ruolo importante degli eosinofili nelle esacerbazioni dell’asma.  Inoltre evidenze recenti sostengono un ruolo più ampio degli eosinofili in salute ed in malattia grazie al loro ruolo emergente nei tumori maligni e nel regolare la produzione di anticorpi.  Inoltre, eosinofili possono essere frequentemente trovati nelle vicinanze dei tumori solidi e possono partecipare alla sorveglianza immune dei tumori che influenza l’incidenza della formazione dei tumori.  Studi recenti hanno proposto un ruolo per gli eosinofili nell’immunità umorale come importante sorgente di fattori pro-sopravvivenza per plasmacellule a lunga vita del midollo osseo.  Nelle malattie autoimmuni in cui le plasmacellule hanno un ruolo patologico attraverso la produzione di autoanticorpi, si può provare che gli eosinofili sono un bersaglio terapeutico attraente.  Quindi, è probabile che i trattamenti che hanno come bersaglio specifico gli eosinofili siano efficaci nel controllo di un certo numero di malattie importanti e prevalenti nel campo delle allergie, delle malattie infettive, autoimmunità e cancro.  L’aumentata incidenza di disordini associati agli eosinofili, inclusi i disordini eosinofilici gastrointestinali e l’asma, in paesi ad alto e basso reddito mettono in luce la necessità importante ed in espansione di terapie che abbiano a bersaglio gli eosinofili.

Tradizionalmente ci sono stati due approcci principali nello sviluppo di farmaci per malattie eosinofiliche: bloccare il reclutamento di eosinofili negli organi ed alterare la sopravvivenza degli eosinofili maturi.  Come discuteremo in seguito, le nuove strategie innovative per lo sviluppo futuro di farmaci includono il blocco della produzione di eosinofili nel midollo osseo e l’inibizione dell’attivazione degli eosinofili.

Azioni patogenetiche degli eosinofili

Gli eosinofili si sviluppano nel midollo osseo da cellule staminali emopoietiche.  Durante l’ematopoiesi umana, i progenitori comuni mieloidi danno origine al progenitore eosinofilico CD34+IL-5Rα+, che è aumentato di numero in molte malattie incluse allergie, infezioni elmintiche e sindrome ipereosinofilica, suggerendo che l’aumentata produzione di progenitori eosinofili è un importante punto di controllo nell’eosinofilia associata a malattia.  Gli eosinofili umani maturi contengono granuli secondari cristalloidi, che sono composti principalmente di proteine basiche altamente cariche, incluse due principali proteine basiche, proteina eosinifilica cationica, neurotossina derivata dagli eosinofili e perossidasi eosinofilica.  La deposizione di granuli rilasciati dagli eosinofili nei tessuti è un ritrovamento frequente nelle malattie associate agli eosinofili e probabilmente contribuisce alla patogenesi della malattia.  La proteina basica principale e la perossidasi eosinofilica sono tossiche per un certo numero di tipi cellulari diversi, tra cui le cellule epiteliali delle vie aeree e le cellule muscolari cardiache, e possono contribuire al danno tissutale e alla disfunzione d’organo in pazienti con asma e sindrome ipereosinofilica.  La neurotossina derivata dagli eosinofili, proteina eosinofilica cationica appartiene alla famiglia dell’RNAsi A di proteine granulari che hanno attività ribonucleasica, sono associate alla difesa dell’ospite contro i virus e hanno forse un ruolo nel rimodellamento tessutale.  Oltre a queste proteine cationiche, i granuli eosinofilici contengono una pletora di citochine, chemochine, enzimi e fattori di crescita preformati, che danno luogo a diverse attività biologiche degli eosinofili nell’infezione ed infiammazione.  In aggiunta ai mediatori preformati in deposito nei granuli, in seguito ad attivazione gli eosinofili possono rilasciare mediatori sintetizzati de novo inclusa l’IL-4, che ha la capacità di stimolare l’immunità adattiva.

Terapie attuali e sguardo al futuro

I glucocorticoidi sono la terapia attuale più efficace usata per ridurre il numero degli eosinofili nel sangue e nei tessuti (tabella 1), ma gli effetti pleiotropici dei corticosteroidi possono determinare effetti collaterali potenzialmente dannosi limitando così il loro uso terapeutico.  I glucocorticoidi promuovono l’eliminazione degli eosinofili sia inducendo direttamente l’apoptosi che inibendo i segnali pro-sopravvivenza indotti da citochine come IL-3, IL-5 e GM-CSF.  L’inibitore della tirosina chinasi imatinib, il primo ed il solo farmaco approvato per la sindrome ipereosinofilica, può essere un trattamento efficace per ridurre i livelli degli eosinofili nel sangue, ma solo in pazienti  che posseggono alterazioni genetiche che coinvolgono geni di fusione che determinano sindrome ipereosinofilica, come la fusione del gene FIP1L1 con PDGFRA.  La terapia diretta contro il fattore di crescita eosinofilico IL-5 è efficace in studi animali ed è stata recentemente analizzata in studi clinici (come sarà discusso dopo); mentre determina una sostanziale riduzione nelle conte eosinofiliche del sangue in molte malattie diverse, come la sindrome ipereosinofilica, l’asma eosinofilica e l’esofagite eosinofila, la riduzione dell’eosinofilia tessutale e i miglioramenti dei sintomi sono stati variabili a seconda della malattia e del sottogruppo di pazienti.  C’è un bisogno disperato di questi ed altri nuovi farmaci che si basano su una comprensione migliorata dei meccanismi dell’eosinofilia e delle funzioni degli effettori eosinofili.

tabella 1

Blocco del reclutamento degli eosinofili

Una rete di citochine, molecole d’adesione, chemoattrattori e recettori regolano il traffico degli eosinofili.  Un certo numero di queste molecole sono state investigate come candidati per il blocco dell’accumulo degli eosinofili nei tessuti

CCR3 e CCL11

CCR3, un recettore accoppiato a proteina G che attaversa sette volte la superficie cellulare, è un recettore promiscuo di chemochine che ha fino a undici ligandi diversi.  Questi ligandi includono le eotassine [CCL11 (anche nota come eotaxina-1),  CCL24 (anche nota come eotaxina-2) e CCL26 (anche nota come eotaxina-3)], che sono agonisti ad alta affinità per CCR3, un recettore di chemochine che è selettivamente ed abbondantemente espresso negli eosinofili e ne promuove l’accumulo.  Oltre alla chemioattrazione degli eosinofili, l’attivazione di CCR3 mediata dalle eotaxine innesca l’apparato di amplificazione respiratoria, induce la degranulazione degli eosinofili ed aumenta l’espressione delle molecole d’adesione.

                L’asse CCR3-CCL11 è cruciale per il reclutamento e l’accumulo degli eosinofili in numerosi stati patologici inclusi i modelli sperimentali di asma ed i disordini gastrointestinali eosinofilici.  Inoltre, l’aumentata espressione di CCR3 e dei suoi ligandi è correlata con la severità della malattia in pazienti con asma.  Quindi, antagonizzare CCR3 è un bersaglio promettente per interventi terapeutici nell’infiammazione associata agli eosinofili.  In studi preclinici, antagonisti di CCR3 a basso peso molecolare riducevano l’eosinofilia delle vie aeree in modelli di asma sperimentale cronica.  Un antagonista selettivo, competitivo di CCR3 è stato valutato in uno studio di fase II (NCT01160224) per la sua efficacia nel ridurre l’eosinofilia nello sputo in soggetti con asma da lieve a moderata, ma non sono stati riportati risultati.  Un anticorpo neutralizzante, bertilimumab, diretto contro CCL11 (eotaxin-1), è stato valutato per la riduzione della congestione nasale in uno studio di fase II; l’ostruzione nasale indotta dall’allergene veniva ridotta significativamente, e c’era una tendenza per la riduzione del numero degli eosinofili in biopsie della mucosa nasale, anche se questa tendenza non raggiungeva la significatività statistica, forse a causa delle piccole dimensioni del campione di pazienti.  L’applicazione di questo farmaco per altri disordini associati agli eosinofili, come un sottogruppo di pazienti con colite ulcerosa, è attualmente in corso (NCT01671956).

