ITUB20155439A1 - Impiego farmacologico di una miochina capace di preservare la funzione e la massa delle cellule pancreatiche in condizioni dismetaboliche. - Google Patents
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Description
“IMPIEGO FARMACOLOGICO DI UNA MIOCHINA CAPACE DI PRESERVARE LA FUNZIONE E LA MASSA DELLE CELLULE PANCREATICHE IN CONDIZIONI DISMETABOLICHE"
Riassunto delT invenzione
La presente invenzione ha per oggetto Timpiego di una proteina nota, Tirisina, per la preservazione della funzionalità e della sopravvivenza delle cellule delle isole pancreatiche.
Campo tecnico e stato dell’arte
Il diabete mellito è una malattia cronica caratterizzata dalla presenza di elevati livelli di glucosio nel sangue (iperglicemia) e dovuta ad un’alterata quantità e/o funzionalità delTinsulina. L’insulina è un ormone, prodotto dal pancreas, che consente al glucosio l’ingresso nelle cellule e il suo conseguente utilizzo come fonte energetica. Se si verificano alterazioni nella quantità o nei meccanismi di azione delTinsulina, il glucosio si accumula nel circolo sanguigno.
Sono note diverse tipologie di diabete mellito; quelle maggiormente conosciute e diffuse sono: il diabete mellito di tipo 1, il diabete mellito di tipo 2 ed il diabete mellito gestazionale.
Il diabete mellito di tipo 2 (DM2) rappresenta circa l’80-90% di tutti i casi di diabete. Alla patogenesi del DM2 concorrono due alterazioni fondamentali: da un lato uno stato di insulino-resistenza (vale a dire una ridotta sensibilità dei tessuti periferici all’azione delTinsulina), dall’altro un’inadeguata secrezione di insulina da parte delle beta-cellule pancreatiche. Queste ultime, in condizioni normali, rappresentano il 50-80% delle cellule endocrine presenti nelle isole pancreatiche, o isole di Langherans, e garantiscono un continuo e rapido adattamento della secrezione di insulina al variare delle esigenze metaboliche dell’organismo. Un meccanismo fondamentale che causa il DM2 è rappresentato da una disfunzione delle beta-cellule e/o da una riduzione del loro numero responsabile della ridotta produzione e secrezione di insulina e di una alterazione della dinamica della secrezione. E importante sottolineare che la glicemia non raggiunge valori patologici e il DM2 non si sviluppa se, pur in presenza di insulino-resistenza, la funzionalità delle beta-cellule pancreatiche resta integra. Per esempio, Γ esposizione cronica delle beta-cellule ad elevati livelli di acidi grassi liberi, come accade, nei soggetti obesi, rappresenta una delle principali cause di disfunzione e morte delle betacellule, generando cosi una condizione di predisposizione al DM2.
L’attuale terapia del DM2 prevede una modificazione dello stile di vita (dieta e attività fisica) e comprende l’utilizzo di farmaci insulino- sensibilizzanti (biguanidi, glitazoni) e farmaci secretagoghi (sulfaniluree, incretine).
La metformina, che appartiene alla famiglia delle biguanidi, è uno dei farmaci più utilizzati per il trattamento del diabete mellito di tipo 2. Il suo principale effetto è quello di ridurre la quantità di glucosio che il fegato rilascia nel sangue. Tuttavia, la metformina non ha evidenti effetti protettivi sulle beta cellule pancreatiche e presenta effetti collaterali quali nausea, vomito e diarrea.
I glitazoni, spesso usati in combinazione con metfonnina o sulfaniluree, possono causare aumento di peso e ritenzione idrica.
Le sulfaniluree stimolano la produzione di insulina da parte del pancreas in modo continuo, determinando un elevato rischio di episodi di ipoglicemia. Inoltre, le sulfaniluree possono causare aumento di peso, nausea e diarrea e non esercitano effetti protettivi sulla sopravvivenza delle beta-cellule pancreatiche, anzi potrebbero danneggiarle come evidenziato da alcuni studi sperimentali e dal fatto che la terapia con sulfaniluree perde efficacia con il trascorrere del tempo.
Le incretine sono un valido ausilio nella terapia del diabete. Includono gli analoghi del GLP-1 (exenatide, liraglutide e lixisenatide) che hanno lo svantaggio di dover essere somministrati per via sottocutanea e gli inibitori della DPP-IV (Linagliptin, Saxagliptin, Sitagliptin, Vildagliptin, Alogliptin) Le diverse terapie ad oggi disponibili, oltre a presentare numerosi effetti collaterali, rappresentano un’importante voce di costo per la spesa sanitaria.
