Lezione LM-67 Glicazione avanzata

Domani
Vol. 95, N. 2, Febbraio 2004
Prodotti di glicosilazione avanzata:
possibili implicazioni per l’aterosclerosi nel diabete
Giuseppina Basta1, Serena Del Turco1, Raffaele De Caterina1,2
Riassunto. La formazione dei prodotti di glicosilazione (o glicazione) avanzata (Advanced Glycation Endproducts, AGEs) rappresenta un’importante alterazione biochimica del
diabete mellito. In questa rassegna abbiamo riportato gli studi più recenti che pongono
l’accento su come gli AGEs possano influenzare l’omeostasi della parete vascolare e indurre lo sviluppo della patologia aterosclerotica nel diabete. Nella parete vascolare gli
AGEs, legandosi al collagene, alterano la struttura della matrice extracellulare e legandosi alle lipoproteine plasmatiche innescano reazioni ossidative. L’interazione degli AGEs
con le cellule endoteliali produce un aumento della permeabilità vascolare, dell’attività
procoagulante, generazione di stress ossidativo e induzione di molecole d’adesione leucocitaria. L’interazione con i macrofagi induce la secrezione di citochine e fattori di crescita. Poiché le fasi iniziali dell’aterosclerosi coinvolgono alterazioni della parete vasale che
danno inizio ad un processo di tipo infiammatorio-proliferativo, una maggiore comprensione dei meccanismi biochimici attraverso cui gli AGEs contribuiscono a questo processo è assai rilevante al fine di sviluppare strategie preventive e terapeutiche per l’aterosclerosi nel diabete.
Parole chiave. AGEs, aterosclerosi, diabete, infiammazione, prodotti di glicosilazione
avanzata.
Summary. Advanced glycation endproducts and vascular inflammation: implications for
accelerated atherosclerosis in diabetes
The formation of advanced glycation endproducts (AGEs) is an important biochemical
abnormality accompanying diabetes mellitus and, likely, inflammation in general. Here
we summarize and discuss recent studies indicating that the effects of AGEs on vessel wall
homeostasis may account for the rapidly progressive atherosclerosis associated with diabetes. Driven by hyperglycemia and oxidant stress, AGEs form to a greatly accelerated degree in diabetes. Within the vessel wall, collagen-linked AGEs may “trap” plasma proteins,
quench nitric oxide activity and interact with specific receptors to modulate a large number of cellular properties. On plasma low density lipoproteins (LDL), AGEs initiate oxidative reactions that promote the formation of oxidized LDL. The interaction of AGEs
with endothelial, as well as with other cells accumulating within the atherosclerotic
plaque, such as mononuclear phagocytes and smooth muscle cells, provides a mechanism
to augment vascular dysfunction. Specifically, the interaction of AGEs with vessel wall
component increases vascular permeability, the expression of procoagulant activity and
the generation of reactive oxygen species, resulting in increased endothelial expression of
endothelial leukocyte adhesion molecules. AGEs potently modulate initiating steps in
atherogenesis involving blood-vessel wall interactions, triggering an inflammatory-proliferative process and, furthermore, critically contribute to propagation of inflammation
and vascular perturbation in established disease. Thus, a better understanding of the biochemical mechanisms by which AGEs contribute to such processes in the vessel wall could
be relevant to devise preventive and therapeutic strategies for diabetic atherosclerosis.
Key words. AGEs, atherosclerosis, diabetes, inflammation, products of advanced glycation.
Introduzione
La patologia vascolare nel diabete mellito costituisce oggi la più importante complicanza di questa
1
malattia 1,2. Le microangiopatie (alterazioni a livello delle arteriole) e le macroangiopatie (alterazioni
a livello delle grandi arterie) costituiscono le cause
principali di morbilità e mortalità di questa malat-
Istituto di Fisiologia Clinica, CNR, Pisa; 2 Cattedra di Cardiologia, Università degli Studi G. d’Annunzio, Chieti.
Pervenuto il 10 marzo 2003.
68
Recenti Progressi in Medicina, 95, 2, 2004
tia. Nel Nord America l’aterosclerosi è causa di
morte dell’80% dei pazienti diabetici, a fronte di
meno della metà nella popolazione generale 3. Per
questo motivo, uno degli scopi principali della terapia nel diabete è la prevenzione e il trattamento
delle malattie vascolari. L’esposizione cronica ad
elevate concentrazioni di glucosio nel sangue rappresenta la causa scatenante primaria delle alterazioni patologiche del sistema vascolare 4,5.
L’esistenza di una relazione causale tra iperglicemia cronica e malattia diabetica microvascolare,
sostenuta da molti studi clinici e animali 6, è stata
definitivamente stabilita da due studi clinici multicentrici, prospettici del Diabetes Control and
Complications Trial 4,7. Inoltre molti dati in letteratura riportano una correlazione tra iperglicemia
cronica e malattia macrovascolare in pazienti con
diabete mellito di tipo 2 8-10. L’esposizione prolungata all’iperglicemia rappresenta dunque il fattore principale associato all’insorgenza delle malattie vascolari specifiche del diabete, sebbene l’associazione tra alterato metabolismo del glucosio e
patologia arteriosa è resa più complessa dalla presenza contemporanea di altri fattori di rischio, come l’ipertensione, le dislipidemie e fattori genetici
predisponenti al danno tessutale.
Per spiegare l’associazione tra iperglicemia e
complicanze vascolari nel diabete, il più importante meccanismo proposto è la formazione e l’accumulo irreversibile di prodotti di glicosilazione (o
glicazione) non enzimatica di proteine e lipidi, attraverso cui si formano addotti intermedi e avanzati, questi ultimi chiamati collettivamente Advanced Glycation Endproducts (AGEs). Questa
rassegna prenderà in considerazione i meccanismi
attraverso cui gli AGEs, presenti in elevate quantità nello spazio extracellulare ed in prossimità
delle cellule della parete vasale, contribuiscono allo sviluppo della patologia aterosclerotica associata al diabete.
La patogenesi delle fasi estremamente iniziali
dell’aterosclerosi si caratterizza per un’alterazione
delle proprietà adesive dell’endotelio nei confronti
dei leucociti circolanti (prevalentemente monociti,
ma anche linfociti T) 11-14. La base biochimica di
una tale alterazione è la comparsa di specifiche
proteine adesive sulla superficie della cellula endoteliale 12,14,15. I monociti vi si attaccano e migrano nell’intima, sotto l’influenza di fattori chemo-attrattanti e regolatori rilasciati dall’endotelio alterato, dai monociti adesi e probabilmente dalle cellule muscolari lisce sottostanti. Nell’intima, il
monocita/macrofago diventa capace di internalizzare lipidi e si trasforma in cellula schiumosa
(foam cell), che è in grado di produrre citochine,
fattori di crescita ed altre molecole regolatorie responsabili dell’amplificarsi dei processi infiammatori e proliferativi, agendo sia sul sovrastante monostrato endoteliale sia sulle sottostanti cellule
muscolari lisce. Questi eventi concorrono anche alla formazione della placca ateromasica avanzata,
caratterizzata da un cappuccio fibroso che ricopre
cellule muscolari lisce, macrofagi, componenti della matrice, lipidi intra- ed extra-cellulari presenti
nell’intima. In questo contesto gli AGEs possono
promuovere il processo aterosclerotico ossidando
le lipoproteine a bassa densità (low-density lipoproteins, LDL) e causando modificazioni nel collagene dell’endotelio vascolare 16-21.
Il principale contributo degli AGEs all’aterogenesi emerge tuttavia da importanti studi che hanno portato all’identificazione e all’isolamento di un
recettore per gli AGEs sulla superficie cellulare,
chiamato “RAGE” (receptor for AGEs), che funziona come molecola capace di transdurre il segnale
all’interno della cellula 22. Il RAGE è localizzato
sulla superficie di molti tipi cellulari, ma è particolarmente abbondante sulle cellule endoteliali di pazienti diabetici 23. Il RAGE non lega solo gli AGEs,
ma anche altre molecole infiammatorie, come le
S100/calgranuline, identificate in alcune lesioni
della parete vasale 24-26. La presenza contemporanea di AGEs, S100/calgranuline e RAGE a livello
delle lesioni tessutali determina un’attivazione cellulare cronica e l’induzione di molte vie di transduzione del segnale, fra cui l’attivazione del fattore di
trascrizione Nuclear Factor(NF)-κB che regola l’espressione di molecole infiammatorie 27-32.
Biochimica della formazione degli AGEs
La glicosilazione non enzimatica avviene attraverso il
legame non covalente di gruppi aldeidici o chetonici degli
zuccheri ai gruppi aminici liberi delle proteine, con formazione di addotti instabili, chiamati basi di Schiff (figura 1).
Durante stati prolungati di iperglicemia, come nel diabe-
Figura 1. Possibili vie di formazione degli AGEs.
La prima reazione è una condensazione tra il gruppo aldeico di una molecola di glucosio con un qualsiasi aminogruppo libero delle proteine. Da questa interazione si
crea una base di Schiff che, spontaneamente, si riarrangia in un prodotto di Amadori. Successivamente subentrano trasformazioni più lente (non mostrate), che sono
progressivamente meno reversibili e che conducono agli
AGEs. Dall’auto-ossidazione del glucosio, o dalla stessa
base di Schiff o prodotto di Amadori, si possono formare
composti dicarbonilici altamente reattivi, che a loro volta reagiscono con lisine o arginine, formando addotti
AGEs come imidazolone, N-ε-carbossi-metil-lisina
(CML), N-ε-carbossi-etil-lisina (CEL), gliossal-lisina dimero (GOLD) e metil-gliossal-lisina dimero (MOLD).
G. Basta, S. Del Turco, R. De Caterina: Prodotti di glicosilazione avanzata ed aterosclerosi nel diabete
te, questi prodotti di glicosilazione primaria rappresentano le basi per ulteriori riarrangiamenti molecolari, che
portano alla formazione degli AGEs 33,34. Tali trasformazioni possono avvenire a livello dei fosfolipidi, dei nucleotidi e delle proteine, preferibilmente su quelle molecole
che hanno un basso grado di ricambio fisiologico. La formazione della specie A1c dell’emoglobina (HbA1c) è il miglior esempio studiato di questo processo di glicosilazione:
negli eritrociti l’emoglobina glicosilata rappresenta lo
0,42% dell’emoglobina circolante totale nei soggetti normali e fino allo 0,75% e oltre nei pazienti diabetici 35-37.