                Nonostante che studi preclinici in vitro ed in vivo hanno supportato un ruolo cruciale per CCR3 ed i suoi ligandi nel reclutamento degli eosinofili in tessuti infiammati, la mancanza di una efficacia significativa negli studi clinici finora può essere correlata a vie ridondanti nelle malattie che sono state studiate.  La ridondanza del sistema delle chemochine e dei recettori per le chemochine e la squisita sensibilità degli eosinofili verso altre molecole di chemioattrazione probabilmente contribuisce al ridotto potenziale terapeutico del blocco di CCR3.  Tuttavia, è probabile che ci sia qualche malattia che è guidata più selettivamente da una via dipendente dalle eotaxine, come l’esofagite eosinofilica, in cui CCL26 è il gene più indotto nell’esofago e c’è un’induzione limitata degli altri principali chemoattrattori eosinofilici.  Infatti, topi geneticamente ingegnerizzati per essere deficienti in CCL11 o CCR3 sono protetti dallo sviluppo di eosinofilia esofagea.  Inoltre, dal momento che l’eotaxina provoca eosinofilia di concerto con altre citochine dirette agli eosinofili come IL-5, una terapia di combinazione che abbia come bersaglio l’IL-5 insieme ad una terapia che abbia come bersaglio CCR3 potrebbe essere più efficace.  Infatti, topi con una ablazione selettiva di IL-5 ed eotaxin-1 hanno un’aumentata protezione contro l’asma sperimentale in paragone con l’ablazione di ciascun di questi geni da soli.

Molecole d’adesione

La migrazione degli eosinofili dal letto circolatorio in vari tessuti risulta da specifiche interazioni tra integrine sulla superficie degli eosinofili con recettori d’adesione sulla superficie dell’endotelio vascolare.  In modelli sperimentali, il reclutamento degli eosinofili nel polmone in risposta allo stimolo antigenico dipende da VLA-4 (Very Late Antigen-4, un dimero integrinico composto da CD49d e CD29), ed ha promosso investigazioni su VLA-4 come bersaglio per inibire l’accumulo degli eosinofili nei polmoni infiammati.  Studi preclinici hanno dimostrato che il blocco di VLA-4 con un anticorpo specifico per CD94d inibisce l’eosinofilia delle vie aeree in un modello sperimentale d’asma.  Sono stati anche valutati piccole molecole antagoniste di VLA-4 per la loro potenziale utilità clinica, con studi che dimostrano l’inibizione della adesione eosinofila a VLA-4 ed una significativa riduzione (fino all’80%) dell’eosinofilia della cute indotta dall’iniezione intradermica di CCL11 nei topi.

E’ degno di nota che sia stato riportato che una marcata eosinofilia (più di 2000 cellule per mm3) nel sangue di tre pazienti con sclerosi multipla si sviluppa in seguito al trattamento con natalizumab, un anticorpo monoclonale umanizzato contro CD49d.  Varrebbe la pena di accertare se questo fenomeno era mediato da un effetto inibitorio diretto sull’adesione eosinofila che risulta nella ritenzione degli eosinofili nel letto circolatorio.  Considerati in toto, questi dati suggeriscono che mentre il blocco dell’interazione tra integrine e recettori d’adesione potrebbe risultare in un diminuito accumulo di eosinofili nei tessuti, c’è la possibilità di indurre una eosinofilia secondaria nel sangue con i rischi associati a questa condizione, che potrebbero limitare i benefici terapeutici di questa strategia.

CRTH2 e PGD2

La prostaglandina D2 (PGD2) è un prodotto del metabolismo dell’acido arachidonico che è generato e rilasciato da mastcellule attivate durante una risposta allergica.  PGD2 induce chemiotassi eosinofila e mobilizzazione di eosinofili maturi dal midollo osseo.  Gli effetti di PDG2 sono mediati da due recettori accoppiati a proteina G, DP1 e CRTH2 (Chemoattractant Receptor of the TH2 cells; anche conosciuto come DP2, GPR44 e CD294).  CRTH2 è espresso sulla superficie delle cellule Th2, eosinofili e basofili.

In modelli sperimentali di asma, CRTH2 media il reclutamento degli eosinofili nel polmone.  Inoltre, PGD2 attiva gli eosinofili attraverso CRTH2 e ciò determina il rilascio di proteine dei granuli ed un’attività di incremento respiratorio.  Dal momento che il segnale di PDG2 determina non solo reclutamento eosinofilico ma anche attivazione eosinofila e mobilizzazione di eosinofili maturi dal midollo osseo, i benefici clinici potenziali, intervenendo su questa via, sono alti.  Quindi, si è cercato di antagonizzare CRTH2 come strategia potenzialmente utile per il trattamento di disordini associati agli eosinofili.  Antagonisti CRTH2 a basso peso molecolare attenuano parzialmente l’eosinofilia polmonare in un certo numero di modelli diversi.  Uno studio pubblicato di fase II sull’efficacia dell’antagonista CRTH2 in pazienti con asma moderato persistente ha mostrato una riduzione significativa nella conta degli eosinofili nell’espettorato medio geometrico dallo 2,1% allo 0,7% dopo il trattamento.  Mentre ciò può sembrare una piccola differenza, la riduzione degli eosinofili nell’espettorato (perfino a questi bassi livelli) correla molto bene con un miglioramento nel controllo dell’asma.  Un altro studio di fase II è attualmente in corso per valutare gli effetti di CRTH2 sulla riduzione dell’eosinofilia nello sputo in pazienti con asma persistente (NCT01545726).  Dati preliminari da uno studio clinico in pazienti con esofagite eosinofilica trattati con un antagonista CRTH2 mostrano una riduzione moderata nell’eosinofilia tessutale.  Occorre un numero maggiore di studi clinici per valutare l’efficacia del blocco di CRTH2, e possibilmente di DP1, sull’eosinofilia sanguigna e tessutale nelle malattie dell’uomo.

Recettore H4 per l’istamina

Il recettore H4 dell’istamina è un recettore accoppiato a proteina G espresso da cellule del sistema immune, incluse gli eosinofili.  L’attivazione del recettore H4 da parte del proprio ligando determina chemiotassi degli eosinofili verso siti di infiammazione allergica ed aumentata espressione di molecole d’adesione sulla superficie degli eosinofili.  Piccole molecole antagoniste del recettore H4 inibiscono la migrazione in vitro degli eosinofili.  Inoltre, l’antagonismo del recettore H4 inibisce l’infiltrazione degli eosinofili nell’epitelio faringeo in un modello di esofagite eosinofilica indotta dall’allergene in porcellini d’india.  Al momento, sono state completate valutazioni solo precliniche di farmaci candidati ad avere come bersaglio i recettori H4, ma i risultati di questi studi sostengono il ruolo del recettore H4 come bersaglio farmacologico per il trattamento dei disordini infiammatori eosinofilici.

Interleuchina-13 ed interleuchina-14

Al momento numerosi  studi supportano un ruolo importante dell’IL-13 nei disordini associati agli eosinofili.  In modelli animali, l’IL-13 è una citochina chiave che regola il reclutamento degli eosinofili in siti infiammatori, principalmente attraverso l’induzione dell’espressione di chemochine.  Per esempio, un’analisi di espressione dell’intero genoma di cellule epiteliali esofagee umane primarie hanno mostrato che CCL26 mostra un grande aumento nei livelli di espressione in seguito ad induzione con IL-13.

