Il sistema dell'ossido nitrico come mediatore della biogenesi mitocondriale e della sensibilità insulinica

Stato dell'arte e scopo della tesi: Tra i differenti meccanismi implicati nella patogenesi dell'obesità , della resistenza insulinica e della loro progressione verso il diabete di tipo 2 è stata ipotizzata l'esistenza di un danno della funzione mitocondriale. Inoltre l'insulino resistenza è associata ad un ridotto contenuto mitocondriale e ad una riduzione dell'attività  dell'enzima eNOS che si presume essere il primo fattore implicato nella catena di signalling. Partendo dal presupposto che l'esercizio fisico aumenta la sensibilità  insulinica e la produzione di ossido nitrico, e che l'ossido nitrico è in grado di stimolare la biogenesi mitocondriale si è voluto analizzare se l'aumento della sensibilità  insulinica e della mitocondriogenesi mediato dall'esercizio fisico fosse correlato al metabolismo dell'ossido nitrico. Durante il mio dottorato di ricerca mi sono occupata dello studio degli effetti dell'esercizio fisico in alcuni tessuti di topi eNOS-/- in seguito a un protocollo di allenamento cronico di tipo aerobico. Ho studiato questi effetti in termini di dosaggi plasmatici, espressione genica e aumento del DNA mitocondriale e capacità  di captazione del glucosio in tessuto cardiaco, muscolare e adiposo. Mi sono inoltre occupata della valutazione degli effetti della somministrazione di ossido nitrico su cellule in coltura, cardiomiociti HL1 e adipociti 3T3-L1. Materiali e Metodi: Ho eseguito analisi biochimche mediante saggi enzimatici e misurazioni di parametri endocrino-metabolici, analisi di espressione genica, quantificazione di mtDNA e della capacità  di captazione di glucosio in diversi tessuti ottenuti da topi eNOS-/- e wild type dopo un periodo di 6 settimane di allenamento. Ho allestito un protocollo per il trattamento in vitro con un donatore di ossido nitrico (DETA-NONOato 100µM per 72 ore) su cellule HL-1 e 3T3-L1 e in seguito ho valutato l'espressione genica, la capacità  di captazione del glucosio sia in condizioni basali che insulino stimolate, l'analisi in immunofluorescenza della biogenesi mitocondriale e la traslocazione del trasportatore GLUT4 di queste cellule. Risultati e conclusioni: Ho osservato un aumento dell'espressione genica, del contenuto di mtDNA e della capacità  di captazione del glucosio in diversi tessuti dei topi wild type ma non di quelli eNOS-/- in seguito al periodo di allenamento. Nelle cellule trattate con DETA-NONOato ho osservato un aumento dell'espressione genica, della biogenesi mitocondriale, della capacità di captazione di glucosio sia basale che insulino-stimolata e della traslocazione di GLUT4 rispetto alle cellule di controllo che non erano state sottoposte al trattamento. Questi risultati suggeriscono che l'ossido nitrico abbia un ruolo chiave nella regolazione del bilancio energetico e del metabolismo del glucosio e confermano un suo coinvolgimento nell'attivazione della biogenesi mitocondriale. Saranno necessari ulteriori studi per indagare ulteriormente il suo ruolo nella patogenesi di complicanze cardiovascolari legate all'obesità  e al diabete di tipo 2.