Il glucosio è il carboidrato più abbondante nel plasma, e quindi più facilmente di altri zuccheri può attaccarsi ai gruppi aminici delle proteine plasmatiche. Dopo
giorni, le basi di Schiff possono formare composti più stabili chiamati prodotti di Amadori 33 (figura 1, alla pagina
di fronte). Per esempio, la reazione del glucosio con i
gruppi aminici delle proteine forma il prodotto di Amadori 1-amino-1deossi-2-chetoso: il gruppo carbonilico libero è responsabile delle conseguenze biologiche della glicosilazione. Inoltre, sia le basi di Schiff che i prodotti di
Amadori possono essere degradati in una varietà di altri
composti carbonilici altamente reattivi, come il 3-deossiglucosone, che a sua volta può reagire con altri gruppi
aminici, formando prodotti di glicosilazione intermedi.
Recentemente è stato proposto che gli intermedi che formano gli AGEs sono il 3-deossi-glucosone, il gliossale e il
metil-gliossale 38 (figura 1). Il gliossale e il metil-gliossale possono formarsi dall’auto-ossidazione del glucosio e
dall’ossidazione dei lipidi glicosilati 39,40. Affinché si possano formare gli AGEs sono necessarie trasformazioni
più avanzate che durano settimane o mesi, e che implicano reazioni di deidratazione, condensazione, frammentazione, ossidazione e ciclizzazione 34. Le prime specie chimiche caratterizzate come AGEs per il colore giallo-bruno, o per le proprietà di fluorescenza, o per le capacità di formare legami trasversi (cross-links) con le
proteine 41,42, erano: 4-furanil-2-furoil-1H-imidazolo
(FFI), 1-alchil-2-formil-3,4-diglucosil-pirrolo (AFGP), pirralina, pentosidina e N-e-carbossimetil-lisina (CML) 43-46
(figura 2). Questi ultimi due composti, sono quelli caratterizzati meglio dal punto di vista chimico e correlano
con la severità delle complicanze diabetiche 21,44,47-51.
69
Recentemente è stata caratterizzata una nuova frazione
significativa di AGEs con effetti rilevanti non solo sulla
funzione e sulla struttura delle proteine, ma anche come
fonte di mediatori di risposte biologiche. Questi composti
comprendono: 1) l’addotto imidazolone, formato dalla
reazione del 3-deossi-glucosone con i residui di arginina
delle proteine 52,53; 2) N-e-carbossi-etil-lisina (CEL), un
analogo della CML formato dalla reazione del metil-gliossale con la lisina 54; 3) il gliossal-lisina dimero (glyoxal-lysine dimer, GOLD) e il 4) il metil-gliossal-lisina dimero
(methyl-glyoxal-lysine dimer, MOLD), che sono composti
imidazolici formati dalla reazione del gliossale e del metil-gliossale con i residui di lisina delle proteine 55,56 (figura 2). Se in vivo sono presenti composti intermedi come gliossale, metil-gliossale o 3-deossi-glucosone, immancabilmente sono presenti anche gli AGEs, in grado di
perturbare l’integrità funzionale dei tessuti 52.
Meccanismi molecolari attraverso cui
gli AGEs promuovono l’aterosclerosi
L’analisi immunoistochimica di lesioni aterosclerotiche umane con anticorpi monoclonali anti-AGEs
ha evidenziato la presenza diffusa degli AGEs sia
nello spazio extracellulare sia all’interno di macrofagi e cellule muscolari lisce. La concentrazione tessutale degli AGEs correla con la severità delle lesioni
aterosclerotiche e con l’accumulo di proteine plasmatiche, lipoproteine e lipidi nella parete vascolare 57-59. Elevati livelli di AGEs e CML sono stati trovati nei pazienti diabetici con malattia coronarica 59.
Per la loro distribuzione ubiquitaria, gli AGEs
possono avere un ruolo sia diretto che indiretto nella formazione della placca aterosclerotica. Essi possono alterare l’integrità e la funzione della parete
vasale, modificandone le proprietà meccaniche attraverso legami che si stabiliscono tra gli AGEs e le
macromolecole della matrice extracellulare del vaso,
e promuovere l’intrappolamento di molecole come
immunoglobuline e apolipoproteine, le quali possono andare incontro a processi di glicosilazione 16,51,60.
Tabella 1. - Effetti degli AGEs sull’aterogenesi, indipendenti dal legame recettoriale.
Alterazioni della matrice extracellulare
Formazione di legami trasversi tra le fibre di collagene
e resistenza alle collagenasi
Aumentata sintesi delle sue componenti
e restringimento del lume del vaso
Minore auto-assemblaggio polimerico della laminina
Inattivazione dell’ossido nitrico
Intrappolamento di LDL e di immunoglobuline
nell’intima
Figura 2. Struttura chimica di alcuni prodotti di glicosilazione avanzata.
FFI: furanil-2-furoil-1H-imidazolo; AFGP: 1-alchil-2-formil-3,4-diglucosil-pirrolo; Pentosidina; Pirralina; CML:
N-ε-carbossimetil-lisina; CEL: N-ε-carbossietil-lisina;
Imidazolone; GOLD: gliossal-lisina dimero; MOLD: metil-gliossal-lisina dimero.
Modificazioni delle lipoproteine
Aumentata suscettibilità all’ossidazione
Ridotto riconoscimento da parte del recettore LDL
Aumentata internalizzazione da parte dei recettori
scavenger dei macrofagi
Alterazioni della coagulazione e della fibrinolisi
Ridotta attività biologica dell’antitrombina III
Ridotta suscettibilità della fibrina alla degradazione
Aumento dell’aggregazione piastrinica
Ridotta fluidità della membrana piastrinica
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Recenti Progressi in Medicina, 95, 2, 2004
Tabella 2. - Effetti degli AGEs sull’aterogenesi dipendenti dal legame recettoriale.
Monocita-macrofago
Induzione di PDGF, IGF-1 e citochine proinfiammatorie come IL-1β e TNF-α
Chemiotassi da parte delle forme solubili di AGEs
Apoptassi da parte di AGEs immobilizzati
Maggiore internalizzazione di lipoproteine modificate
dagli AGEs
Cellule muscolari lisce
Aumento dell’attività proliferativa
Aumento della produzione di fibronectina
Cellule endoteliali
Aumentata permeabilità
Induzione del fattore tessutale e diminuzione dell’attività della trombomodulina
Diminuizione dell’espressione di t-PA ed aumento dell’espressione del PAI-1
Aumentata attività procoagulante
Induzione di endotelina-1 ed aumento della vasocostrizione
Aumento dello stress ossidativo intracellulare
Aumento di espressione di molecole adesive
termina una minore suscettibilità della matrice
alla degradazione fisiologica da parte di proteasi, interferendo con il normale ricambio delle
componenti della membrana basale. L’interferenza si manifesta perché il normale sviluppo ed
il mantenimento della struttura della membrana
basale avvengono attraverso un processo di “autoassemblaggio” che coinvolge interazioni sitospecifiche tra molecole diverse quali collagene di
tipo IV, laminina, proteoglicani, eparan-solfato,
entactina 73-75.
La formazione degli AGEs altera le proprietà
associative delle componenti della membrana basale, riducendone l’abilità a interagire per formare un ordinato complesso polimerico. Studi eseguiti mediante diffrazione ai raggi X del collagene
di tipo I modificato dagli AGEs hanno dimostrato
che questi ultimi causano un aumento degli spazi
intermolecolari 76. L’alterazione delle proprietà
associative delle componenti della membrana basale contribuisce all’ispessimento della parete vasale, alla distorsione della struttura tridimensionale della matrice e all’aumento della sua porosità 70.
EFFETTI DEGLI AGES SUI LIPIDI
Il danno causato dagli AGEs sulle cellule è mediato dal legame con recettori di superficie presenti su macrofagi, cellule endoteliali, cellule muscolari lisce (SMC = Smooth Muscle Cells), renali
e neuronali 61-65. Distinguiamo due meccanismi generali attraverso cui gli AGEs possono favorire ed
accelerare il processo aterosclerotico: un meccanismo indipendente ed un altro dipendente dal legame con il recettore (tabelle 1 e 2).
Effetti degli AGEs sull’aterogenesi
non dipendenti dal legame recettoriale
EFFETTI DEGLI AGES SULLE PROTEINE DELLA MATRICE
DELLA PARETE VASCOLARE
Diversi studi hanno dimostrato che la formazione di legami trasversi degli addotti AGEs sulle componenti della matrice extracellulare, in
particolare sul collagene, può indurre l’intrappolamento di proteine plasmatiche 16,34,66,67. Si suppone perciò che la modificazione mediata dagli
AGEs di componenti della matrice possa costituire una trappola di superficie per molte macromolecole, tra cui lipoproteine, immunoglobuline, fibrina, albumina, tutte effettivamente ritrovate in lesioni precoci nei vasi di soggetti diabetici 68 (figura 3). In seguito all’accumulo di
proteine plasmatiche mediato dagli AGEs, all’interno della parete vascolare si ha un ispessimento della matrice con conseguente contributo
al restringimento del lume dell’arteria 69. La formazione di legami trasversi nelle componenti
della matrice è anche responsabile di altre alterazioni della parete vascolare, quali la ridotta
elasticità, l’aumento di rigidità e di permeabilità 70-72. La formazione di legami trasversi de-
Le modificazioni ossidative dei lipidi in vivo
hanno un ruolo centrale nell’aterogenesi, e l’ossidazione dei lipidi nelle lipoproteine plasmatiche e
nelle membrane cellulari è associata allo sviluppo di malattie vascolari 77. Per esempio, l’ossidazione della componente lipidica delle LDL conduce alla perdita del riconoscimento di queste molecole modificate da parte dei recettori per le LDL
dei macrofagi ed all’internalizzazione preferenziale delle LDL ossidate da parte dei cosiddetti
“recettori spazzini” (scavenger receptors) 78,79. In
seguito all’aumentata endocitosi delle LDL ossidate, i macrofagi si trasformano in cellule schiumose, ricche di vacuoli lipidici, le quali caratterizzano le lesioni precoci dell’aterosclerosi. Data
l’importanza delle modificazioni lipidiche nelle
complicanze diabetiche e nell’aterogenesi, l’interesse degli studiosi si è esteso anche alla glicosilazione dei lipidi ed allo studio dell’ossidazione lipidica mediata dagli AGEs. In vitro l’ossidazione
dei lipidi, mediata dal glucosio, avviene quando
essi contengono amine libere, come per esempio
la fosfatidil-etanolamina e la fosfatidil-serina. Al
contrario, i lipidi che non hanno amine libere, come la fosfatidil-colina, non sono capaci di reagire
col glucosio, e non sono quindi atti a formare prodotti di ossidazione 41. È emerso che, dall’incubazione delle LDL con il glucosio, la formazione degli AGEs avviene sia sui lipidi che sulla componente apoproteica. Questa evidenza è stata confermata da studi su campioni di LDL di soggetti
diabetici, che rivelano livelli di AGEs significativamente più alti sia sull’apoproteina-B (apo-B)
che sui lipidi, e che correlano con i livelli di LDL
ossidate 41. Data l’interazione tra glicosilazione e
ossidazione, questo processo è chiamato “glicossidazione”.