In pazienti con asma, l’espressione di IL-13 è stata associata al reclutamento degli eosinofili nelle vie aeree in risposta allo stimolo antigenico.  Quindi, è stato ipotizzato che la neutralizzazione dell’IL-13 possa inibire l’infiammazione eosinofilica indotta dall’antigene.  Tuttavia, quando recentemente è stata valutata l’efficacia di due anticorpi specifici per l’IL-13 completamente umanizzati verso risposte indotte dall’allergene in asmatici lievi, non ci sono state modificazioni nel numero degli eosinofili del sangue periferico o degli eosinofili dello sputo.  Il trattamento con lebrikizumab, un anticorpo monoclonale umanizzato che lega l’IL-13, di pazienti con asma incontrollato è risultato in un incremento modesto delle conte degli eosinofili nel sangue periferico, e ciò suggerisce che il blocco dell’IL-13 ha diminuito il reclutamento degli eosinofili dalla circolazione verso i polmoni, ma in pazienti con una produzione di eosinofili persistentemente aumentata ciò può portare ad eosinofilia sanguigna.  Inoltre, un anticorpo bloccante l’IL-13 non ha avuto effetto sul numero degli eosinofili nel lavaggio nasale in pazienti con rinite allergica in un modello di stimolo allergenico nasale.

Questi studi suggeriscono che il blocco dell’IL-13 da solo possa non essere sufficiente per inibire l’eosinofilia tessutale e l’eosinofilia sanguigna, probabilmente a causa dei ruoli sovrapposti di IL-13 e IL-4 nel promuovere l’infiammazione ricca di eosinofili.  In accordo a ciò, sono stati investigati gli effetti terapeutici di pitrakinra, una variante dell’IL-4 e di un anticorpo monoclonale completamente umanizzato contro IL-4Rα che blocca l’attività sia di IL-13 che di IL-4, in studi clinici di fase II.  Tuttavia, l’inibizione dell’attività biologica sia di IL-4 che di IL-13 non è risultata in una modificazione significativa nel numero degli eosinofili dello sputo o degli eosinofili del sangue periferico in asmatici atopici.

Riassunto sul blocco del reclutamento degli eosinofili

Gli studi preclinici suggeriscono che il blocco della migrazione degli eosinofili dal letto circolatorio nei tessuti è potenzialmente terapeuticamente utile, ma c’è stato un successo clinico limitato finora con gli attuali bersagli ed approcci.  Gli studi hanno enfatizzato l’importanza di selezionare pazienti per partecipare a studi clinici in base al meccanismo d’azione del farmaco e la perdita dell’efficacia può essere dovuta all’inclusione di pazienti che probabilmente non rispondono al farmaco a causa dei fenotipi variabili dei pazienti.  Per esempio, l’efficacia del trattamento con lebrikizumab era maggiore in pazienti con livelli di periostina e di eosinofili sanguigni elevati, e ciò suggerisce che questi biomarcatori potrebbero essere utili per identificare pazienti con un fenotipo asmatico che è guidato da IL-13.  E’ degno di nota che questi possono essere il gruppo specifico di pazienti che è più probabile che rispondano a terapie anti-eosinofiliche specifiche ed efficaci sia da sole che in combinazione con bloccanti anti-IL-13/IL-4.  C’è bisogno di ulteriore lavoro per identificare quei pazienti che rispondono con maggiore probabilità alla terapia che ha come bersaglio la migrazione.  La mancanza di efficacia degli attuali bersagli potrebbe essere dovuta anche alla complessa regolazione nel reclutamento degli eosinofili nel tessuto infiammatorio, soprattutto nei polmoni, che sono spesso i primi organi in cui è testata la terapia che ha come bersaglio gli eosinofili (a causa del grande mercato potenziale dell’asma); un bersaglio singolo può essere insufficiente a bloccare l’eosinofilia tessutale e prevenire la patologia mediata dagli eosinofili.

INIBIZIONE DELLA SOPRAVVIVENZA DEGLI EOSINOFILI

Gli eosinofili si differenziano da cellule staminali multipotenti del midollo osseo sotto l’influenza di IL-3, GM-CSF e IL-5.  Di queste citochine la più specifica per gli eosinofili è l’IL-5, che possiede ruoli chiave nella proliferazione e maturazione dei progenitori indirizzati, così come nella migrazione e sopravvivenza di eosinofili maturi.  Con il progresso della differenziazione e maturazione degli eosinofili in sviluppo, la cellula perde la capacità di proliferare.  Il ciclo di vita degli eosinofili maturi terminalmente differenziati di solito finisce fisiologicamente con l’apoptosi, anche se può intervenire anche necrosi con il rilascio di granuli funzionalmente attivi, soprattutto in seguito all’attivazione cellulare.  E’ degno di nota che il tessuto infiammatorio eosinofilico spesso contenga granuli intatti e abbondanti che sono extracellulari rispetto agli eosinofili, il chè suggerisce che questi possono essere funzionalmente rilevanti nella patogenesi della malattia.  Gli eosinofili hanno un ritmo elevato di apoptosi spontanea, e molti mediatori, tra cui l’IL-5, promuovono la sopravvivenza degli eosinofili.  Si stanno attivamente sviluppando agenti che interferiscono con i segnali di sopravvivenza degli eosinofili e se ne è incominciato ad analizzare il loro valore terapeutico.

IL-5 e IL-5Rα

Dal momento che è stato visto che il segnale di trasduzione di IL-5 partecipa allo sviluppo eosinofilo, alla sopravvivenza e alle funzioni effettrici, l’IL-5 ed la sua subunità recettoriale specifica IL-5Rα sono diventati dei bersagli terapeutici attraenti per i disordini associati agli eosinofili.  Sono stati sviluppati ed analizzati due diversi anticorpi monoclonali umanizzati specifici per l’IL-5, mepolizumab e reslizumab, in studi clinici per l’asma, per la sindrome ipereosinofilica, l’esofagite eosinofilica e la poliposi nasale.  Il trattamento con la terapia che ha come bersaglio l’IL-5 determina un drammatico declino dell’eosinofilia sanguigna ma ha un’efficacia variabile nella riduzione dell’eosinofilia tessutale e non ha effetto sul numero dei progenitori eosinofili nel midollo osseo.  La terapia contro l’IL-5 riduce l’infiltrazione esofagea degli eosinofili e le conte eosinofile intraepiteliali in pazienti con esofagite eosinofilica ma ha effetti variabili sui sintomi, il chè in parte è stato correlato all’uso di misure non specifiche della malattia riportate dal paziente.  Nell’asma, gli studi iniziali non hanno mostrato miglioramenti della funzione polmonare in pazienti con asma che erano stati trattati con reslizumab, ma analisi successive dei pazienti per identificare quelli con esosinofilia basale nello sputo hanno mostrato un aumento significativo della funzione polmonare in pazienti che stavano ricevendo reslizumab rispetto al placebo.  In altri studi che includevano pazienti con asma persistente e con eosinofilia basale nello sputo, sono stati osservate riduzione delle esacerbazioni severe e nella dose giornaliera di corticosteroidi e miglioramento della funzione polmonare per quei pazienti che prendevano una terapia contro l’IL-5.  Queste scoperte enfatizzano l’importanza di selezionare pazienti con eosinofilia in tessuti correlati alla malattia come le vie aeree in pazienti con l’asma per raggiungere il massimo beneficio terapeutico.