Scopi delTinvenzione
Scopo della presente invenzione è quello di mettere a disposizione un composto che possa essere impiegato per la preservazione della funzionalità e/o numero delle cellule delle isole di Langherans, cioè delle isole pancreatiche.
Altro scopo della presente invenzione è mettere a disposizione un composto che consenta di incrementare la sintesi e/o la secrezione di insulina da parte delle betacellule pancreatiche.
Ancora scopo della presente invenzione è mettere a disposizione un composto che possa essere utilizzato singolarmente o in associazione ad altre terapie nel trattamento e/o nella prevenzione di condizioni patologiche o dismetaboliche del pancreas.
Descrizione dell’ invenzione
Gli scopi sopra enunciati ed altri scopi ancora che meglio saranno chiariti in seguito, vengono raggiunti dalla presente invenzione, che ha per oggetto l’impiego di irisina per la preservazione della funzionalità e della sopravvivenza delle cellule delle isole pancreatiche.
E stata infatti sorprendentemente osservata un’interazione (“cross-talk”) ha il muscolo scheletrico ed il pancreas. In particolare, è stato osservato che ririsina, una miochina derivante dal clivaggio di un precursore di membrana chiamato fibronectin type III domain-containing protein 5 (FNDC5), e prodotta nel muscolo scheletrico principalmente in seguito ad esercizio fisico, è in grado di svolgere un effetto protettivo sulla sopravvivenza e proliferazione delle cellule delle isole pancreatiche, in particolar modo in condizioni patologiche o di stress metabolico. E stato inoltre inaspettatamente osservato che ririsina è in grado di indurre la produzione e la secrezione di insulina da parte delle beta-cellule pancreatiche.
Sono note diverse funzioni deH’irisina; per esempio, è noto che firisina è in grado di migliorare le alterazioni metaboliche che caratterizzano l’obesità grazie alla capacità di promuovere il “browning” del tessuto adiposo, ossia una conversione del tessuto adiposo bianco in tessuto adiposo bruno, con un dispendio energetico più elevato, mediante l’attivazione della proteina mitocondriale UCP1.
Inoltre, è noto che ririsina a livello cardiaco previene il danno da ischemia/riperfusione. Ulteriori studi noti nell’arte hanno evidenziato che l’irisina svolge benefici effetti sull’osso, sul muscolo e sulle cellule endoteliali. In particolare, è stato osservato che l’irisina favorisce il differenziamento degli osteoblasti in vitro, promuove l’attivazione del metabolismo muscolare in cellule C2C12 mediante l’induzione della biogenesi e del disaccoppiamento mitocondriale e stimola la proliferazione di cellule endoteliali HUVECs attraverso la via di segnalazione di ERK.
Inoltre, è noto che l’irisina induce, a dosi farmacologiche, la proliferazione di cellule nervose ippocampali murine H19-7.
La presente invenzione ha per oggetto ririsina per l’uso nella preservazione della funzionalità e della sopravvivenza delle cellule delle isole pancreatiche.
Con le espressioni “preservazione della funzionalità e della sopravvivenza delle cellule delle isole pancreatiche”, “preservazione delle cellule delle isole pancreatiche”, o “preservazione” si vuole qui indicare il mantenimento del corretto numero delle cellule delle isole pancreatiche e della loro normale funzionalità, nonché il mantenimento dei livelli ottimali di sintesi e secrezione di insulina da parte delle beta-cellule pancreatiche. Preferibilmente, le cellule delle isole pancreatiche, a cui la presente invenzione si riferisce, oggetto di tale preservazione, sono le beta-cellule.
I risultati sperimentali, che verranno qui di seguito descritti, hanno permesso di osservare la capacità dei irisina di indurre la sintesi e di stimolare la secrezione di insulina glucosio-indotta da parte delle beta-cellule pancreatiche. Inoltre, è stato osservato che Eirisina promuove la proliferazione delle beta-cellule e ne riduce la morte indotta dalla esposizione cronica ad acidi grassi saturi (danno “lipotossico”). Il danno lipotossico, cioè il danno alle cellule causato dall’ esposizione ad elevati livelli di acidi grassi (in particolare acidi grassi saturi), è responsabile di alterazioni della secrezione di insulina e della riduzione del numero delle beta-cellule pancreatiche. L’irisina, secondo la presente invenzione, è vantaggiosamente usata per la preservazione delle cellule pancreatiche, preferibilmente beta-cellule, delle isole pancreatiche.