G. Basta, S. Del Turco, R. De Caterina: Prodotti di glicosilazione avanzata ed aterosclerosi nel diabete
Fra gli AGEs, gli addotti della CML e della CEL,
che originariamente sono stati descritti come prodotti derivanti dalla degradazione ossidativa di
una base di Schiff o di un prodotto di Amadori, in
realtà si possono formare sulle proteine anche in
seguito all’ossidazione degli acidi grassi poli-insaturi 80. Ciò è possibile in quanto esistono degli intermedi, come gliossale, glico-aldeidi, idrossi-aldeidi o altri gruppi dicarbonilici, che si possono formare sia dall’ossidazione dei carboidrati che dall’ossidazione degli acidi grassi poli-insaturi 81,82.
Questi intermedi comuni, come è stato menzionato
prima, sono altamente reattivi con i gruppi amini-
71
ci liberi di lisine o arginine delle proteine (come l’apo-B delle LDL) e provocano la formazione di composti AGEs come CML, CL, Gold e Mold 54-56.
La formazione di complessi AGE-apoB, che avviene principalmente sui residui lisinici posti all’interno del dominio di legame specifico per il recettore
delle LDL, è tale da determinare un’inibizione del legame delle LDL con il loro recettore, diminuendone
la clearance rispetto alle LDL native 83,84. Molti studi hanno dimostrato che nei fibroblasti umani in coltura la degradazione delle LDL glicosilate è compromessa rispetto alle LDL non modificate, e tale alterazione è proporzionale al grado di glicosilazione 83.
Figura 3. Rappresentazione schematica del possibile ruolo degli AGEs negli eventi patogenetici rilevanti dell’aterosclerosi nel diabete.
(1) Il glucosio circolante, penetrato nell’intima, promuove la formazione di AGEs sul collagene della matrice extracellulare. Questi, a loro volta, creano nuovi legami intermolecolari (legami trasversi), che irrigidiscono la parete vascolare e ne aumentano la permeabilità. (2) Di conseguenza, nell’intima, si ha un maggior afflusso di macromolecole come
lipoproteine a bassa densità (low-density lipoproteins, LDL) o di cellule circolanti e di monociti. Sempre nell’intima, le
LDL, già ossidate da un processo di glicosilazione (3), vengono internalizzate dai macrofagi che si trasformano in cellule schiumose (4). Queste ultime liberano citochine, fattori di crescita ed altre molecole regolatorie responsabili dell’amplificazione dei processi infiammatori e proliferativi, agendo sia sul sovrastante monostrato endoteliale sia sulle
sottostanti cellule muscolari lisce (SMC). (5) Gli AGEs che si formano in circolo interagiscono con le cellule endoteliali
attraverso il RAGE (receptor for AGEs) (6), attivando l’espressione di molecole di adesione (Vascular Cell Adhesion Molecule-1 = VCAM-1; Intercellular Adhesion Molecule-1 = ICAM-1; E-selettina), che favorisce l’accumulo dei monociti
nell’intima e l’espressione del fattore tessutale. Quest’ultimo meccanismo promuove la coagulazione. L’interazione degli AGEs con i monociti induce un fenotipo attivato, caratterizzato dall’induzione di citochine proinfiammatorie come
IL-1β e TNF-α (7) e promuove la migrazione cellulare (chemiotassi) (8). (9) L’interazione degli AGEs con il linfocita T
fa aumentare la sintesi e la liberazione di interferone-γ, che rappresenta un importante fattore attivante i macrofagi.
72
Recenti Progressi in Medicina, 95, 2, 2004
Contrariamente ai fibroblasti, i macrofagi riconoscono e incorporano le LDL glicosilate, grazie alla presenza di recettori scavenger non specifici, presenti sulla superficie cellulare 85. Nell’intima, il riconoscimento delle LDL glicosilate da parte dei suddetti recettori macrofagici può indurre l’accumulo
intracellulare di esteri del colesterolo favorendone
la trasformazione in cellule schiumose, promovendo così il processo aterosclerotico 85,86 (figura 3).
EFFETTI DEGLI AGES SULLE COMPONENTI
DEL SISTEMA EMOSTATICO: ALTERAZIONI DI PROTEINE
SOLUBILI IMPLICATE NELLA COAGULAZIONE
E NELLA FIBRINOLISI
Anomalie nel meccanismo della coagulazione
avvengono nella malattia diabetica, con un evidente stato di tendenza alla trombosi 87. Le anormalità osservate coinvolgono tutti gli stadi della
coagulazione, interessando sia la formazione che
l’inibizione della formazione di fibrina, la fibrinolisi, la funzione piastrinica e le funzioni emostatiche dell’endotelio. L’ipotesi che l’iperglicemia possa costituire un fattore chiave dell’ipercoagulabilità del diabetico ed indurre quei cambiamenti che
promuovono la trombosi, è suggestiva e suffragata
da diverse evidenze sperimentali. La glicosilazione
non enzimatica riduce la suscettibilità della fibrina alla degradazione da parte di specifici enzimi fibrinolitici come la plasmina 66. Nei pazienti diabetici, inoltre, vi è una diretta correlazione tra l’iperglicemia e l’aumento del fibrinopeptide A (marcatore dell’attivazione della trombina) 88,89. Infine,
nei pazienti diabetici l’antitrombina III (AT-III),
un inibitore della coagulazione, presenta una minore attività biologica; l’alterazione dell’attività di
questa molecola sembra essere esercitata direttamente dal glucosio, che – occupando i residui lisinici che legano l’AT-III al suo naturale cofattore,
l’eparina – rende la molecola meno attiva 90. Dato
che i processi di glicosilazione sono probabilmente
legati alla produzione di radicali liberi, questi potrebbero indurre una rapida inattivazione dell’ATIII; è stato infatti dimostrato che lo stress ossidativo è capace di ridurre l’attività dell’AT-III 91. L’iperglicemia causa anche una diminuzione dell’attività biologica e della concentrazione della
proteina C, un altro inibitore fisiologico della coagulazione 92.
Da altri studi è emerso che l’aumento della glicosilazione riduce la fluidità della membrana piastrinica, ma ciò non sembra correlare con la sensibilità delle piastrine agli agenti aggreganti 96. Dal
momento che la glicosilazione avviene lentamente
ed il ricambio delle piastrine è piuttosto rapido,
specialmente nel diabete, l’emivita delle piastrine
potrebbe essere insufficiente alla produzione di
cambiamenti drammatici per la funzione piastrinica. È stato però dimostrato che nella malattia
diabetica accompagnata da ipercolesterolemia si
ha un aumento dell’aggregazione piastrinica e della generazione di trombossano ex vivo 18,94. La formazione di trombossano in vivo può essere condizionata da uno stretto controllo metabolico, ma
non si conoscono i meccanismi responsabili di questi effetti 97. È stato allora ipotizzato che l’interazione delle LDL ossidate con le piastrine può portare ad un aumento del legame delle LDL alle piastrine stesse, svolgendo forse un importante ruolo
nell’aterogenesi del diabete.
Effetti degli AGEs sull’aterogenesi
dipendenti dal legame recettoriale
CAPTAZIONE CELLULARE DEGLI AGES
La presenza sulla superficie cellulare di recettori per gli AGEs media l’endocitosi e la degradazione degli AGEs, influenzando il loro catabolismo.
È stato inizialmente osservato che gli AGEs che si
formano in vivo ed in vitro sono riconosciuti da un
recettore macrofagico differente dal recettore scavenger e da quello coinvolto nella captazione delle
glicoproteine 98,99. Sono state identificate diverse
proteine recettoriali che legano gli AGEs, due proteine di 60 e 90KDa isolate dal fegato di ratto, una
proteina chiamata polipeptide simil-lattoferrina
(lactoferrin-like polypeptide) di 80KDa e un’altra
chiamata galectina-3 (galectin-3) di 32 KDa 100,101.
Il loro ruolo nell’attivazione cellulare mediata dagli AGEs non è stato ancora chiarito. Invece, il receptor for Advanced Glycation Endproducts (RAGE), recettore multi-ligando appartenente alla superfamiglia delle immunoglobuline, sembra essere
principalmente coinvolto nella transduzione del
segnale cellulare piuttosto che nell’endocitosi e nel
turnover degli AGEs 22,102-105.
ALTERAZIONI DELLA FUNZIONE PIASTRINICA
IL RAGE: STRUTTURA, LOCALIZZAZIONE TESSUTALE,
LIGANDI E MECCANISMI DI ATTIVAZIONE
Nel diabete è anche descritto un aumento dell’aggregazione piastrinica ex vivo in risposta ad
agenti aggreganti 93, alterazione che si manifesta
pure attraverso l’aumento dei livelli circolanti di
alcuni indici di attivazione piastrinica in vivo come
la β-tromboglobulina 93 e il fattore piastrinico 4 94.
È stata proposta da molto tempo l’ipotesi che la
glicosilazione non enzimatica delle proteine di membrana delle piastrine possa causare l’ipersensibilità
di queste ultime all’aggregazione, ed è stata riscontrata un’aumentata glicosilazione delle proteine di
membrana delle piastrine nei soggetti diabetici 95,96.
Il RAGE è una proteina di circa 45 KDa isolata
originariamente dall’endotelio di polmone bovino 106. La forma matura del recettore consiste di 403
aminoacidi, un dominio citoplasmatico carbossi-terminale, fortemente carico, un piccolo dominio transmembranario, e una regione extracellulare costituita da un dominio di tipo V, tipico delle immunoglobuline, seguìto da due dominî costanti di tipo C,
stabilizzati da legami disolfuro tra i residui di cisteina 107. I determinanti strutturali nel recettore
che mediano il legame degli AGEs sono situati nel
dominio V situato all’estremità N-terminale.
G. Basta, S. Del Turco, R. De Caterina: Prodotti di glicosilazione avanzata ed aterosclerosi nel diabete
Il RAGE è altamente conservato tra le specie,
ed è espresso in diversi tessuti 107. Metodi di immunoistochimica, ibridazione in situ ed analisi
Northern hanno evidenziato che l’antigene e l’mRNA del RAGE sono presenti nell’endotelio, nelle
cellule muscolari lisce, nei fagociti, nei cardiomiociti e nel tessuto neuronale 108. L’ampia localizzazione del RAGE suggerisce che l’interazione AGERAGE abbia una funzione rilevante nel modulare
sia le proprietà della parete vascolare che le funzioni neuronale e cardiaca, compromesse nel diabete e nell’invecchiamento. L’espressione del RAGE è elevata in diverse patologie come l’aterosclerosi, l’artrite reumatoide e la malattia di Alzheimer 26,102,104,109-111.