Un altro approccio per bloccare gli eosinofili è quello di indirizzarsi contro il recettore dell’IL-5 con un anticorpo neutralizzante e citotossico.  Benralizumab è un anticorpo monoclonale umanizzato che lega IL-5Rα e blocca l’attività biologica dell’IL-5.  E’ importante il fatto che il benralizumab induce anche apoptosi degli eosinofili attraverso una citotossicità mediata da cellule, dipendente dall’anticorpo.  Dal momento che benralizumab riduce il numero degli eosinofili del sangue periferico ed i precursori eosinofili nel midollo osseo di primati non umani, c’è un considerevole potenziale nell’avere come bersaglio l’IL-5Rα per l’efficacia clinica in malattie associate agli eosinofili.  In studi precoci di fase I/II, il trattamento con benralizumab risulta in una eosinopenia prolungata del sangue periferico in pazienti con asma atopico lieve.

Un’altra strategia usata per inibire gli effetti degli eosinofili mediati dall’IL-5 è la down-regolazione dell’altra subunità del recettore per l’IL-5, la catena β comune (catena β), che è condivida dai recettori per IL-3, IL-5 e GM-CSF.  Il candidato farmaco oligonucleotide antisenso inalatorio TPI ASM8 contiene oligonucleotidi antisenso diretti contro l’mRNA del CCR3 umano e della catena β.  In uno studio aperto, TPI ASM8 ha ridotto gli eosinofili dello sputo indotti dall’allergene ed il reclutamento dei progenitori eosinofili nelle vie aeree.  Ulteriori studi sono in corso per analizzare l’utilità clinica di questa strategia di diminuita espressione dei recettori che sono importanti per la crescita ed il reclutamento degli eosinofili attraverso la degradazione dei loro rispettivi mRNA.  Miglioramenti nella somministrazione e longevità degli oligonucleotidi antisenso aiuteranno a migliorare il potenziale clinico di questa tecnologia.  Un’altra possibilità, anche se ancora non è stata analizzata per malattie associate agli eosinofili, è promuovere l’espressione della forma solubile dell’IL-5Rα attraverso l’uso di oligonucleotidi che modificano gli splicing.  Questa strategia è stata efficace in modelli murini di artrite in cui un oligonucleotide di variazione di splicing ha modificato l’espressione da una forma legata alla membrana del recettore del TNF-α ad una forma secreta, solubile che legava il TNF-α nel circolo sanguigno e ne antagonizzava l’attività.

Siglec-8

Sialic acid-binding immunoglobulin-like lectins (siglec) sono proteine di superficie espresse predominantemente dai leucociti.  Siglec-8 è espressa selettivamente in eosinofili e mastcellule umane, mentre il suo paralogo funzionale murino Siglec-F è espresso dagli eosinofili ma non dalle mastcellule.  Il legame di Siglec-8 sulla superficie degli eosinofili con un anticorpo stimolante risulta in una pronunciata morte cellulare da apoptosi.  Studi preclinici con topi deficienti di Siglec-F hanno dimostrato che Siglec-F è importante nel regolare la sopravvivenza eosinofila in modelli sperimentali di asma.  Inoltre, la somministrazione di anticorpi specifici per Siglec-F a topi che esprimevano eccessive quantità di IL-5 che portano ad ipereosinofilia, risultavano in induzione di apoptosi eosinofila e rapida riduzione nell’eosinofilia sanguigna e tessutale.  Anche il trattamento di topi con anticorpo verso Siglec-F risultava in diminuito accumulo di eosinofili nella mucosa intestinale e diminuita eosinofilia nel sangue e nel midollo osseo in un modello di infiammazione intestinale indotta dall’allergene.

Insieme, questi studi preclinici supportano fortemente la continuazione della ricerca su terapie che abbiano Siglec-8 come bersaglio per i disordini associati agli eosinofili, dal momento che il legame di Siglec-8 risulta in un’apoptosi robusta e selettiva degli eosinofili.  Attive ricerche sono attualmente in corso per caratterizzare pienamente i ligandi endogeni di Siglec-8 e gli enzimi necessari per la sua sintesi.

Immunoglobuline E

L’omalizumab è un anticorpo monoclonale ricombinante che si lega all’immunoglobulina E (IgE) e ne previene il legame al proprio recettore FcεRI sulla superficie delle mastcellule e dei basofili.  Molti studi clinici hanno dimostrato che l’omalizumab è efficace nel ridurre le esacerbazioni, l’uso dei corticosteroidi ed altri reperti clinici in pazienti con asma da moderato a severo.  In studi in cui è stata misurata l’eosinofilia, c’erano evidenze che il trattamento verso le IgE aveva un impatto sull’eosinofilia.  Per esempio, individui con asma allergico che riceveva terapia con omalizumab avevano ridotte percentuali medie degli eosinofili nell’espettorato (da 6.6 a 1.7%) e degli eosinofili bronchiali (da 8 a 1.5 cellule/mm3) in paragone a pazienti che ricevevano il placebo.

Un’analisi dei dati messi insieme da cinque studi randomizzati, a doppio cieco, controllati con placebo su pazienti con asma persistente da moderato a severo ha rivelato un decremento della media di base degli eosinofili del sangue attraverso una mediana del 18.8% dopo il trattamento con omalizumab (in paragone al 2.1% con placebo).  Rimane non chiaro il meccanismo attraverso cui la riduzione delle IgE circolanti da terapia con omalizumab ha anche portato ad una riduzione negli eosinofili sanguigni e tessutali.  I pazienti trattati con omalizumab hanno livelli aumentati di apoptosi degli eosinofili in paragone ai pazienti trattati con placebo, ma il motivo di questa aumentata apoptosi non è definito.

In un piccolo studio open-label che valutava l’omalizumab in pazienti con disordini eosinofilici gastrointestinali, la conta media degli eosinofili era significativamente diminuita (47%) con trattamento con omalizumab.  Gli eosinofili nel duodeno e stomaco declinavano ma non in maniera significativa, e l’eosinofilia esofagea rimaneva invariata.  Sono necessari studi che puntano a capire come le IgE modulano l’eosinofilia plasmatica e tessutale e potrebbero portare a nuovi bersagli terapeutici potenziali.

Recettori inibitori

Le risposte immuni sono regolate da una rete intricata di segnali positivi e negativi.  Mentre una larga maggioranza di studi si sono focalizzati sui recettori di attivazione di cellule del sistema immunitario, evidenze recenti sostengono un ruolo importante dei recettori inibitori nel mantenimento dell’omeostasi immune.  Si sa che gli eosinofili esprimono un certo numero di recettori inibitori oltre a Siglec-8 (prima descritto).  Studi preclinici hanno enfatizzato un ruolo chiave dei recettori inibitori nella regolazione della sopravvivenza e nell’attivazione eosinofila.  E’ stato mostrato che il recettore inibitorio CD300a può superare i segnali di sopravvivenza eosinofila mediati da IL-5, IL-3 e GM-CSF.  In aggiunta, uno studio recente fornisce evidenze che il recettore inibitorio CD172a possa essere un regolatore negativo della sopravvivenza eosinofila, così come della degranulazione eosinofila nell’intestino.  Anche la chemiotassi eosinofila è contro-regolata da recettori inibitori, e questo enfatizza che i recettori inibitori sono regolatori chiave non solo della sopravvivenza cellulare ma anche delle funzioni effettrici.  In uno studio in cui il trattamento con un frammento anticorpale bispecifico che riconosce sia CD300a che CCR3 ha contrastato l’eosinofilia delle vie aeree in un modello sperimentale di asma cronico è stato visto il potenziale di avere come bersaglio questi recettori inibitori in stati infiammatori ricchi di eosinofili.

Linfopoietina stromale timica

La linfopoietina stromale timica (TSLP) è una citochina simile all’IL-7 espressa principalmente da cellule epiteliali attivate che segnala attraverso un recettore eterodimerico (che comprende una catena di legame specifica per TSLP e la catena α dell’IL-7R).  TSLP ha diversi effetti, ma sembra che il suo bersaglio principale siano le cellule dendritiche, attraverso cui promuove la differenziazione delle cellule Th2 che producono IL-4, IL-13 e IL-5.  I topi transgenici che esprimono elevate quantità di TSLP hanno elevati livelli serici di IL-5, il chè suggerisce che TSLP abbia un ruolo nel promuovere l’eosinofilia attraverso l’induzione dell’espressione delle citochine Th2.