Preferibilmente, la preservazione delle beta-cellule pancreatiche mediante l’impiego di irisina, secondo la presente invenzione, comprende la capacità di induzione della sintesi di insulina. Infatti, ririsina è vantaggiosamente usata per stimolare le beta-cellule pancreatiche ad incrementare la sintesi deH’insulina. Questo aspetto della presente invenzione è particolarmente vantaggioso, per esempio, in situazioni, anche patologiche, in cui la corretta produzione (cioè la corretta sintesi) di insulina è compromessa.
Per esempio, secondo un aspetto della presente invenzione, l’irisina è vantaggiosamente usata per indurre la sintesi di insulina nelle beta-cellule pancreatiche.
Secondo una fonna di realizzazione preferita della presente invenzione, la preservazione delle beta-cellule pancreatiche mediante l’impiego di irisina, comprende la stimolazione della secrezione di insulina.
Questo aspetto della presente invenzione risulta vantaggioso in particolare, per esempio, in situazioni, anche patologiche, in cui insulina non viene secreta dalle beta-cellule pancreatiche in quantità sufficiente.
Per esempio, secondo un aspetto della presente invenzione, ririsina può essere usata per indurre la secrezione di insulina nelle beta-cellule pancreatiche.
Secondo un’ulteriore fonna di realizzazione, la preservazione delle cellule delle isole pancreatiche mediante l’impiego di irisina, secondo la presente invenzione, comprende la promozione della proliferazione delle cellule delle isole pancreatiche.
Questo aspetto dell’invenzione è particolannente vantaggioso, in quanto l’irisina può essere usata per aumentare il numero delle cellule pancreatiche, cioè aumentare la massa cellulare, per esempio in situazioni in cui il pancreas abbia subito un danno strutturale che ha provocato la distruzione delle cellule delle isole di Langherans.
Per esempio, l’irisina può essere usata per promuovere la proliferazione delle cellule delle isole pancreatiche, preferibilmente delle beta-cellule.
Secondo una fonna di realizzazione preferita della presente invenzione, la preservazione delle cellule delle isole pancreatiche mediante l’utilizzo dell’irisina, comprende la riduzione della morte di dette cellule delle isole pancreatiche.
Con il termine “morte” si vuole indicare l’apoptosi, un processo ordinato e regolato di morte cellulare programmata; in condizioni nonnali l’apoptosi contribuisce al mantenimento del conetto numero di cellule di un sistema ma, in condizioni patologiche o dismetaboliche, essa può portare ad una riduzione anomala e dannosa della massa (o popolazione) cellulare.
Come già accennato, la preservazione delle cellule delle isole pancreatiche mediante Γ utilizzo deH’irisina, secondo la presente invenzione, comprende la riduzione della morte di dette cellule delle isole pancreatiche.
E stato infatti osservato che l’irisina è in grado di preservare la massa delle cellule delle isole pancreatiche, per esempio delle beta-cellule, prevenendo la diminuzione del loro numero, come avviene, per esempio, in condizioni patologiche e/o in presenza di stimoli in grado di danneggiare le cellule pancreatiche favorendone l’apoptosi.
Preferibilmente, la preservazione delle cellule delle isole pancreatiche mediante l’utilizzo dell’irisina comprende la riduzione dell’apoptosi di dette cellule delle isole pancreatiche.
Per esempio, secondo un aspetto della presente invenzione, ririsina può essere usata per prevenire Papoptosi delle cellule pancreatiche, preferibilmente della beta-cellule.
In una forma preferita della presente invenzione, la preservazione delle cellule delle isole pancreatiche comprende la riduzione della morte di dette cellule delle isole pancreatiche causata dall’ esposizione di dette cellule delle isole pancreatiche ad acidi grassi saturi.
Questo aspetto dell’invenzione risulta essere particolarmente vantaggioso, in quanto l’esposizione cronica delle beta-cellule ad elevati livelli di acidi grassi liberi, come accade, nei soggetti obesi con o senza DM2, rappresenta una delle principali cause di disfunzione e morte delle beta-cellule delle isole di Langherans.
Infatti, l’esposizione cronica delle beta-cellule ad elevati livelli di acidi grassi liberi provoca come effetto finale una riduzione della massa cellulare, cioè provoca una diminuzione del numero di cellule, per esempio inducendo l’apoptosi di tali cellule. E stato ora sorprendentemente osservato che l’irisina è vantaggiosamente impiegata per proteggere le cellule delle isole pancreatiche, in particolare le beta-cellule, dal danno provocato dall’esposizione ad elevati livelli di acidi grassi, in particolare di acidi grassi saturi, cioè dal danno “lipotossico”.