Questo ampio ed anche inaspettato quadro d’espressione del RAGE suggerisce che gli AGEs non
sono i soli ligandi del RAGE. Sebbene il blocco del
RAGE prevenga molte perturbazioni cellulari indotte dagli AGEs 27, sono stati identificati altri ligandi
per questo recettore. Il RAGE ha un’alta affinità con
le fibrille a conformazione β-sheet composte da differenti subunità/monomeri, con l’amiloide A, l’amiloide β, il peptide dei prioni o l’amilina 65,112,113. Esistono anche ligandi “naturali” del RAGE: tali, ad
esempio, sono l’anfoterina, una proteina che promuove la crescita neuronale cellulare, oppure
l’S100A12, chiamato anche Extracellular Newly
identified RAGE binding protein (EN-RAGE), un polipeptide della famiglia di citochine pro-infiammatorie S100/calgranuline, che attiva le cellule bersaglio
attraverso il RAGE, il cui legame compete con un altro membro della stessa famiglia, l’S100B 24,63. Queste molecole infiammatorie sono state ritrovate in alcune lesioni infiammatorie, compresa la parete vasale di soggetti diabetici 111. Questa proprietà del RAGE di legare differenti ligandi, con strutture
apparentemente molto diverse fra loro, richiede ulteriori studi e chiarimenti della struttura del sito di
legame del RAGE.
A parte il carattere multi-ligando del RAGE, un
altro aspetto del RAGE è l’insolita sovrapposizione
del ligando e del recettore nei tessuti. Ad esempio,
nei siti delle lesioni vascolari dove c’è un accumulo
di AGEs o S100/calgranulina, c’è anche un’aumentata espressione del recettore a livello delle cellule
endoteliali, delle cellule muscolari lisce e dei macrofagi 25,111,114,115. Questa sovrapposizione tessutale del recettore e dei suoi ligandi determina un aumento della sua espressione, che tende ad amplificare la risposta infiammatoria. Contrariamente ad
altri recettori, come quello per le LDL, la cui
espressione diminuisce in presenza di elevati livelli del ligando, l’interazione RAGE-ligando determina un feed-back positivo che ne aumenta l’espressione. D’altra parte il gene che codifica per il RAGE
è localizzato sul cromosoma 6, fra i geni del complesso d’istocompatibilità maggiore di classe II e
III 61. Inoltre, l’analisi del promotore del RAGE dimostra che sono presenti siti di legame per NF-κB
accanto a elementi responsivi all’interferone-gamma (Interferon-gamma Response Elements, IRE) e
a siti di legame per il Nuclear factor-interleukin 6
(NF-IL-6) 116.
73
Le analogie tra il promotore del RAGE e i promotori delle molecole adesive, e la stessa appartenenza del RAGE alla superfamiglia delle immunoglobuline suggeriscono che il RAGE possa partecipare alla risposta, da parte dell’ospite, alle perturbazioni ambientali, così come fanno le molecole di
adesione cellulare, piuttosto che funzionare soltanto come scavenger di polipeptidi modificati. Per il
momento, il solo modo per diminuire l’espressione
del RAGE è interrompere il ciclo d’interazione dei
ligandi con il RAGE per mezzo di forme solubili del
RAGE (sRAGE) o anticorpi anti-RAGE.
VIE DI TRANSDUZIONE DEL SEGNALE ATTIVATE
DALL’INTERAZIONE DEGLI AGES CON IL RAGE
Nell’apparato vascolare, la conseguenza principale dell’interazione AGE-RAGE è l’induzione di
stress ossidativo, dovuto almeno in parte all’attivazione della NAD(P)H ossidasi 117-119 (figura 4).
Figura 4. Vie di trasduzione del segnale attivate dall’interazione degli AGEs con il RAGE.
La porzione extracellulare del RAGE è formata da un
dominio di tipo V, cui si legano gli AGEs, seguìto da due
regioni di tipo C (C1 e C2); seguono una regione di ancoraggio, che attraversa la membrana ed una regione citoplasmatica corta, ma fortemente carica, che media
l’interazione con le molecole di trasduzione del segnale.
Una forma mutante del RAGE che manca del dominio
citosolico blocca le risposte cellulari dipendenti dal RAGE, pur mantenendo la capacità di legame con i suoi ligandi. L’attivazione del RAGE induce generazione intracellulare di specie reattive dell’ossigeno (Reactive
Oxygen Species, ROS) attraverso l’attivazione di una
NAD(P)H-ossidasi. Le ROS attivano una via Ras-MAPchinasi-dipendente, che a sua volta conduce all’attivazione ed alla traslocazione nucleare di NF-κB.
Una via di perturbazione cellulare RAGE-dipendente include l’attivazione di p21ras, seguìta
dall’attivazione di MAP-chinasi e traslocazione
nucleare del fattore di trascrizione NF-κB, che porta alla trascrizione di geni bersaglio 28,30-32,119. Entro 10 minuti dal legame degli AGEs con il RAGE
aumentano i livelli di GTP legato a p21ras.
74
Recenti Progressi in Medicina, 95, 2, 2004
La deplezione di glutatione endogeno intracellulare con L-butionina-(S,R)-sulfoximina associata
all’interazione AGE-RAGE aumenta l’attivazione
di p21ras, a sostegno di un meccanismo mediato
dallo stress ossidativo. Nelle cellule esposte agli
AGEs, le MAP-chinasi sono bersagli di p21ras; ciascuno di questi eventi è in stretta relazione all’interazione AGE-RAGE, poiché il blocco del recettore con immunoglobuline G anti-RAGE o un eccesso di sRAGE prevengono l’attivazione di NF-κB.
Questo fattore di trascrizione è coinvolto nell’espressione di molti geni infiammatori, tra cui il
Tumor Necrosis Factor(TNF)-α/β, le interleuchine
e le molecole di adesione (Vascular Cell Adhesion
Molecule-1, Intercellular Adhesion Molecule-1,
E-selettina) 27,110,114,120. Un’ulteriore evidenza a sostegno del ruolo del RAGE come molecola di signaling viene da recenti dati in cui l’espressione di
una forma negativa dominante del RAGE (un mutante che manca della coda citosolica) previene
l’attivazione cellulare indotta dagli AGEs 24. L’esistenza del RAGE in tutte le cellule rilevanti nell’aterosclerosi, fra cui i monociti-macrofagi, i linfociti, le cellule muscolari lisce e le cellule endoteliali, indicherebbe l’importanza del RAGE in questa
patologia.
INTERAZIONE DEGLI AGES CON MONOCITI E LINFOCITI T
La presenza del RAGE sulla superficie dei monociti è strettamente legata ai livelli circolanti di AGEs
e al loro ricambio, tanto da far ipotizzare che essa
possa rappresentare un meccanismo di rimozione
degli AGEs e delle proteine senescenti 121. Tuttavia
l’interazione degli AGEs con i monociti induce un fenotipo attivato, caratterizzato dall’induzione di Platelet Derived Growth Factor (PDGF) e di citochine
proinfiammatorie come IL-1β e TNF-α 122-124.
Nei monociti, l’interazione degli AGEs con il
RAGE promuove la migrazione cellulare (chemiotassi); ciò avviene con ligandi solubili per il
RAGE (AGEs preparati in vitro o isolati da soggetti diabetici). Contrariamente agli effetti mediati dagli AGEs solubili, gli AGEs legati alla
membrana basale rallentano la migrazione dei
monociti (apoptassi): sia la chemiotassi che l’apoptassi sono inibite dall’uso di anticorpi antiRAGE o da sRAGE 125,126. In un recente studio in
cui è stato utilizzato l’EN-RAGE come stimolo
chemiotattico, la migrazione dei monociti risultava dipendente dal RAGE 24. D’altro canto è
ragionevole pensare che, una volta raggiunto il
sito tessutale dove sono localizzati gli AGEs immobilizzati (ad esempio nella matrice extracellulare), la migrazione del monocita rallenta, consentendo al monocita di legare gli AGEs e divenire così attivato.
Un sistema inducibile del RAGE è stato ritrovato anche nei linfociti T 127. L’esposizione di linfociti
T ad AGEs dopo pre-stimolazione con fitoemoagglutinina fa aumentare la sintesi e la liberazione di
interferone-γ, che rappresenta il principale fattore
attivante i macrofagi, ma potenzia anche molte delle azioni del TNF sulle cellule endoteliali 127.
In accordo con la scoperta che linfociti attivati
sono presenti nelle lesioni aterosclerotiche, è stato
perciò ipotizzato che negli stati iperglicemici, i linfociti T, attivati dagli AGEs, in cooperazione con i monociti, possano contribuire al danno tessutale 11,128.
INTERAZIONE DEGLI AGES
CON LE CELLULE MUSCOLARI LISCE
Le cellule muscolari lisce incubate con gli AGEs
manifestano un’elevata attività sia proliferativa
che di produzione di fibronectina, con un meccanismo ancora poco conosciuto 42,129. Gli effetti che promuovono la crescita delle SMC, in vivo, sono in parte mediati dalla produzione di citochine, chemochine e fattori di crescita, la cui sintesi è indotta nei
monociti dagli AGEs. Inoltre nelle SMC è stato dimostrato che il Trasforming Growth Factor (TGF)β agisce come fattore intermediario nella produzione di fibronectina indotta dagli AGEs nelle
SMC 129. Questi studi suggeriscono che la stimolazione con gli AGEs delle SMC può contribuire alle
lesioni proliferative, tipiche dei tessuti diabetici.
INTERAZIONE DEGLI AGES CON L’ENDOTELIO VASCOLARE:
ALTERAZIONE DELLA PERMEABILITÀ,
DELLE PROPRIETÀ EMOSTATICHE ED ADESIVE
Data la sua posizione d’interfaccia strategica e
le numerose proprietà funzionali, l’endotelio vascolare è particolarmente importante nella regolazione della permeabilità, nel mantenimento della fluidità del sangue, nella regolazione del tono
vascolare, nella sintesi di ormoni e mediatori vasoattivi. L’ endotelio è esposto sia agli AGEs localizzati sulle proteine plasmatiche o sulle cellule
circolanti (ad esempio, i globuli rossi nei diabetici), sia agli AGEs presenti nella sottostante matrice sottoendoteliale. Il RAGE è stato identificato sulla superficie delle cellule endoteliali, dove
media sia la captazione degli AGEs che la cascata
di trasduzione del segnale cellulare. In seguito all’esposizione agli AGEs, l’endotelio manifesta
un’aumentata permeabilità cellulare alle macromolecole, accompagnata da alterazioni delle componenti citoscheletriche e della morfologia cellulare 130,131. Inoltre gli AGEs alterano anche la funzione anti-emostatica dell’endotelio, come è dimostrato dall’induzione del fattore tessutale e da una
minore attività della trombomodulina 132,133. L’induzione del fattore tessutale e la ridotta attività
della trombomodulina spostano l’equilibrio dinamico endoteliale da uno stato anticoagulante ad
uno procoagulante. La produzione di citochine
(IL-1β, TNF-α) indotta dall’interazione degli
AGEs con i macrofagi può alterare la funzione delle cellule endoteliali, che hanno recettori specifici
per questi mediatori 134,135. Queste citochine inibiscono l’espressione dell’attivatore tessutale del
plasminogeno (Tissue Plasminogen Activator, tPA) e contemporaneamente inducono l’espressione del suo inibitore (Plasminogen activator Inhibitor-1, PAI-1), riducendo così le proprietà fibrinolitiche dell’endotelio 136,137.