E’ stato anche visto che TSLP ha effetti diretti sugli eosinofili umani – fornendo segnali di sopravvivenza, modulando l’espressione delle molecole d’adesione sulla superficie e stimolando l’azione battericida degli eosinofili.  Una sequenza variante umana associata con elevate conte eosinofile nel sangue è stata identificata nella regione cromosomica 5p22, che contiene TSLP, e ciò supporta un’associazione tra eosinofilia e TSLP.  In uno studio di associazione di vaste regioni genomiche che mirava ad identificare loci di suscettibilità per l’esofagite eosinofila, TSLP sul cromosoma 5p22 è stato identificato come un importante gene candidato della patogenesi della malattia, con TSLP che veniva espresso in eccesso nelle biopsie esofagee di pazienti con esofagite eosinofila in paragone ai controlli.  Questi ed altri studi hanno spinto lo sviluppo di agenti terapeutici che hanno come bersaglio TSLP, come un anticorpo monoclonale pieno (AMG 157) che blocca l’interazione di TSLP con il proprio recettore.  E’ in corso uno studio di fase I (NCT01405963) per valutare l’efficacia, la sicurezza e la farmacocinetica di AMG 157 nell’asma atopico lieve.

STRATEGIE PER IL FUTURO

Attivazione degli eosinofili

Si pensa che la severità clinica di molti disordini associati agli eosinofili sia il riflesso dell’entità dell’attivazione eosinofila nei tessuti.  Infatti c’è un sottogruppo di pazienti con marcata eosinofilia sanguigna ma senza evidenze di patologia clinica o disfunzioni d’organo.  Gli eosinofili di questi pazienti hanno marcatori di attivazione ridotti in paragone a quelli di pazienti con danno d’organo mediato dagli eosinofili, ed i loro eosinofili mostrano scarse o nessuna evidenza di degranulazione all’esame con il microscopio elettronico.  Al contrario, alcuni studi hanno mostrato che gli eosinofili isolati nelle vie aeree di pazienti con asma dopo stimolo allergenico mostrano una sensibilità aumentata a numerosi mediatori, con una maggiore generazione di superossidi e degranulazione in paragone agli eosinofili del sangue.  La capacità aumentata degli eosinofili derivati dai tessuti a rispondere ai mediatori risulta da un processo chiamato “priming” ed è riprodotto in vitro attraverso l’esposizione a IL-5, GM-CSF ed altre citochine.

                Collettivamente, questi studi suggeriscono che inibire il “priming” e l’attivazione degli eosinofili nei pazienti può determinare una ridotta eosinofilia tessutale e danno d’organo.  E’ degno di nota che la terapia con anticorpi specifici per IL-5 riduce i livelli di neurotossina circolante derivata dagli eosinofili e la sensibilità degli eosinofili a CCL11, fornendo evidenze che l’anti-IL-5 possa essere il primo agente che inibisce selettivamente la funzione effettrice eosinofila.

In aggiunta ai mediatori come PGD2 e IL-5 (discussi prima) molti altri mediatori possono indurre attivazione eosinofila, ed in questo modo possono dare beneficio come bersagli terapeutici.  La citochina IL-33, un membro della famiglia di citochine dell’IL-1 e ligando di ST2, è un potente attivatore degli eosinofili.  In studi preclinici, il trattamento con anticorpi bloccanti per l’IL-33 e con ST2 solubile diminuisce marcatamente l’eosinofilia tessutale in modelli sperimentali di asma e rinite allergica, supportando il bisogno di ulteriori investigazioni su questa via di attivazione.

Come il priming degli eosinofili da parte di citochine, il segnale di Notch ha un ruolo nel regolare lo stato di attivazione eosinofilica e le loro funzione effettrici.  La via di Notch è una via di segnale evolutivamente conservata che ha un ruolo chiave nel decidere il destino delle cellule progenitrici così come nel regolare l’attivazione delle cellule immunitarie.  Queste scoperte sono rilevanti per il trattamento con un inibitore del segnale di Notch (LY450139 diidrato) in uno studio clinico per la malattia di Alzheimer che inaspettatamente ha determinato un aumento (47%) statisticamente significativo della media negli eosinofili del sangue dei pazienti.

Ulteriori studi sono necessari per identificare regolatori chiave e potenziali punti di controllo che risultano in attivazione eosinofilica e priming e quindi portino ad aumentata infiltrazione tessutale, degranulazione e sintesi di mediatori, dal momento che le conoscenze di questi regolatori e punti di controllo possono portare al disegno di nuovi terapeutici.

Produzione di eosinofili

E’ stato mostrato che sia atopia, infezioni elmintiche che stimoli allergenici sono associate ad un aumento di cellule progenitrici eosinofile (cellule CD34+IL-5Rα+) nel midollo osseo, e ciò mette in luce l’importanza del midollo osseo nel contribuire ai disordini associati agli eosinofili.  Inoltre, un aumentato numero di progenitori eosinofili è stato identificato all’interno della mucosa nasale e delle vie aeree e nell’espettorato di pazienti con asma, suggerendo che la differenziazione eosinofila in situ possa contribuire all’accumulo di effettori eosinofili nei tessuti.  Mentre la terapia che ha come bersaglio l’IL-5 è molto efficace nel ridurre le conte degli eosinofili maturi nel sangue e nel midollo osseo, il numero di progenitori eosinofili e la capacità di produrre eosinofili dal midollo osseo non cambia, il chè ha una importante implicazione per i pazienti in cui la terapia viene interrotta.  Gli agenti che mirano a bloccare specificamente la produzione o la sopravvivenza dei progenitori eosinofili hanno il potenziale di essere una terapia specifica e a lungo termine.  Come già discusso, i precursori eosinofili nel midollo osseo di primati non umani erano ridotti in seguito al trattamento con benralizumab, indicando che avere come bersaglio i progenitori attraverso marcatori cellulari di superficie è un approccio valido per inibire l’eosinofilia.  La ricerca si è concentrata sull’ulteriore caratterizzazione della biologia dei progenitori eosinofili per identificare specifici marcatori di superficie, così come segnali di proliferazione e di sopravvivenza, e ciò può portare a nuovi approcci per bersagliare gli eosinofili.

Disordini eosinofilici sub-fenotipici

Analisi di dati successivi a studi clinici hanno enfatizzato l’importanza di includere pazienti che con maggiore probabilità ricevono il maggiore beneficio terapeutico da uno specifico agente.  Per esempio, in uno studio clinico su soggetti con asma persistente severo c’era un aumento della funzione polmonare (aumento medio di FEV1 di 0,29 L) dopo aver ricevuto terapia con anticorpi specifici per IL-5 in un sottogruppo di soggetti con livelli eosinofilici di base nell’espettorato più grandi del 3%.  In soggetti con livelli eosinofilici di base nell’espettorato al di sotto del 3%, non c’era nessuna differenza nei cambiamenti della funzione polmonare tra quelli che ricevevano la terapia con anticorpi specifici per IL-5 o il placebo, e ciò ha enfatizzato l’importanza di fenotipizzare i pazienti per l’eosinofilia basale per massimizzare l’effetto terapeutico.  E’ interessante notare che i pazienti asmatici eosinofilici sono particolarmente sensibili agli effetti dell’anti-IL-5 e anti-IL-13 quando vengono usati separatamente.  Livelli serici elevati di periostina correlano con i livelli esosinofilici e con la sensibilità alla terapia anti-eosinofila, sia da sola che in combinazione con anti-IL-13.  L’eosinofilia sanguigna e tessutale può intervenire in un’ampia varietà di processi patologici e la sindrome ipereosinofilica è un disordine eterogeneo che spesso non ha una causa identificabile.  Quindi, è necessario identificare sub-fenotipi dei pazienti con disordini eosinofilici per predire la risposta al trattamento sulla base della genetica dei pazienti o del profilo di espressione genica  degli organi colpiti e di conseguenza per tagliare su misura la terapia per la loro malattia associata agli eosinofili.  Questo approccio si è dimostrato molto efficace in pazienti con sindrome ipereosinofilica, con piani di trattamento selezionati in base al meccanismo dell’eosinofilia (per es., espressione di geni di fusione), e crediamo che questo approccio dovrebbe essere implementato in altri disordini a prevalenza eosinofilica come l’asma eosinofilico ed i disordini eosinofili gastrointestinali.