Per esempio, secondo un altro aspetto della presente invenzione, l’irisina è impiegata per ridurre l’apoptosi delle cellule delle isole pancreatiche, preferibilmente delle betacellule, causata dall’esposizione di dette cellule pancreatiche ad acidi grassi saturi.
In una fonna preferita della presente invenzione, la preservazione delle cellule delle isole pancreatiche comprende la riduzione della morte di dette cellule delle isole pancreatiche causata dall’esposizione di dette cellule delle isole pancreatiche ad uno o più stimoli citotossici.
Secondo la presente invenzione, l’utilizzo dell’irisina per la preservazione delle cellule delle isole pancreatiche prevede l’induzione della sintesi dell’insulina nelle beta-cellule pancreatiche e la stimolazione della secrezione di insulina da parte di tali cellule. Inoltre, sempre secondo la presente invenzione, Γ utili zzo dell’irisina per la preservazione delle cellule delle isole pancreatiche prevede la promozione della proliferazione delle cellule delle isole pancreatiche, e la riduzione della morte delle cellule stesse (per esempio la morte per apoptosi), preferibilmente quando la morte cellulare è provocata da un danno dovuto a lipotossicità.
Pure oggetto della presente invenzione, è una composizione che comprende irisina per l’uso nella preservazione della funzionalità e della sopravvivenza delle cellule delle isole pancreatiche.
Preferibilmente, composizioni comprendenti irisina per l’uso secondo la presente invenzione, comprendono inoltre eccipienti e/o additivi di uso farmaceutico, per esempio eccipienti e/o additivi noti nell’arte.
La somministrazione di irisina, può avvenire, per esempio, per via parenterale, preferibilmente sottocutanea.
L’irisina è utilizzata in dosaggi che vanno dai 20 ai 100 nM. L’irisina in vivo è somministrata in modelli murini, a dosaggi che vanno da la 20 μg al giorno circa, mediante iniezione peritoneale.
Gli esperimenti condotti hanno permesso di osservare la sorprendente efficacia dell’irisina nella preservazione della funzionalità e della sopravvivenza delle cellule delle isole pancreatiche, preferibilmente nella preservazione delle beta- cellule pancreatiche.
In particolare, è stato osservato che il mezzo condizionato proveniente da miociti esposti al palmitato (cioè un acido grasso saturo) per 4 ore è in grado di proteggere le beta-cellule pancreatiche dall’apoptosi indotta dall’acido grasso; al contrario l’esposizione al palmitato per 24 ore aumenta la morte beta-cellulare. Questa osservazione risulta coerente con l’osservazione che ririsina viene prodotta dai miociti di ratto e umani quando esposti al palmitato per 4 ore, ma non per 24 ore.
Inoltre, è stato osservato che topi alimentati con High Fat Diet (HFD) mostrano livelli sierici di irisina aumentati rispetto ai topi nutriti con una dieta standard.
E stato quindi sorprendentemente osservato che l’irisina è in grado di stimolare la sintesi e la secrezione di insulina nelle beta-cellule pancreatiche, promuovere la proliferazione di tali cellule e proteggerle dal danno “lipotossico”, cioè dai danni indotti dall’esposizione prolungata ad elevate concentrazioni di acidi grassi, in particolare acidi grassi saturi.
Pertanto, secondo la presente invenzione, l’irisina è vantaggiosamente usata nella preservazione (cioè nella protezione e mantenimento del corretto funzionamento e del corretto numero) delle cellule delle isole di Langherans, preferibilmente delle betacellule di tali isole.
La presente invenzione, che ha per oggetto l’uso deH’irisina nella preservazione delle cellule delle isole pancreatiche, trova, vantaggiosamente, applicazione nel trattamento e nella prevenzione di patologie che hanno ha le loro cause, o ha le loro conseguenze, un danno al pancreas, in particolare, il danneggiamento o la morte delle cellule delle isole pancreatiche. Per esempio, rilisina può essere usata come preservante delle cellule delle isole pancreatiche nell’ambito del trattamento e/o prevenzione di patologie o di condizioni dismetaboliche del pancreas, quali, ad esempio, il diabete mellito, in particolare del diabete mellito di hpo 2, e, più in generale, tutte le patologie in cui si verifica il danneggiamento del pancreas.