G. Basta, S. Del Turco, R. De Caterina: Prodotti di glicosilazione avanzata ed aterosclerosi nel diabete
Il legame degli AGEs al RAGE determina una
riduzione delle difese antiossidanti cellulari (glutatione, vitamina C) 29 e un aumento dello stress
ossidativo cellulare, che induce attivazione di NFκB, il quale a sua volta regola diversi geni, fra cui
fattore tessutale e VCAM-1 27,110,130,133. Anche l’incubazione delle cellule endoteliali con l’EN-RAGE
o L’S100B causa induzione di VCAM-1 attraverso
il RAGE 24.
Mentre gli AGEs circolanti inducono l’espressione di molecole adesive sulla superficie luminale dell’endotelio, e di conseguenza promuovono l’adesione dei monociti circolanti, gli AGEs legati alla matrice extracellulare diminuiscono l’adesione
delle cellule endoteliali alla matrice vascolare, promovendo il distacco e l’esfoliazione endoteliale 138.
ALTERAZIONE DELLA VASODILATAZIONE
ENDOTELIO-DIPENDENTE
Gli AGEs legati alla matrice extracellulare
possono chimicamente interferire con la biodisponibilità dell’ossido nitrico (NO), mediatore radicalico fondamentale nella regolazione del tono vascolare, il quale induce il rilasciamento delle SMC
e inibisce l’adesione monocitaria 139,140. Molti stati patologici, come il diabete, l’aterosclerosi ed alcune forme di ipertensione sono caratterizzati da
un’alterata vasodilatazione endoteliale 141-144. Le
proteine complessate agli AGEs bloccano, in vitro,
l’attività dello NO in maniera concentrazione-dipendente. Studi su modelli animali con diabete
sperimentalmente indotto hanno dimostrato che
la diminuzione della vasodilatazione endoteliale
avviene precocemente, entro due mesi dall’induzione del diabete: presumibilmente, l’inattivazione dell’NO avviene attraverso una reazione tra l’NO e i radicali liberi che si formano durante le
reazioni di glicosilazione avanzata 139. Contemporaneamente-gli AGEs inducono l’espressione endoteliale di un potente vasocostrittore, l’endotelina-1 145. Ulteriori evidenze sul coinvolgimento degli AGEs nella modulazione del tono vascolare derivano da studi in vivo, condotti su ratti e conigli
trattati con AGEs, che manifestano un sensibile
peggioramento della risposta vasodilatatoria 132.
Effetti degli AGEs in modelli animali
La prima evidenza sperimentale di effetti patologici diretti degli AGEs è stata ottenuta in modelli animali normoglicemici trattati con AGEs. In seguito a tale trattamento sono stati osservati diversi fenomeni: una deposizione tessutale di AGEs,
aumentata permeabilità, infiltrazione di monociti
nello spazio sotto-endoteliale, e minore sensibilità
agli agenti vasodilatatori 132,146. Conigli non diabetici trattati per molto tempo con concentrazioni fisiologiche di AGEs manifestano un’aumentata deposizione di AGEs, espressione di molecole adesive e di marcatori di stress ossidativo 147.
Come menzionato prima, un aspetto peculiare
delle lesioni patologiche caratterizzate dall’accumulo degli AGEs è la stretta associazione e, anzi,
75
la quasi assoluta co-localizzazione, di epitopi AGEs
con l’aumentata espressione del RAGE. Per esempio, nei vasi diabetici, aree in cui gli AGEs sono abbondanti, si trovano in prossimità di cellule che
esprimono alti livelli di RAGE 62. In modelli di aumentata permeabilità vascolare, associata alla patologia diabetica in modelli animali, sono stati valutati gli effetti di sostanze in grado di bloccare o
di competere con il legame al RAGE 131. Ratti resi
diabetici dalla somministrazione di streptozotocina mostrano un’aumentata permeabilità in molti
organi, soprattutto intestino e fegato, con una reversione alla normalità bloccando il recettore sia
con sRAGE che con anticorpi specifici anti-RAGE.
L’iperpermeabilità vascolare associata al diabete
costituisce un fattore importante di patologia. Un
suo indice, la microalbuminuria, è associata, in pazienti diabetici, all’aumento della morbilità e della mortalità per complicanze vascolari 148,149.
I principali contributi allo studio dello sviluppo
della microvasculopatia diabetica derivano dalla
capacità di verifica di questi concetti in modelli murini di aterosclerosi. Topi omozigoti per la delezione del gene per l’apoproteina E (privi di apo-E), che
sviluppano una patologia aterosclerotica spontanea, se diabetici mostrano una maggiore progressione delle lesioni aterosclerotiche, dopo sei settimane, rispetto ai topi normoglicemici della stessa
età 150. Inoltre, gli animali diabetici sviluppano un
maggior numero di lesioni complicate (con sottile
cappuccio fibroso, abbondante infiltrazione di monociti e scarsità di cellule muscolari lisce) rispetto
agli animali di controllo. La somministrazione di
sRAGE in tali topi diabetici privi di apo-E previene
la formazione dell’aterosclerosi legata al diabete.
Possibili interventi terapeutici
sulla formazione degli AGEs, sull’interazione
degli AGEs con le proteine e con il RAGE
Agenti farmacologici che specificatamente inibiscono la formazione degli AGEs, hanno reso possibile studiare il ruolo degli AGEs nello sviluppo
delle complicanze vascolari in modelli animali. L’aminoguanidina è stata valutata in diversi modelli
animali su differenti complicanze diabetiche 60,151153
. L’aminoguanidina ed altri inibitori degli AGEs
sembrano funzionare come trappole nucleofiliche
per i composti carbonilici intermedi che si formano durante il processo di glicosilazione, piuttosto
che interferire con i prodotti di Amadori 152. Tuttavia è stato recentemente dimostrato, in vitro, che
gli inibitori degli AGEs, alle concentrazioni millimolari utilizzate in molti studi, agiscono soprattutto mediante un’attività chelante o antiossidante piuttosto che attraverso l’inibizione del residuo
carbonilico 154. Sebbene i risultati nei modelli animali siano incoraggianti, il posto di questi inibitori deve essere meglio definito da studi clinici.
Poiché l’aminoguanidina previene la formazione degli AGEs, essa non può, ragionevolmente, essere efficace in pazienti con una lunga storia di
malattia, dove gli AGEs sono già accumulati nei
tessuti. La necessità di rimuovere gli AGEs irre-
76
Recenti Progressi in Medicina, 95, 2, 2004
versibilmente legati dai tessuti connettivi e dalla
matrice ha condotto allo sviluppo di agenti in grado di tagliare i legami tra gli AGEs e le macromolecole del tessuto connettivo e della matrice 155.
Studi animali 156 e studi clinici preliminari 157 hanno evidenziato la capacità di alcuni di questi agenti di ridurre la severità di lesioni patologiche indotte dagli AGEs o l’accumulo di AGEs.
Un altro bersaglio della terapia farmacologica
può essere quello di inibire il perpetuarsi dell’attivazione cellulare che si crea dall’interazione degli
AGEs con il RAGE, in quanto, come ricordato precedentemente, gli AGEs inducono l’espressione del
RAGE così da amplificare uno stato cronico di attivazione cellulare 158. Questo dato suggerisce che
l’interferenza con il circolo vizioso stabilito dall’interazione del RAGE con i suoi ligandi interromperebbe l’attivazione cellulare, e conseguentemente
si potrebbe avere un miglioramento di varie situazioni patologiche croniche. Nondimeno, per stabilire definitivamente il ruolo dei meccanismi dipendenti dal RAGE nella patogenesi di malattie croniche umane sono necessari ulteriori esperimenti su
modelli animali in cui l’espressione del RAGE sia
geneticamente modificata, in modo da far luce sulle potenziali funzioni fisiologiche di questa molecola e dei suoi ligandi. Il fine ultimo, non troppo lontano, è di sviluppare inibitori a basso peso molecolare per il RAGE o per altri recettori degli AGEs.
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13.
14.
Conclusioni
I dati sperimentali sopra menzionati dimostrano che gli AGEs possono alterare l’omeostasi vascolare in modo pro-infiammatorio e pro-aterogeno,
attraverso molteplici distinti meccanismi: alterazioni della permeabilità della matrice extracellulare, liberazione di citochine infiammatorie e fattori
di crescita, alterazioni delle proprietà antitrombotiche dell’endotelio e della capacità della parete vasale di modulare il tono vascolare, aumentata
espressione delle molecole di adesione sulla superficie delle cellule endoteliali. Una conoscenza più
profonda di questi meccanismi fisiopatologici può
permettere lo sviluppo di nuove strategie terapeutiche per limitare i danni vascolari nel diabete ed in
altre condizioni infiammatorie croniche.
Bibliografia
1. Schwartz CJ, Valente AJ, Sprague EA, et al. Pathogenesis of the atherosclerotic lesion. Implications
for diabetes mellitus. Diabetes Care 1992; 15:
1156-67.
2. Stamler J, Vaccaro O, Neaton JD, et al. Diabetes,
other risk factors, and 12-yr cardiovascular mortality for men screened in the Multiple Risk Factor
Intervention Trial. Diabetes Care 1993; 16: 434-44.
3. American Diabetes Association. Consensus Statement: Role of cardiovascular risk factors in prevention and treatment of macrovascular disease in
diabetes. Diabetes Care 1993; 16: 72-8.
4. The Diabetes Control and Complications Trial
Research Group. The effect of intensive treatment of diabetes on the development and progression of long-term complications in insulin-de-
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
pendent diabetes mellitus. N Engl J Med 1993;
329: 977-86.
Laakso K. Hyperglycemia and cardiovascular disease in type 2 diabetes. Diabetes 1999; 48: 937-42.
Nathan D. Relationship between metabolic control
and long term complications of diabetes. In: Kahn
CR, Weir GC, eds. Joslin’s Diabetes Mellitus
Philadelphia: Lea & Febiger 1994: 620-31.
The Diabetes Control and Complications Trial/Epidemiology of Diabetes Interventions and Complications Research Group. Retinopathy and
nephropathy in patients with type-1 diabetes four
years after a trial of intensive therapy. New Engl J
Med 2000; 342: 381-9.