Infatti, l’analisi del profilo di espressione genica dei trascritti dell’intero genoma ha identificato un trasciptoma tessutale specifico della malattia nell’esofago di pazienti con esofagite eosinofilica.  L’analisi del trascriptoma è stata limitata alle biopsie esofagee che tipicamente rappresentano la mucosa (epitelio e lamina propria) piuttosto che gli strati più profondi dell’esofago.  E’ degno di nota che il trascritto non è arricchito per geni specifici degli eosinofili in quanto gli eosinofili contengono una quantità relativamente bassa di mRNA in paragone con altre cellule infiammatorie e residenti.  Piuttosto, il trascriptoma dell’esofagite eosinofila fornisce informazioni sulle vie effettrici coinvolte nell’infiammazione eosinofila e può distinguere pazienti con differenti livelli di infiammazione della mucosa così come pazienti che sono stati esposti a farmaci specifici come i glucocorticoidi topici.  Quindi, l’uso del profilo dei trascritti tessutali rende disponibile un pannello diagnostico dell’esofagite eosinofila che consente di derivare un monitoraggio della diagnosi di malattia, della prognosi del paziente e della risposta alla terapia.  Si può anticipare che le informazioni specifiche del paziente, derivate dal trascriptoma tessutale o dall’analisi dell’espressione delle citochine, consentirebbero e taglierebbero su misura decisioni chiave sul grado e sul meccanismo dell’infiammazione tessutale, sull’aderenza ai medicamenti e sulla risposta all’intervento terapeutico.

Conclusioni

L’accumulo eosinofilo nel sangue e nei tessuti è associato con un certo numero di disordini infettivi ed infiammatori prevalenti.  Tradizionalmente, la terapia per i disordini eosinofili si è principalmente focalizzata sui glucocorticoidi, ma questi agenti sono spesso tossici e sono frequenti gradi variabili di resistenza farmacologica.  Più recentemente, lo sviluppo dei farmaci si è focalizzato sul blocco del reclutamento eosinofilico negli organi e nell’alterare la loro attivazione e sopravvivenza.  Studi clinici con agenti terapeutici di prima generazione che hanno come bersaglio gli eosinofili sono in corso e sembrano particolarmente promettenti, soprattutto quelli che hanno come bersaglio l’IL-5 ed il suo recettore.  Le sfide che vanno affrontate con la valutazione dei nuovi agenti includono l’eosinofilia tessutale residua come è stato riportato negli studi che valutano l’efficacia degli anticorpi specifici dell’IL-5 e la risposta refrattaria vista in molti pazienti trattati con glucocorticoidi.  Inoltre, appena gli agenti terapeutici diventano più efficaci nel bloccare l’eosinofilia, il ruolo potenzialmente benefico degli eosinofili nel mantenimento di un buono stato di salute potrebbe farsi sentire e necessita quindi di ricevere risposte.  Un’altra sfida sostanziale in futuro è l’identificazione di sub-fenotipi di pazienti con altre malattie eosinofiliche complesse, come l’asma allergico e i disordini eosinofilici gastrointestinali, e determinare come particolari sub-fenotipi  rispondono ad agenti specifici sulla base delle caratteristiche della malattia e sulla sua fisiopatologia.  Infatti, è stato già provato che un approccio di medicina personalizzata è cruciale ed efficace, come è stato dimostrato in pazienti  con una forma di sindrome ipereosinofilica mieloproliferativa associata a PDGFRA, che sono generalmente molto sensibili all’inibitore tirosinchinasico imatinib.  L’applicazione dell’analisi del trascrittoma tessutale offre l’opportunità per ulteriori avanzamenti nella medicina personalizzata e predittiva per i disordini eosinofili, particolarmente l’esofagite eosinofilica, dal momento che le biopsie tessutali sono un classico di cura e questa analisi si è già dimostrata fattibile e utile.

Box – Eosinofilia sanguigna e tessutale

L’eosinofilia, un numero di eosinofili al di sopra della norma, può essere presente sia nel sangue periferico che/o nei tessuti in una varietà di disordini, incluse infezioni parassitarie elmintiche, malattie atopiche ed allergiche, e reazioni avverse ai farmaci.  Nel sangue periferico, l’eosinofilia può essere caratterizzata come lieve (450-1500 eosinofili per microlitro), moderata (1500-5000 eosinofili per microlitro) o severa (più di 5000 eosinofili per microlitro).  L’ipereosinofilia si riferisce ad un livello di eosinofili nel sangue maggiore di 1500 eosinofili per microlitro.  In generale, l’eosinofilia plasmatica risulta da aumentata eosinofilopoiesi (per es., aumentata produzione di eosinofili nel midollo osseo).  L’eosinofilia del sangue periferico può essere ulteriormente classificata come primitiva, secondaria o idiopatica.  L’eosinofilia primitiva di solito avviene nel contesto di tumori maligni ematologici e disordini proliferativi che risultano in numeri aumentati di progenitori che portano ad un numero aumentato di eosinofili nel midollo osseo e nel sangue.  L’eosinofilia secondaria è la forma più frequente di eosinofilia e spesso avviene in risposta ad altri processi di malattia primitiva come la eccessiva produzione della citochina IL-5 (spesso da parte dei linfociti T) che porta ad una elevata produzione di eosinofili.  L’eosinofilia idiopatica è spesso associata ad eosinofilia da moderata a severa senza una causa identificabile.

In un individuo sano, l’eosinofilia tessutale di norma può essere presente principalmente nel midollo osseo e nel tratto gastrointestinale, ma può anche essere presente con numeri minori nel timo.  Il numero di eosinofili che normalmente risiede nei tessuti può variare drammaticamente, perfino all’interno dello stesso sistema d’organo.  Per esempio, in un tratto gastrointestinale sano gli eosinofili possono essere presenti in numero crescente dallo stomaco al colon, mentre non sono presenti eosinofili nell’esofago normale.  L’eosinofilia tessutale di solito risulta da un aumentato reclutamento dal letto circolatorio di eosinofili attivati.  Una volta reclutati nei tessuti, gli eosinofili attivati possiedono la capacità di causare danno e disfunzione tissutale.  L’eosinofilia tessutale non correla sempre con l’eosinofilia plasmatica.  Il numero degli eosinofili plasmatici può essere nella norma, ma un’aumentata migrazione dal sangue di eosinofili attivati risulta in un numero di eosinofili significativamente aumentato negli organi, come è documentato in pazienti con esofagite eosinofilica e polmonite eosinofilica.  Al contrario, l’eosinofilia plasmatica può occorrere senza nessuna evidenza di aumentata eosinofilia tessutale probabilmente a causa dell’assenza di segnali attivatori  nel letto circolatorio.