Le seguenti evidenze sperimentali sono riportate ad ulteriore supporto della presente invenzione.
I risultati sperimentali sono accompagnati dalle Figure allegate.
- La Figura 1 mostra i risultati di esperimenh condotti per valutare gli effetti del mezzo condizionato proveniente da miociti esposh al palmitato per diversi tempi, sull’apoptosi delle beta-cellule pancreatiche.
- La Figura 2 mostra i risultati di esperimenh condoti per valutare gli effeti del palmitato sull’espressione e secrezione di irisina in miociri di rato e umani. - La Figura 3 mosha i risultati di esperimenh condoti per valutare gli effeti di una dieta iperlipidica sui livelli plasmatici di irisina.
- La Figura 4 mosha i risultati di esperimenh condoti per valutare gli effeti dell’irisina sulla sintesi e secrezione di insulina glucosio- stimolata (GSIS) in cellule beta-pancreatiche.
- La Figura 5 mosha i risultati di esperimenh condoti per valutare gli effeti dell’irisina sulla proliferazione delle beta-cellule pancreatiche.
- La Figura 6 mosha i risultati di esperimenh condoti per valutare la capacità dell’irisina di prevenire l’apoptosi beta-cellulare indota da elevah livelli di acidi grassi.
Sezione sperimentale
Gli esperimenh sono stari condoti in mioblasri di rato L6 differenziati in miotubi mediante rutili zzo di un mezzo a bassa concentrazione di siero (2%) ed utilizzati al settimo giorno di differenziamento; in mioblasti umani isolati da biopsie del rectus abdominis mediante digestione con tripsina, differenziati in miotubi mediante 1 "utilizzo di un mezzo a bassa concentrazione di siero (2%) ed utilizzati al quinto giorno di differenziamento; in cellule di insulinoma di ratto INS-1E coltivate come descritto in letteratura (Natalicchio A, De Stefano F, Orlando MR, Melchione M, Leonardini A, Cignarelli A, et al. Exendin-4 prevents c-Jun N-terminal protein kinase activation by tumor necrosis factor-alpha (TNFalpha) and inhibits TNFalpha-induced apoptosis in insulin-secreting cells. Endocrinology. 2010 May;151(5):2019-29); in beta-cellule pancreatiche umane 1.1 B4 (McCluskey JT, Hamid M, Guo-Parke H, McClenaghan NH, Gomis R, Flati PR. Development and functional characterization of insulin-releasing human pancreatic beta celi lines produced by electrofusion. J Biol Chem. 2011 Jun;286(25):21982-92); in isole pancreatiche murine isolate mediante perfusione del dotto biliare e digestione in collagenasi (Li D-S, Yuan Y-H, Tu H-J, Liang Q-L, Dai L-J. A protocol for islet isolation from mouse pancreas. Nat Protoc. 2009 Jan;4(l 1): 1649— 52) e utilizzate entro 3 giorni dall’isolamento; in isole pancreatiche umane isolate come precedentemente descritto (Masini M, Bugliani M, Lupi R, del Guerra S, Boggi U, Filipponi F, et al. Autophagy in human type 2 diabetes pancreatic beta cells. Diabetologia [Internet], 2009 Jun [cited 2014 Nov 24] ;52(6): 1083-6. Available from: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/19367387).
Per condurre gli esperimenti è stata utilizzata irisina ricombinante umana prodotta in E. coli, compatibile con tutti i sistemi cellulari utilizzati, data l’identità di sequenza aminoacidica del 100% fra le diverse specie. (AdipoGen AG-40B-0103, attualmente disponibile in commercio, e prodotto e distribuito da AdipoGen, SA, Liestal, Switzerland).
L’acido paimitico è stato disciolto in NaOH 0,1 mol/1 a 70°C per 30 minuti; successivamente 5 mmol/l di acido paimitico sono stati complessati a BSA libera da acidi grassi al 10% (acido palmitico:BSA, rapporto molare 3,3: 1).
Effetti del mezzo condizionato proveniente da nuociti L6 esposti al palmitato per diversi tempi sull’apoptosi delle beta-cellule pancreatiche INS-1E.