Kuusisto J, Mykkanen L, Pyorala K, et al. NIDDM
and its metabolic control predict heart disease in
elderly subjects. Diabetes 1994; 43: 960-7.
Kuusisto J, Mykkanen L, Pyorala K, et al. Non-insulin-dependent diabetes and its metabolic control
are important predictors of stroke in elderly subjects. Stroke 1994; 25: 1157-64.
Colwell JA. Multifactorial aspects of the treatment
of the type II diabetic patient. Metabolism 1997;
46: 1-4.
Libby P, Hansson GK. Involvement of the immune
system in human atherogenesis: current knowledge and unanswered questions. Lab Invest 1991;
64: 5-15.
Ross R. The pathogenesis of atherosclerosis: a perspective for the 1990s. Nature 1993; 362: 801-9.
Ross R. Cell biology of atherosclerosis. Annu Rev
Physiol 1995; 57: 791-804.
Gimbrone MA Jr. Vascular endothelium: an integrator of pathophysiologic stimuli in atherosclerosis. Am J Cardiol 1995; 75: 67B-70B.
Gimbrone MA Jr, Kume N, Cybulsky MI. Vascular
endothelial dysfunction and the pathogenesis of
atherosclerosis. Atherosclerosis Reviews 1993; 25.
Brownlee M, Vlassara H, Cerami A. Nonenzymatic
glycosylation products on collagen covalently trap
low density lipoprotein. Diabetes 1985; 34: 938-41.
Vishwanath V, Frank KE, Elmmets CA, et al. Glycation of skin collagen in type I diabetes mellitus.Correlation with long-term complications. Diabetes 1986; 35: 916-21.
Watanabe J, Wohltmann H, Klein R, et al. Enhancement of platelet aggregation by low density
lipoproteins from IDDM patients. Diabetes 1988;
37: 1652-7.
Rosenfield M, Palinski W, Yla-Herttuala S, et al.
Distribution of oxidation specific lipid-protein
adducts and apolipoprotein B in atherosclerotic lesions of varying severity from WHHL rabbits. Atherosclerosis 1990; 10: 336-49.
Baynes J. Role of oxidative stress in development
of complications in diabetes. Diabetes 1991; 40:
405-12.
Dyer DG, Dunn JA, Thorpe SR, et al. Accumulation of Maillard reaction products in skin collagen
in diabetes and aging. J Clin Invest 1993; 91:
2463-9.
Schmidt AM, Hasu M, Popov D, et al. Receptor for
Advanced Glycation End products (AGEs) has a
central role in vessel wall interactions and gene activation in response to circulating AGE-proteins.
Proc Natl Acad Sci USA 1994; 91: 8807-11.
Tanji N, Markowitz GS, Fu C, et al. Expression of
advanced glycation end products and their cellular
receptor RAGE in diabetic nephropathy and nondiabetic renal disease. J Am Soc Nephrol 2000; 11:
1656-66.
G. Basta, S. Del Turco, R. De Caterina: Prodotti di glicosilazione avanzata ed aterosclerosi nel diabete
24. Hofmann MA, Drury S, Fu C, et al. RAGE mediates a novel proinflammatory axis: a central cell
surface receptor for S100/calgranulin polypeptides.
Cell 1999; 97: 889-901.
25. Kislinger T, Tanji N, Wendt T, et al. Receptor for
advanced glycation end products mediates inflammation and enhanced expression of tissue factor in
vasculature of diabetic apolipoprotein E-null mice.
Arterioscler Thromb Vasc Biol 2001; 21: 905-10.
26. Hofmann MA, Drury S, Hudson BI, et al. RAGE
and arthritis: the G82S polymorphism amplifies
the inflammatory response. Genes Immun 2002; 3:
123-35.
27. Schmidt AM, Hori O, Chen JX, et al. Advanced glycation end products interacting with their endothelial receptor induce expression of vascular
cell adhesion molecule-1(VCAM-1) in cultured human endothelial cells and in mice. A potential
mechanism for the accelerated vasculopathy of diabetes. J Clin Invest 1995; 96: 1395-403.
28. Lander H, Tauras J, Ogiste J, et al. Activation of
the receptor for advanced glycation end products
triggers a p21ras-dependent mitogen-activated
protein kinase pathway regulated by oxidant
stress. J Biol Chem 1997; 272: 17810-14.
29. Bierhaus A, Chevion S, Chevion M, et al. Advanced
glycation end product-induced activation of NF-kB
is suppressed by a-lipoic acid in cultured endothelial cells. Diabetes 1997; 46: 1481-90.
30. Simm A, Munch G, Seif F, et al. Advanced glycation
end products stimulate the MAP-kinase pathway
in tubulus cell line LLC-PK1. FEBS Letters 1997;
410: 481-4.
31. Treins C, Giorgetti-Peraldi S, Murdaca J, et al.
Regulation of vascular endothelial growth factor
expression by advanced glycation end products. J
Biol Chem 2001; 276: 43836-41.
32. Guh JY, Huang JS, Chen HC, et al. Advanced glycation end product-induced proliferation in NRK49F cells is dependent on the JAK2/STAT5 pathway and cyclin D1. Am J Kidney Dis 2001; 38:
1096-104.
33. Harding JJ. Nonenzymatic covalent posttranslational modification of proteins in vivo. Adv Protein
Chem 1985; 37: 247-334.
34. Brownlee M, Cerami A, Vlassara H. Advanced glycosylation end-products in tissue and the biochemical basis of diabetic complications. N Engl J Med
1988; 318: 1315-21.
35. Higgins PJ, Bunn HF. Kinetic analysis of the
nonenzymatic glycosylation of hemoglobin. J Biol
Chem 1981; 256: 5204-8.
36. Larsen ML, Hørder M, Mogensen EF. Effect of
long-term monitoring of glycosylated hemoglobin
levels in insulin-dependent diabetes mellitus. N
Engl J Med 1990; 323: 1021-5.
37. Makita Z, Vlassara H, Rayfield E, et al. Hemoglobin-AGE: a circulating marker of advanced glycosylation. Science 1992; 258: 651-3.
38. Takeuchi M, Yanase Y, Matsuura N, et al. Immunological detection of a novel advanced glycation end-product. Mol Med 2001; 7: 783-91.
39. Thornalley PJ, Langborg A, Minhas HS. Formation of glyoxal, methylglyoxal and 3-deoxyglucosone in the glycation of proteins by glucose.
Biochem J 1999; 344: 109-16.
40. Miyata T, Horie K, Ueda Y, et al. Advanced glycation and lipidoxidation of the peritoneal membrane: respective roles of serum and peritoneal fluid reactive carbonyl compounds. Kidney Int 2000;
58: 425-35.
77
41. Bucala R, Makita Z, Koschinsky T, et al. Lipid advanced glycosylation. Pathway for lipid oxidation
in vivo. Proc Natl Acad Sci USA 1993; 90: 6434-8.
42. Vlassara H, Bucala R, Striker L. Pathogenic effect
of advanced glycosylation: biochemical, biologic,
and clinical implications for diabetes and aging.
Lab Invest 1994; 2: 138-51.
43. Pongor S, Ulrich PC, Benesath FA, et al. Aging of
proteins: isolation and identification of a fluorescent chromophore from the reaction of polypeptides
with glucose. Proc Natl Acad Sci USA 1984; 81:
2684-8.
44. Ahmed MU, Thorpe SR, Baynes JW. Identification
of N ε-(carboxymethyl)-lysine as a degradation
product of fructoselysine in glycated protein. J Biol Chem 1986; 261: 4889-94.
45. Hayase F, Nagaraj RH, Miyata S, et al. Aging of
proteins: immunological detection of a glucose-derived pyrrole formed during maillard reaction in
vivo. J Biol Chem 1989; 5: 3758-64.
46. Sell DR, Monnier VM. End-stage renal disease and
diabetes catalyze the formation of a pentose-derived crosslink from aging human collagen. J Clin
Invest 1990; 85: 380-4.
47. Beisswenger P, Moore L, Brinck-Johnsen T, et al.
Increased collagen-linked pentosidine levels and
AGEs in early diabetic nephropathy. J Clin Invest
1993; 92: 212-7.
48. Reddy S, Bichler J, Wells-Knecht K, et al. Carboxymethyllysine is a dominant AGE antigen in
tissue proteins 1995; 34: 10872-8.
49. Ikeda K, Higashi T, Sano H, et al. Carboxymethyllysine protein adduct is a major immunological epitope
in proteins modified with AGEs of the Maillard reaction. Biochemistry 1996; 35: 8075-83.
50. Schleicher E, Wagner E, Nerlich A. Increased accumulation of glycoxidation product carboxymethyllysine in human tissues in diabetes and
aging. J Clin Invest 1997; 99: 457-68.
51. Sakata N, Imanaga Y, Meng J, et al. Immunohistochemical localization of different epitopes of advanced glycation end products in human atherosclerotic lesions. Atherosclerosis 1998; 141: 61-75.
52. Wells-Knecht KJ, Brinkmann E, Wells-Knecht MC,
et al. New biomarkers of Maillard reaction damage
to proteins. Nephrol Dial Transplant 1996; 11: 41-7.
53. Niwa T, Katsuzaki T, Miyazaki S, et al. Immunohistochemical detection of imidazolone, a novel advanced glycation end product, in kidneys and aortas of diabetic patients. J Clin Invest 1997; 99:
1272-80.
54. Ahmed MU, Brinkmann Frye E, Degenhardt TP, et
al. N-epsilon-(carboxyethyl)lysine, a product of the
chemical modification of proteins by methylglyoxal, increases with age in human lens proteins.
Biochem J 1997; 324: 565-70.
55. Degenhardt TP, Thorpe SR, Baynes JW. Chemical
modification of proteins by methylglyoxal. Cell Mol
Biol (Noisy-le-grand) 1998; 44: 1139-45.
56. Odani H, Shinzato T, Usami J, et al. Imidazolium
crosslinks derived from reaction of lysine with glyoxal and methylglyoxal are increased in serum proteins
of uremic patients: evidence for increased oxidative
stress in uremia. FEBS Lett 1998; 427: 381-5.
57. Monnier VM, Vishwanath V, Frank KE, et al. Relation between complications of type 1 diabetes
mellitus and collagen-linked fluorescence. N Engl
J Med 1986; 314: 403-8.
58. Sims TJ, Rasmussen LM, Oxlund H, et al. The role
of glycation cross-links in diabetic vascular stiffening. Diabetologia 1996; 39: 946-51.
78
Recenti Progressi in Medicina, 95, 2, 2004
59. Kilhovd BK, Berg TJ, Birkeland KI, et al. Serum
levels of advanced glycation end products are increased in patients with type 2 diabetes and coronary heart disease. Diabetes Care 1999; 22: 1543-8.