(Tratto da Patricia C. Fulkerson e Marc E. Rothenberg “Targeting eosinophils in allergy, inflammation and Beyond”, Nat Rev Drug Discov, 2013; 12)

Saluti da Polsi

Posted in Calabria, libri with tags , , on May 3, 2014 by Domenico Delfino

Donna Cuncetta

“…- E ca comu facivimu nui… cu chiji si campava!!!

Ma anche stavolta… un miracolo! Per la verità non intervenne la Vergine, ma un vecchio brigadiere della Benemerita il quale spesso aveva goduto dell’ospitalità e di qualche buon bicchiere di vino offerto da Donna Cuncetta e che – va detto per onor di cronaca – aveva capito che non si può fare di tutte le erbe un fascio!  Egli venuto a sapere che ci sarebbero stati dei sopralluoghi, la informò in tempo e lei potè così nascondere le varie casse di Peroni e i tanti fiaschi di vino fatto in casa, pronti all’uso per i “carovanieri” che comunque continuavano ad affluire al Santuario, assetati come sempre e desiderosi di rifocillarsi alla sua bottega…”

Polsi

(Tratto da Raffaele Leuzzi “Saluti da Polsi – scritti e ricordi tra le immagini”, presentazione di Mons. Giancarlo Maria Bregantini, Nuove Edizioni Barbaro di Caterina Di Pietro, 2006)

La regolazione metabolica da parte di Bcl-xL della N-alpha acetilazione delle proteine promuove la sopravvivenza cellulare

Posted in Biomedical Research with tags , , , on April 24, 2014 by Domenico Delfino

Riassunto

Esperimenti precedenti suggeriscono una connessione tra l’N-alpha acetilazione delle proteine e la sensibilità delle cellule ai segnali apoptotici.  Qui, descriviamo un saggio biochimico per evidenziare lo stato di acetilazione delle proteine e dimostrare che l’N-alpha acetilazione delle proteine è regolata dalla disponibilità di acetil-CoA.  Poiché si sa che la proteina antiapoptotica Bcl-xL influenza il metabolismo mitocondriale, abbiamo pensato che Bcl-xL fornisca un legame tra L’N-alpha acetilazione delle proteine e l’apoptosi.  Infatti, l’eccessiva espressione di Bcl-xL porta ad una riduzione dei livelli di acetil-CoA e della N-alpha acetilazione delle proteine nella cellula.  Questo effetto è indipendente da Bax o Bak, i partners riconosciuti di Bcl-xL.  I crescenti livelli cellulari di acetil-CoA grazie all’aggiunta di acetato o citrato restaurano l’N-alpha acetilazione delle proteine in cellule che esprimono Bcl-xL e conferiscono loro sensibilità agli stimoli apoptotici.  Proponiamo che l’acetil-CoA serva come molecola di segnale che accoppia la sensibilità all’apoptosi con il metabolismo attraverso la regolazione dell’N-alpha acetilazione.

Introduzione

Evidenze crescenti suggeriscono che specifiche alterazioni metaboliche associate con cellule tumorali  possono non essere accessorie alla loro trasformazione ma sono strumentali al loro potenziale tumorigenico mediando la proliferazione cellulare, la crescita, e la sopravvivenza.  Molti oncogeni e geni di soppressione tumorale che promuovono un’eccessiva proliferazione cellulare alterano anche i processi biosintetici (o anabolici).  Per esempio, l’espressione di Akt stimola la captazione del glucosio e la glicolisi, la via dei pentosofosfati, e la sintesi di acidi grassi.  L’espressione di c-Myc promuove il metabolismo della glutamina così come la biosintesi delle purine e delle pirimidine.  Inoltre, in studi di associazioni genetiche con il cancro sono stati identificati mutazioni nei geni che codificano gli enzimi.  Come fanno metaboliti specifici a contribuire all’aumentata proliferazione ed alla resistenza all’apoptosi in cellule tumorali rimane una domanda centrale senza risposta.

                Il proto-oncogene Bcl-xL ha un ruolo preminente nel promuovere la sopravvivenza cellulare e lo sviluppo tumorale.  E’ ben stabilito che Bcl-xL protegge  contro l’apoptosi legando direttamente Bax/Bak ed inibendo la permeabilizzazione mitocondriale mediata dall’oligomerizzazione di Bax/Bak.  Tuttavia, alcuni mutanti di Bcl-xL, come F131V/D133A e G148E, nonostante non siano capaci di legare Bax o Bak, mantengono il 70-80% di attività anti-apoptotica rispetto al Bcl-xL originale.  Curiosamente, è stato anche visto che Bcl-xL regola la respirazione mitocondriale ed il metabolismo.  Non è chiaro se la funzione metabolica di Bcl-xL contribuisca al proprio ruolo nel mediare la resistenza all’apoptosi.

                La nostra inaspettata identificazione di una acetiltransferasi N-terminale, Arrest defective 1 (dARD1), in uno screening genomico di RNA interference (RNAi) in cellule di Drosophila per regolatori apoptotici ci ha spinto ad ipotizzare che l’N-alpha acetilazione delle proteine, una delle principali modificazioni N-terminali, leghi il metabolismo cellulare all’induzione dell’apoptosi in cellule tumorali.  Dal momento che dARD1 è epistatico a diap1, che codifica un inibitore diretto delle caspasi in Drosophila, e ARD1 è necessario per l’attivazione caspasica in cellule di mammifero, il ruolo di ARD1 nel mediare l’attivazione caspasica è evolutivamente conservato.  Non è stato però ancora illustrato come ARD1 regola l’attivazione caspasica.

                In cellule di ma

mmifero, l’N-alpha acetilazione delle proteine è mediata da complessi proteici di N-acetiltransferasi altamente conservati (NatA, NatB, NatC, NatD e NatE).  Il complesso NatA consiste della subunità catalitica, Arrest Defective 1 (hNaa10p/ARD1), e dalla subunità ausiliaria, N-acetiltransferasi 1 (NAT1/hNaa15p/NATH), mentre NatB consiste della acetiltransferasi 3 N-terminale (hNaa20p/NAT3) e da mitochondrial distribution and morphology 20 (hNaa25p/Mdm20).  Nonostante i complessi Nat siano implicati nella regolazione della progressione del ciclo cellulare, proliferazione cellulare, e tumorigenesi, i meccanismi che connettono l’N-alpha acetilazione all’apparato proteico cellulare sono sconosciuti.  Recenti studi di N-acetiloma rivelano uno stato di acetilazione delle proteine incompleto.  Nonostante una visione comunemente accettata sia che l’acetilazione parziale risulta dalla natura degenerata delle sequenze N-terminali delle proteine, abbiamo considerato la possibilità che l’N-alpha acetilazione delle proteine possa essere regolata, essendo questa un’ipotesi alternativa non analizzata finora a causa di limitazioni tecniche.

                Qui, abbiamo sviluppato un approccio biochimico per valutare lo stato dei livelli endogeni della N-alpha acetilazione delle proteine.  Usando questo saggio, mostriamo che i livelli di N-alpha acetilazione delle proteine sono sensibili ad alterazioni del metabolismo e dell’espressione di Bcl-xL.  L’eccessiva espressione di Bcl-xL porta a ridotti livelli di acetil-CoA ed all’ipoacetilazione dell’estremità N-terminale delle proteine attraverso un meccanismo indipendente da Bax/Bak.  Al contrario, i fibroblasti embrionali di topo Bcl-x-/- mostrano livelli aumentati di acetil-CoA così come alti livelli di N-alpha acetilazione delle proteine.  La deficienza di N-alpha acetilazione delle proteine in cellule che esprimono Bcl-xL in eccesso contribuisce alla resistenza all’apoptosi dal momento che una produzione crescente di acetil-CoA può salvare questa deficienza in N-alpha acetilazione e sensibilizza le cellule Bcl-xL alla morte cellulare.  Il nostro studio suggerisce che la regolazione della disponibilità di acetil-CoA e dell’N-alpha acetilazione delle proteine possa fornire un meccanismo indipendente da Bax/Bak per la regolazione della sensibilità apoptotica da parte di Bcl-xL.