Miociti L6 sono stati coltivali per 4 o per 24 ore con palmitato (0,5 mM); successivamente, le beta-cellule pancreatiche INS-1E sono state coltivate per 24 ore nel mezzo condizionato proveniente dai miociti esposti al palmitato (PM4h e PM24h) e con raggiunta di due condizioni di controllo, includenti la coltivazione delle INS-1E con un mezzo non condizionato dai miociti in presenza (CTR2) o assenza di palmitato 24 ore (CTR1). In tali condizioni è stata misurata l’apoptosi delle beta-cellule (mediante ELISA assay per la rilevazione di oligonucleosomi citoplasmatici, e mediante rilevazione del clivaggio della caspasi-3). Né il mezzo privo di L6 (CTR1), né la presenza dei miociti nel mezzo (CM) hanno modificato l’apoptosi beta- cellulare. L’aggiunta di palmitato al mezzo di coltura privo di L6 (CTR2) ha determinato un aumento della morte beta- cellulare e del clivaggio della caspasi-3 (1,3 volte a 1,5- volte, rispettivamente) (*p<0,05 vs. CTR1; Fig. la, b). L’apoptosi misurata con entrambi i metodi è risultata aumentata di circa 1,5 volte anche nelle INS-1E coltivate in mezzo condizionato proveniente da L6 trattate con palmitato per 24 ore rispetto al CTR2 (PM24h) (†p<0,05 vs. CM, CTR1, CTR2). Al contrario, quando il mezzo proveniva da miociti esposti all’acido grasso per sole 4 ore, la concentrazione di oligonucleosomi citoplasmatici e il clivaggio della caspasi-3 delle beta-cellule risultava ridotto (†p<0,05 vs. CM, CTR1, CTR2; Fig. la, b). I dati sono rappresentati come media ± errore standard e sono stati analizzati mediante Student’s t test o ANOVA. La significatività statistica è stata settata ad un valore di P < 0,05.
Effetti del palmitato sulla espressione e secrezione dì irisìna da miociti di ratto e umani
L’esposizione di miociti sia di ratto che umani al palmitato per 4 ore ha determinato un aumento dei livelli di irisina nel mezzo di coltura, misurati mediante saggio ELISA, rispettivamente di 2,8 volte e 1,4 volte (*p<0,05 vs. basale; Fig. 2a, c), cosi come del contenuto cellulare della proteina FNDC5 e del frammento corrispondente all’irisina, clivato e detectato nel mezzo di coltura, rispetto ai miotubi non esposti all’acido grasso (*p<0,05 vs. basale; Fig. 2b). Al contrario, quando i miotubi sono stati trattati con palmitato per 24 ore, i livelli della proteina FNDC5 e di irisina nel mezzo di coltura non risultavano rilevabili (*p<0,05 vs. basale; Fig. 2b). I dati sono rappresentati come media ± eixore standard e sono stati analizzati mediante Student’s t test o ANOVA. La significatività statistica è stata settata ad un valore di P < 0,05.
Effetti di una dieta iperlipìdica sui livelli plasmatici di irisina
Topi maschi CD-I (n=15) dalla quinta settimana di vita sono stati alimentati con una dieta ricca di grassi saturi (fornita dalla ditta Mucedola) (HFD) e confrontati con topi alimentati con una dieta standard (n=15) (SD) per 63 giorni. La misurazione dei livelli plasmatici di irisina ha mostrato un aumento di questa proteina nei topi alimentati con dieta iperlipidica statisticamente significativo rispetto al giorno 0 (*p<0,05 vs. giorno 0; Fig. 3a); al contrario nessun aumento di irisina è stato rilevato nei topi alimentati con dieta standard. Inoltre i livelli di irisina erano significativamente maggiori nei topi nutriti con dieta iperlipidica rispetto ai topi nutriti con una dieta standard (†p<0,05 vs. SD; Fig. 3a). La dieta iperlipidica ha prodotto un aumento statisticamente significativo dei livelli di insulinemia al giorno 63 (di 1,5 volte, †p<0,05 vs. SD; Fig. 3b) con un incremento delFindice di insulino-resistenza (HOMA -IR) (di 1,5 volte, †p<0,05 vs. SD; Fig. 3b). Questi risultati suggeriscono che la prima risposta all’HFD è Fincremento dei livelli di irisina, che potrebbe contribuire al miglioramento dei livelli glicemici, mentre successivamente la riduzione dell’irisina si associa alla condizione di insulinoresistenza. I dati sono rappresentati come media ± errore standard e sono stati analizzati mediante Student’s t test o ANOVA. La significatività statistica è stata settata ad un valore di P < 0,05.
Effetti delflrisina in cellule beta-pancreatiche:
Sintesi e secrezione di insulina glucosio-stimolata (GSIS).