60. Brownlee M. Advanced glycosylation in diabetes
and aging. Annu Rev Med 1995; 46: 223-34.
61. Sugaya K, Fukagawa T, Matsumoto KI, et al.
Three genes in the human MHC class III region
near the junction with class II: gene for RAGE,
PBX2 homeobox gene and a notch homolog, human
counterpart of mouse mammary tumor gene int-2.
Genomics 1994; 23: 408-19.
62. Ritthaler U, Roth H, Bierhaus A, et al. Expression
of RAGE in peripheral occlusive vascular disease.
Am J Pathol 1995; 146: 688-94.
63. Hori O, Brett J, Nagashima M, et al. RAGE is a cellular binding site for amphoterin: mediation of
neurite outgrowth and co-expression of RAGE and
amphoterin in the developing nervous system. J
Biol Chem 1995; 270: 25752-61.
64. Miyata T, Hori O, Zhang J, et al. The receptor for
advanced glycation end products (RAGE) is a central mediator of the interaction of AGE-beta2microglobulin with human mononuclear phagocytes
via an oxidant-sensitive pathway. Implications for
the pathogenesis of dialysis-related amyloidosis. J
Clin Invest 1996; 98: 1088-94.
65. Yan SD, Chen X, Fu J, et al. RAGE and amyloid-β
peptide neurotoxicity in Alzheimer’s disease. Nature 1996; 382: 685-91.
66. Brownlee M, Pongor S, Cerami A. Covalent attachment of soluble proteins by nonenzymatically glycosylated collagen: role in the in situ formation of
immune complexes. J Exp Med 1983; 158: 173944.
67. Brownlee M, Vlassara H, Cerami A, eds. The
pathogenetic role of nonenzymatic glycosylation in
diabetic complications. London: Churchill Livingstone 1987.
68. Brown MS, Goldstein JL. Lipoprotein metabolism
in the macrophage: implications for cholesterol deposition in atherosclerosis. Annu Rev Biochem
1983; 52: 223-61.
69. Dybdahl H, Ledet TS. Diabetic macroangiopathy.
Quantitative histopathological studies of the extramural coronary arteries from type 2 (non-insulin-dependent) diabetic patients. Diabetologia
1987; 30: 882-6.
70. Iberg N, Fluckiger R. Non-enzymatic glycosylation
of albumin in vivo. J Biol Chem 1986; 261: 13542-5.
71. Chappey O, Dosquet C, Wautier MP, et al. Advanced glycation end products, oxidant stress and
vascular lesions. Eur J Clin Invest 1997; 27: 97108.
72. Bailey AJ, Paul RG, Knott L. Mechanisms of maturation and ageing of collagen. Mech Ageing Dev
1998; 106: 1-56.
73. Charonis AS, Reger LA, Dege JE, et al. Laminin alterations after in vitro nonenzymatic glycosylation.
Diabetes 1988; 39: 807-14.
74. Tsilbary EC, Charonis AS, Reger LA, et al. The effect of nonenzymatic glycosylation on the binding
of the main noncollagenous NC1 domain to type IV
collagen. J Biol Chem 1990; 263: 4302-8.
75. Cochrane SM, Robinson GB. In vitro glycation of a
glomerular basement membrane alters its permeability: a possible mechanism in diabetic complications. FEBS Lett 1995; 375: 41-4.
76. Yurchenco PD, Tsilibary EC, Charonis AS. Models
for the self-assembly of basement membrane. J
Histochem Cytochem 1986; 34: 93-102.
77. Witztum JL. The oxidation hypothesis of atherosclerosis. Lancet 1994; 334: 793-5.
78. Goldstein J L, Ho YK, Basu SK, et al. Binding site
on macrophages that mediates uptake and degradation of acetylated low density lipoprotein, producing massive cholesterol deposition. Proc Natl
Acad Sci USA 1979; 77: 333-7.
79. Sparrow CP, Parthasarathy S, Steinberg DJ. A
macrophage receptor that recognized oxidized
low density lipoprotein but not acetylated low
density lipoprotein. J Biol Chem 1989; 264: 2599604.
80. Fu MX, Requena JR, Jenkins AJ, et al. The advanced glycation end product, Nepsilon-(carboxymethyl)lysine, is a product of both lipid peroxidation and glycoxidation reactions. J Biol Chem
1996; 271: 9982-6.
81. Loidl-Stahlhofen A, Spiteller G. Alpha-Hydroxyaldehydes, products of lipid peroxidation. Biochim
Biophys Acta 1994; 1211: 156-60.
82. Glomb MA, Monnier VM. Mechanism of protein
modification by glyoxal and glycolaldehyde, reactive intermediates of the Maillard reaction. J Biol
Chem 1995; 270: 10017-26.
83. Steinbrecher UP, Witztum JL. Glucosylation of
low-density lipoproteins to an extent comparable to
that seen in diabetes slows their catabolism. Diabetes 1984; 33: 130-4.
84. Bucala R, Makita Z, Vega G, et al. Modification of
low density lipoprotein by advanced glycation end
products contributes to the dyslipidemia of diabetes and renal insufficiency. Proc Natl Acad Sci U
S A 1994; 91: 9441-5.
85. Klein RL, Laimins M, Lopes-Virella MF. Isolation,
characterization, and metabolism of the glycated
and nonglycated subfractions of low-density
lipoproteins isolated from type I diabetic patients
and nondiabetic subjects. Diabetes 1995; 44: 10938.
86. Sobenin IA, Tertov VV, Koschinsky T, et al. Modified low density lipoprotein from diabetic patients
causes cholesterol accumulation in human intimal
aortic cells. Atherosclerosis 1993; 100: 41-54.
87. Colwell JA. Vascular thrombosis in type II diabetes
mellitus. Diabetes 1993; 42: 8-11.
88. Jones RL. Fibrinopeptide A in diabetes mellitus:
relation to levels of blood glucose, fibrinogen disappearance, and hemodynamic changes. Diabetes
1985; 34: 836-41.
89. Ceriello A, Giugliano D, Quatraro A, et al. Hyperglycemia may determine fibrinopeptide A plasma
level increase in humans. Metabolism 1989; 38:
1162-3.
90. Villanueva GB, Allen N. Demonstration of altered
antithrombin III activity due to non enzymatic glycosylation at glucose concentration expected to be
encountered in severely diabetic patients. Diabetes
1988; 37: 1103-7.
91. Gray E, Barrowcliffe TW. Inhibition of antithrombin III by lipid peroxides. Thromb Res 1985; 37:
241-50.
92. Vukovich TC, Schernthaner G. Decreased protein
C levels in patients with insulin-dependent type I
diabetes mellitus. Diabetes 1986; 35: 617-19.
93. Davis JW, Hartman CR, Davis RF, et al. Platelet
aggregate ratio in diabetes mellitus. Acta Haemat
1982; 67: 222-4.
94. Davì G, Rini GB, Averna M. Enhanced platelet release reaction in insulin-dependent and insulin-indipendent diabetic patients. Haemostasis 1982; 12:
275-81.
G. Basta, S. Del Turco, R. De Caterina: Prodotti di glicosilazione avanzata ed aterosclerosi nel diabete
95. Sampietro T, Lenzi S, Cecchetti P. Nonenzymatic
glycation of human platelet membrane proteins in
vitro and in vivo. Clin Chem 1986; 32: 1328-31.
96. Yatscoff RW, Mehta A, Gerrard JM. Glycation of
platelet protein in diabetes mellitus: lack of correlation with platelet function. Clin Biochem 1987;
20: 359-63.
97. Davì G, Catalano I, Averna M, et al. Thromboxane
biosynthesis and platelet function in type II Diabetes mellitus. N Engl J Med 1990; 322: 1769-74.
98. Vlassara H, Brownlee M, Cerami A. High-affinity
receptor-mediated uptake and degradation of glucose-modified proteins a potential mechanism for
the removal of senescent macromolecules. Proc
Natl Acad Sci USA 1985; 82: 5588-92.
99. Vlassara H, Brownlee M, Cerami A. Novel
macrophage receptor for glucose-modified proteins
is distinct from previously described scavenger receptors. J Exp Med 1986; 164: 1301-9.
100. Yang Z, Makita J, Mori Y, et al. Two novel rat liver
membrane proteins that bind advanced glycosylation endproducts: relationship to macrophage receptor for glucose-modified proteins. J Exp Med
1991; 174: 515-24.
101. Vlassara H, Li Y, Imani F, et al. Galectin-2 as a
high affinity binding protein for advamced glycation end products (AGE): a new member of the AGEreceptor complex. Mol Med 1995; 1: 634-46.
102. Schmidt AM, Yan SD, Wautier JL, et al. Activation
of receptor for advanced glycation end products- a
mechanism for chronic vascular dysfunction in diabetic vasculopathy and atherosclerosis. Circ Res
1999; 84: 489-97.
103. Kislinger T, Fu C, Huber B, et al. N ε -(carboxymethyl)Lysine adducts of proteins are ligands
for receptor for advanced glycation end products
that activate cell signaling pathways and modulate gene expression. J Biol Chem 1999; 274:
31740-9.
104. Mackic JB, Stins M, McComb JG, et al. Human
blood-brain barrier receptors for Alzheimer’s amyloid-beta 1- 40. Asymmetrical binding, endocytosis,
and transcytosis at the apical side of brain microvascular endothelial cell monolayer. J Clin Invest
1998; 102: 734-43.
105. Yan SD, Roher A, Schmidt AM, et al. Cellular cofactors for amyloid beta-peptide-induced cell stress.
Moving from cell culture to in vivo. Am J Pathol
1999; 155: 1403-11.
106. Schmidt AM, Vianna M, Gerlach M, et al. Isolation
and characterization of binding proteins for advanced glycosylation end products from lung tissue
which are present on the endothelial cell surface. J
Biol Chem 1992; 267: 14987-97.
107. Neeper M, Schmidt AM, Brett J, et al. Cloning and
expression of a cell surface receptor for advanced
glycosylation endproducts of proteins. J Biol Chem
1992; 267: 14998-5004.
108. Brett J, Schmidt AM, Yan SD, et al. Survey of the
distribution of a newly characterized receptor for
advanced glycation end products in tissues. Am J
Pathol 1993; 143: 1699-712.
109. Wong A, Luth HJ, Deuther-Conrad W, et al. Advanced glycation endproducts co-localize with inducible nitric oxide synthase in Alzheimer’s disease. Brain Res 2001; 920: 32-40.
110. Basta G, Lazzerini G, Massaro M, et al. Advanced
glycation end products activate endothelium
through signal-transduction receptor RAGE: a mechanism for amplification of inflammatory responses. Circulation 2002; 105: 816-22.