Discussione

La capacità di valutare rapidamente le modificazioni proteiche immunologiche è stata essenziale per esplorare la significatività e la regolazione di modificazioni postraslazionali multiple come la fosforilazione, la metilazione istonica, e l’acetilazione.  Dal momento che non esiste un anticorpo per la N-alpha acetilazione delle proteine, la capacità di valutare questa modificazione era severamente limitata.  A questo proposito, il saggio della subtiligasi come è stato descritto in questo studio fornisce un mezzo potente per consentirci di valutare rapidamente i livelli endogeni di N-alpha acetilazione delle proteine.  Usando questo saggio, abbiamo scoperto che lo stato di N-alpha acetilazione delle proteine è ridotto  nelle cellule che esprimono livelli eccessivi di Bcl-xL.  Inoltre, mostriamo che l’N-alpha acetilazione delle proteine è sensibile a cambiamenti acuti della disponibilità di acetil-CoA.

                I nostri studi legano direttamente un metabolita specifico, l’acetil-CoA, alla sensibilità apoptotica e sostengono un numero crescente di studi che descrivono un ruolo del metabolismo cellulare nel controllare l’apoptosi.  E’ interessante notare che i livelli cellulari di acetil-CoA sono sensibili allo stato di Bcl-xL con modalità indipendenti da Bax/Bak in quanto anche l’espressione dei mutanti di Bcl-xL che non sono capaci di legare Bax o Bak può influenzare i livelli di acetil-CoA allo stesso modo di ciò che avviene con Bcl-xL normale.  Hardwick e colleghi hanno dimostrato che questi mutanti di Bcl-xL preservano il 70-80% dell’attività antiapoptotica di Bcl-xL normale nonostante la loro incapacità di legare Bax o Bak.  Quindi, l’inibizione della produzione di acetil-CoA può fornire un meccanismo aggiuntivo di protezione da parte di Bcl-xL contro l’apoptosi in maniera indipendente da Bax/Bak.  Presi insieme, questi dati suggeriscono che Bcl-xL può proteggere contro l’apoptosi attraverso due meccanismi paralleli: Legando direttamente ed inibendo l’oligomerizzazione di Bax/Bak e regolando il metabolismo mitocondriale, che porta a livelli ridotti di acetil-CoA e di N-alpha acetilazione delle proteine.  Concludiamo che Bcl-xL integra il metabolismo con la resistenza apoptotica attraverso la modulazione dei livelli di acetil-CoA.

                Studi precedenti mostrano che Bcl-xL si lega direttamente al canale ionico dipendenti dal voltaggio (VDAC), un componente dei pori della permeabilità di transizione mitocondriale, che controllano lo scambio dei metaboliti mitocondriali.  E’ possibile che l’espressione di Bcl-xL possa alterare i livelli di acetil-CoA attraverso la regolazione della permeabilità della membrana mitocondriale.  Il carrier citrato (CiC), una proteina codificata nel nucleo localizzata nella membrana interna mitocondriale e membro della famiglia dei carrier mitocondriali, è responsabile dell’efflusso di acetil-CoA dal mitocondrio al citosol in forma di citrato.  Abbiamo scoperto che i livelli di citrato derivato da glucosio erano diminuiti di circa il 25% nelle cellule che esprimono Bcl-xL in eccesso rispetto ai controlli.  Questa riduzione dei livelli di citrato potrebbe spiegare l’osservata diminuzione di acetil-CoA in cellule che esprimono Bcl-xL in eccesso e contribuire alla funzione antiapoptotica di Bcl-xL.  Infatti, l’aggiunta di citrato a cellule che esprimono Bcl-xL in eccesso porta ad un aumento della N-alpha acetilazione delle proteine e della sensibilizzazione di queste cellule all’apoptosi.  Alterazioni della produzione di acetil-CoA si possono estendere ad altri contesti oncogenici oltre a quello che riguarda Bcl-xL.  Per esempio, è stato scoperto che i livelli di acetil-CoA derivato dal glucosio erano di circa il 20% più alti in cellule myc+/+ rispetto a cellule myc-/-.  Un aumento dei livelli di acetil-CoA potrebbe contribuire all’aumentata sensibilità apoptotica di cellule che esprimono c-MYC in eccesso.  Noi proponiamo che i livelli basali di acetil-CoA possano influenzare la soglia apoptotica in molteplici contesti oncogenici.

                La capacità di Bcl-xL di controllare i livelli di acetil-CoA e l’N-alpha acetilazione delle proteine fornisce un chiaro esempio attraverso cui il metabolismo è meccanicisticamente legato alla sensibilità apoptotica.  Il lievito mutante con perdita di funzione ard1 è specificamente difettivo nella risposta del fattore alpha ma non a quello dell’ a-factor, e ciò indica che lo stato dell’N-alpha acetilazione influenza un grande numero di proteine cellulari, noi speculiamo che la regolazione metabolica di questo processo eserciti il proprio controllo sui processi cellulari attraverso la regolazione di un gruppo (i) di proteine piuttosto che proteine singole.  Cellule di mammifero deficienti in ARD1 sono difettive nell’attivazione di caspasi-2, caspasi-3, e caspasi-9 in risposta al danno del DNA.  Consistente con ciò, l’N-alpha acetilazione di molteplici caspasi, tra cui caspasi-2, caspasi-3, e caspasi-9, è ridotta in cellule che esprimono Bcl-xL in eccesso.  E’ possibile che difetti di N-alpha acetilazione in molteplici caspasi, che forse regola negativamente la loro attivazione, contribuisca alla resistenza apoptotica delle cellule deficienti di ARD1 così come di quelle che esprimono in eccesso Bcl-xL.  Quindi, lo stato di N-alpha acetilazione delle proteine che sono coinvolte in una particolare via può collettivamente determinare uno specifico risultato fisiologico.  A questo proposito, il cofattore per i complessi NAT, acetil-CoA, serve come molecola di segnale che funziona come un’importante congiunzione tra il metabolismo e molteplici processi cellulari.

(Tratto da Caroline H. Yi, Heking Pan, ….Junying Yuan “Metabolic Regulation of N-Alpha-acetylation by Bcl-xL promotes cell survival”, Cell 146, 607-620, 2011, Elsevier)

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Posted in libri with tags , , , , on April 8, 2014 by Domenico Delfino

BETULLA (Betulla)

Famiglia: Betulaceae.

Botanica: originaria dell’Eurasia.  Albero alto fino a 25 metri, i tronchi giovani sono bianchi, successivamente diventano scuri.  Le foglie sono da triangolari a romboidi.

Droga: foglie, corteccia.

Componenti: olio essenziale, saponine, flavonoidi (iperoside, quercitrina, glucosidi del kempferolo), tannini, resine.

Dosaggi e preparazioni: infuso, 1-2 cucchiaini di droga si infondono in 150 ml di acqua bollente, dopo circa 15 minuti si filtra.  Se ne assume, salvo diversa prescrizione, 3-4 tazze al giorno fra i pasti.

Indicazioni: foglie: edemi, sindromi premestruali, calcoli renali per le proprietà diuretiche, ma non demineralizzanti; corteccia: febbre per l’azione diaforetica e antipiretica; infa di betulla: depurativa e diuretica.

Interazioni: si consiglia di non utilizzarlo con farmaci ad azione diuretica per le sue proprietà, con i quali potrebbe dare origine ad un effetto additivo.

(Tratto da Maurizio Grandi, Giusi Denzio “Interazioni piante medicinali-farmaci – manuale pratico di consultazione”, Etnopharma, Intergraphica, 2007)

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