Per valutare gli effetti delFirisina sulla produzione di insulina nelle cellule betapancreatiche, cellule di insulinoma di ratto INS-1E e isole pancreatiche murine sono state trattate con irisina ricombinante (100 nM) per tempi diversi (da 30 a 120 minuti). La espressione del gene dell’insulina è stata valutata mediante RT- qPCR usando primers specifici per il gene dell’insulina di ratto:
Forward: 5’ - CTGCCCAGGCTTTTGTCAA - 3’ (SEQ. ID NO. 1) Reverse: 5’ - TCGCC AC AC ACC AGGT ACAGA - 3’ (SEQ. ID NO. 2)
e di topo:
Forward: 5’ - ACCCACCCAGGCTTTTGTC - 3’ (SEQ. ID NO. 3) Reverse: 5’ - TCCC CACA CACO AGGT AGAGA - 3’ (SEQ. ID NO. 4)
Per controllo è stato utilizzato il gene endogeno 18S, sia per il ratto:
Forward: 5’ -T GATT AAGTCCCT GCCCTTT GT -3’; (SEQ. ID NO. 5) Reverse: 5’ - GATCCGAGGGCCT C ACT AAAC - 3’ (SEQ. ID NO. 6)
che per il topo:
Forward: 5’ - GGCGTCCCCCAACTTCTTA - 3’; (SEQ. ID NO. 7) Reverse: 5’ - AGGGC AT C ACAGACCT GTT ATT G - 3’ (SEQ. ID NO. 8)
Il tratamento delle cellule INS-1E con irisina (100 nM) ha aumentato la biosintesi di insulina rispeto alla condizione basale (di 1,6 volte dopo 60 minuti; †p<0,05 vs. basale; Figura 4a). Simili risultati sono stati otenuti nelle isole pancreatiche murine, dove ririsina ha incrementato la biosintesi di insulina di 1,9 volte dopo 30 minuti e 2,3 volte dopo 60 minuti (†p<0,05 vs. basale; Figura 4d).
Per valutare gli effetti deiririsina sulla secrezione di insulina, cellule di insulinoma di rato INS-1E e isole pancreatiche murine sono state tratate con irisina ricombinante (100 nM) per tempi diversi (da 30 a 120 minuti) e successivamente coltivate per 1 ora con Krebs Ringer Buffer (KRB) contenente basse (3 mmol/1) o alte (25 mmol/1) concentrazioni di glucosio. La secrezione di insulina nel mezzo di coltura è stata valutata mediante saggio ELISA (Mercodia AB, Sylveniusgatan, Uppsala, Sweden). E stato osservato che il glucosio 25 mmol/1 aumentava la secrezione di insulina rispeto al glucosio 3 mmol/1 nelle cellule INS-1E (di 2,5 volte; *p<0,05; Figura 4b) e nelle isole pancreatiche murine (di 1,5 volte; */?<0,05; Figura 4e). Il tratamento delle cellule INS-1 E con irisina (100 nM) ha potenziato la secrezione di insulina indota dalEalto glucosio rispeto alla condizione basale (di 1,8 volte dopo 60 minuti e di 1,9 volte dopo 120 minuti †p<0,05 vs. basale; Figura 4b), cosi come il rapporto di secrezione insulinica alto/basso glucosio rispeto alla condizione senza irisina (di 2,3 volte dopo 60 minuti e 2,4 volte dopo 120 minuti †p<0,05 vs. basale; Figura 4c). Risultati simili sono stati otenuti nelle isole pancreatiche murine, in cui ririsina ha anche incrementato il rilascio di insulina (di 1,6 volte †p<0,05 vs. basale; Figura 4e) e il rapporto di secrezione insulinica alto/basso glucosio (di 7 volte †p<0,05 vs. basale; Figura 4f). I dati sono rappresentati come media ± errore standard e sono stati analizzati mediante Student’s t test o ANOVA. La significatività statistica è stata setata ad un valore di p<0,05.
Proliferazione beta-cellulare
Per studiare gli effetti dell’irisina sulla proliferazione delle beta-cellule pancreatiche, cellule di insulinoma di rato INS-1E e beta-cellule pancreatiche umane 1.1B4 sono state stimolate con irisina ricombinante a diverse concentrazioni (da 10 a 100 nM) per 24 ore. La proliferazione cellulare è stata valutata mediante un saggio di incorporazione della BrdU (Abcam). L’irisina (20 nM) ha determinato un aumento di circa 1,32 volte della proliferazione delle cellule INS-1E (*/?<0,05 vs. basale; Figura 5a). Inolti'e, la proliferazione delle beta-cellule 1.1B4 è aumentata dairiiisina alle concentrazioni di 20, 50 e 100 nM rispettivamente di 1,44, 1,43 e 1,36 volte (*p<0,05 vs. basale; Figura 5b). Tutti i dati sono rappresentati come media ± errore standard e sono stati analizzati mediante Student’s t test o ANOVA. La significatività statistica è stata settata ad un valore di p<0,05.