79
111. Wendt T, Bucciarelli L, Qu W, et al. Receptor for
Advanced Glycation Endproducts (RAGE) and vascular inflammation: insights into the pathogenesis
of macrovascular complications in diabetes. Curr
Atheroscler Rep 2002; 4: 228-37.
112. Yan SD, Zhu H, Fu J, et al. Amyloid beta peptidereceptor for advanced glycation endproduct interaction elicits neuronal expression of macrophagecolony stimulating factor: a proinflammatory pathway in Alzheimer dosease. Proc Natl Acad Sci USA
1997; 94: 5296-301.
113. Yan SD, Zhu H, Zhu A, et al. Receptor-dependent
cell stress and amyloid accumulation in systemic
amyloidosis. Nat Med 2000; 6: 643-51.
114. Schmidt AM, Hori O, Brett J, et al. Cellular receptors for advanced glycation end products: implications for induction of oxidant stress and cellular
dysfunction in the pathogenesis of vascular lesions. Arterioscler Thromb 1994; 14: 1521-28.
115. Schmidt AM, Hofmann M, Taguchi A, et al. RAGE: a multiligand receptor contributing to the
cellular response in diabetic vasculopathy and inflammation. Semin Thromb Hemost 2000; 26:
485-93.
116. Li J, Schmidt AM. Characterization and functional analysis of the promoter of RAGE. J Biol Chem
1997; 272: 16498-506.
117. Yan SD, Schmidt AM, Anderson GM, et al. Enhanced cellular oxidant stress by the interaction of
advanced glycation end products with their receptors/binding proteins. J Biol Chem 1994; 269: 988997.
118. Scivittaro V, Ganz MB, Weiss MF. AGEs induce oxidative stress and activate protein kinase C-bII in
neonatal mesangial cells. Am J Physiol Renal
Physiol 2000; 278: F676-F83.
119. Wautier MP, Chappey O, Corda S, et al. Activation
of NADPH oxidase by AGE links oxidant stress to
altered gene expression via RAGE. Am J Physiol
Endocrinol Metab 2001; 280: E685-E94.
120. Siebenlist U, Franzoso G, Brown K. Structure, regulation and function of NF-kappa B. Annu Rev Cell
Biol 1994; 10: 405-55.
121. Vlassara H. Receptor-mediated interactions of advanced glycosylation end products with cellular
components within diabetic tissues. Diabetes 1992;
41: 52-6.
122. Vlassara H, Brownlee M, Manogue KR, et al.
Cachectin / TNF and IL-1 induced by glucose-modified proteins: role in normal tissue remodeling.
Science 1988; 240: 1546-8.
123. Kirstein M, Brett J, Radoff S, et al. Advanced protein glycosylation induces transendothelial human
monocyte chemotaxis and secretion of platelet-derived growth factor: role in vascular disease of diabetes and aging. Proc Natl Acad Sci USA 1990; 87:
9010-4.
124. Kirstein M, Aston C, Hintz R, et al. Receptor-specific induction of insulin-like growth factor I (IGF1) in human monocytes by advanced glycosylation
end product-modified proteins. J Clin Invest 1992;
90: 439-46.
125. Schmidt AM, Yan SD, Brett J, et al. Regulation of
human mononuclear phagocyte migration by cell
surface-binding proteins for advanced glycation
end products. J Clin Invest 1993; 91: 2155-68.
126. Miyata T, Inagi R, Iida Y, et al. Involvement of beta 2-microglobulin modified with advanced glycation end products in the pathogenesis of hemodialysis-associated amyloidosis. Induction of human
monocyte chemotaxis and macrophage secretion of
80
127.
128.
129.
130.
131.
132.
133.
134.
135.
136.
137.
138.
139.
140.
141.
142.
143.
Recenti Progressi in Medicina, 95, 2, 2004
tumor necrosis factor-alpha and interleukin-1. J
Clin Invest 1994; 93: 521-8.
Imani F, Horii Y, Suthanthiran M, et al. Advanced
glycosylation endproduct-specific receptors on human and rat T-lymphocytes mediate synthesis of
interferon gamma: role in tissue remodeling. J Exp
Med 1993; 178: 2165-72.
Stemme S, Rymo L, Hansson GK. Polyclonal origin
of T lymphocytes in human atherosclerotic
plaques. Lab Invest 1991; 65: 654-60.
Sakata N, Meng J, Takebayashi S. Effects of advanced glycation end products on the proliferation
and fibronectin production of smooth muscle cells.
J Atheroscler Thromb 2000; 7: 169-76.
Esposito C, Gerlach H, Brett J, et al. Endothelial
receptor-mediated binding of glucose-modified albumin is associated with increased monolayer permeability and modulation of cell surface coagulant
properties. J Exp Med 1989; 170: 1387-407.
Wautier JL, Zoukourian C, Chappey O, et al. Receptor-mediated endothelial cell dysfunction in diabetic vasculopathy: soluble receptor for advanced
glycation end products blocks hyperpermeability
in diabetic rats. J Clin Invest 1996; 97: 238-43.
Vlassara H, Fuh H, Makita Z, et al. Exogenous advanced glycosylation endproducts induce complex
vascular dysfunction in normal animals: a model
for diabetic and aging complications. Proc Natl
Acad Sci USA 1992; 89: 12043-47.
Bierhaus A, Illmer T, Kasper M, et al. Advanced
glycation end product (AGE)-mediated induction of
tissue factor in cultured endothelial cells is dependent on RAGE. Circulation 1997; 96: 2262-71.
Friedl HP, Till GO, Ryan US, et al. Mediator-induced activation of xanthine oxidase in endothelial
cells. FASEB J 1989; 3: 2512-8.
Suzuki Y, Wang W, Vu TH, et al. Effect of NADPH
oxidase inhibition endothelial cell ELAM-1 mRNA
expression. Biochem Biophys Res Commun 1992;
184: 1339-43.
Emeis JJ, Kooistra T. Interleukin 1 and
lipopolysaccharide induce an inhibitor of tissuetype plasminogen activator in vivo and in cultured
endothelial cells. J Exp Med 1986; 163: 1260-6.
Van Hindsberg V W M, Kooistra T, Van Den Berg
E A, et al. Tumour necrosis factor increases the
production of plasminogen activator in vivo and in
cultured endothelial cells. Blood 1988; 72: 1467-73.
Haitoglou CS, Tsilibary EC, Brownlee M, et al. Altered cellular interactions between endothelial
cells and nonenzymatically glycosylated
laminin/type IV collagen. J Biol Chem 1992; 267:
12404-07.
Bucala R, Tracey J, Cerami A. Advanced glycosylation products quench nitric oxide and mediate defective endothelium-dependent vasodilatation in experimental diabetes. J Clin Invest 1991; 87: 432-8.
De Caterina R, Libby P, Peng Hai-Bing, et al. Nitric oxide decreases cytokine-induced endothelial
activation. J Clin Invest 1995; 96: 60-8.
Oyama Y, Kawasaki H, Hattori Y, et al. Attenuation of endothelium-dependent relaxation in aorta from diabetic rats. Eur J Pharmacol 1986; 131:
75-8.
Brink C, Duncan PG, Douglas JS. Decreased vascular sensitivity to histamine during aging. Agens
Actions 1984; 14: 8-10.
Ludmer PL, Selwyn A, Shook TL, et al. Paradoxical vasoconstriction produced by acetylcholine in
atherosclerotic coronary arteries. N Engl J Med
1986; 315: 1046-51.
144. Panza JA, Quyumi AA, Brush J E, et al. Abnormal
endothelium-dependent vascular relaxation in patient with essential hypertension. N Engl J Med
1990; 323: 22-7.
145. Quehenberger P, Bierhaus A, Fasching P, et al.
Endothelin 1 transcription is controlled by nuclear
factor-kappaB in AGE-stimulated cultured endothelial cells. Diabetes 2000; 49: 1561-70.
146. Vlassara H, Striker LJ, Teichberg S, et al. Advanced glycation endproducts induce glomerular
sclerosis and albuminuria in normal rats. Proc
Natl Acad Sci USA 1994; 91: 11704-8.
147. Vlassara H, Fuh H, Donnelly T, et al. Advanced
glycation endproducts promote adhesion molecule
(VCAM-1, ICAM-1) expression and atheroma formation in normal rabbits. Mol Med 1995; 1: 447-56.
148. Jensen T, Borch-Johnsen K, Kofoed-Enevoldsen A,
et al. Coronary heart disease in young type 1 (insulin-dependent) diabetic patients with and
without diabetic nephropathy: incidence and risk
factors. Diabetologia 1987; 30: 144-8.
149. Mattock MB, Morrish NJ, Viberti G KH, et al.
Prospective study of microalbuminuria as predictor
of mortality in NIDDM. Diabetes 1992; 41: 736-41.
150. Park L, Raman KG, Lee KJ, et al. Suppression of
accelerated diabetic atherosclerosis by the soluble
receptor for advanced glycation endproducts. Nat
Med 1998; 4: 1025-31.
151. Brownlee M, Vlassara H, Kooney T, et al.
Aminoguanidine prevents diabetes-induced arterial wall protein cross-linking. Science 1986; 232:
1629-32.
152. Edelstein D, Brownlee M. Mechanistic studies of
advanced glycosylation end product inhibition by
aminoguanidine. Diabetes 1992; 41: 26-8.
153. Freedman BI WJ, Cartwright K, Bain RP, Dippe S,
Hershon K, Mooradian AD, Spinowitz BS. Design
and baseline characteristics for the aminoguanidine Clinical Trial in Overt Type 2 Diabetic
Nephropathy (ACTION II). Control Clin Trials
1999; 20: 493-510.
154. Price DL, Rhett PM, Thorpe SR, et al. Chelating
activity of advanced glycation end-product inhibitors. J Biol Chem 2001; 276: 48967-72.
155. Vasan S, Zhang X, Zhang X, et al. An agent cleaving glucose-derived protein crosslinks in vitro and
in vivo. Nature 1996; 382: 275-8.
156. Vasan S, Foiles PG, Founds HW. Therapeutic potential of AGE inhibitors and breakers of AGE protein cross-links. Expert Opin Investig Drugs 2001;
10: 1977-87.
157. Cooper ME, Thallas V, Forbes J, et al. The crosslink breaker, N-phenacylthiazolium bromide prevents vascular advanced glycation end-product accumulation. Diabetologia 2000; 43: 660-4.
158. Bierhaus A, Schiekofer S, Schwaninger M, et al.
Diabetes-associated sustained activation of the
transcription factor nuclear factor-kappaB. Diabetes 2001; 50: 2792-808.
Indirizzo per la corrispondenza:
Prof. Raffaele De Caterina
Cattedra di Cardiologia
Università degli Studi G. d’Annunzio
Ospedale S. Camillo de Lellis
Via Forlanini, 50
66100 Chieti
E-mail: [email protected]