Apoptosi beta-cellulare
Per studiare la capacità delTirisina di prevenire Tapoptosi beta- cellulare indotta da elevati livelli di acidi grassi, le cellule INS-1E sono state stimolate con dosi crescenti di irisina ricombinante (da 20 a 100 nM) per 24 ore e successivamente coltivate in assenza o presenza di palmitato (0,5 mM) per 24 ore. L’apoptosi è stata valutata misurando i livelli di caspasi-3 clivata mediante immunoblotting. E stato cosi osservato che il palmitato aumenta i livelli di caspasi-3 clivata (di circa 30 volte; *p<0,05 vs. no palmitato; Figura 6a), ma la preincubazione delle beta-cellule con irisina riduce il clivaggio della caspasi-3 a partire da una concentrazione di 20 nM che diventa significativa a 100 nM (†p<0,05 vs. palmitato; Figura 6a). Questi risultati osservati in cellule INS-1E (*/?<0,05 vs. no palmitato; †/?<0,05 vs. palmitato; Figura 6b) sono stati confermati in beta-cellule umane 1.1B4 HPC (*/?<0,05 vs. no palmitato; †/x0,05 vs. palmitato; Figura 6c), in isole pancreatiche murine (*p< 0,05 vs. no palmitato; †p<0,05 vs. palmitato; Figura 6d) e in isole pancreatiche umane (*/?<0,05 vs. no palmitato; †p<0,05 vs. palmitato; Figura 6e), misurando Tapoptosi con un saggio ELISA per la rilevazione degli oligonucleosomi citoplasmatici (Roche Biochemicals Indianapolis Indiana, USA). I vari sistemi cellulari sono stati incubati con irisina 100 nM per 24 ore e successivamente trattati con palmitato 0,5 mM per 24 ore. I risultati ottenuti dimostrano che, in tutti i sistemi cellulari studiati, Tacido paimitico aumenta in maniera statisticamente significativa i livelli di apoptosi, ma la preincubazione delle beta-cellule con irisina 100 nM riduce i livelli di apoptosi indotti dall’ acido grasso.
Tutti i dati sono rappresentati come media ± errore standard e sono stati analizzati mediante Student’s t test o ANOVA. La significatività statistica è stata settata ad un valore di p<0,05.
Claims (10)
- RIVENDICAZIONI 1. Irisina per l’uso nella preservazione della funzionalità e della sopravvivenza delle cellule delle isole pancreatiche.
- 2. Irisina per l’uso secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che dette cellule delle isole pancreatiche sono beta-cellule.
- 3. Irisina per l’uso secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che detta preservazione delle cellule delle isole pancreatiche è l’induzione della sintesi di insulina.
- 4. Irisina per l’uso secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che detta preservazione delle cellule delle isole pancreatiche è la stimo! azione della secrezione di insulina.
- 5. Irisina per l’uso secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detta preservazione delle cellule delle isole pancreatiche è la promozione della proliferazione di dette cellule delle isole pancreatiche.
- 6. Irisina per l’uso secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detta preservazione delle cellule delle isole pancreatiche è la riduzione della morte di dette cellule delle isole pancreatiche.
- 7. Irisina per l’uso secondo la rivendicazione 6, caratterizzata dal fatto che detta preservazione delle cellule delle isole pancreatiche è la riduzione della morte di dette cellule delle isole pancreatiche causata dall’ e sposizione di dette cellule delle isole pancreatiche ad acidi grassi saturi.
- 8. Irisina per l’uso secondo la rivendicazione 6, caratterizzata dal fatto che detta preservazione delle cellule delle isole pancreatiche è la riduzione della morte di dette cellule delle isole pancreatiche causata dall’ e sposizione di dette cellule delle isole pancreatiche ad uno o più stimoli citotossici.
- 9. Composizione comprendente irisina per l’uso nella preservazione della funzionalità e della sopravvivenza delle cellule delle isole pancreatiche.
- 10. Composizione per l’uso secondo la rivendicazione 9, caratterizzata dal fatto che comprende eccipienti e/o additivi di uso farmaceutico.
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