È ben noto che l’infiammazione è una componente rilevante nei processi aterotrombotici che sono alla base di molti eventi cardiovascolari. Tanto che uno stato infiammatorio cronico, valutato per es. misurando la concentrazione plasmatica di proteina C reattiva, ha un effetto additivo rispetto ai classici fattori di rischio nel predire l’insorgenza di eventi cardiovascolari.

Le citochine costituiscono una classe di proteine coinvolte nell’infiammazione e nell’immunità, e giocano un ruolo importante nell’aterogenesi e in numerose malattie infiammatorie. Tra queste, le interleuchine, secrete dai leucociti, mediano la comunicazione tra vari tipi cellulari e regolano la crescita, differenziazione e motilità cellulare.

L’interleuchina-1 (IL-1) è stata la prima a essere identificata quasi quarant’anni fa. Esiste in due forme correlate strutturalmente: IL-1alfa, che rimane associata alle cellule che la producono e agisce per contatto diretto con altre cellule, e IL-1beta, che invece agisce da mediatore solubile. L’IL-1 esercita molte funzioni nella regolazione delle risposte infiammatorie/immunitarie ed è coinvolta nella patogenesi di varie malattie. Attiva la produzione di prostaglandine e di monossido d’azoto, induce la produzione di sé stessa e di altre citochine, aumenta l’espressione di molecole d’adesione e fattori trombogeni, aumenta la produzione di metalloproteasi, e attiva le cellule del sistema immunitario. Tutte le cellule coinvolte nell’aterogenesi (endoteliali, muscolari, macrofagi) rispondono all’IL-1, attivando processi che favoriscono l’erosione e la rottura degli ateromi. Se ne deduce che limitando l’azione dell’IL-1 si potrebbe ridurre l’insorgenza di eventi cardiovascolari.

Dalla Sonografista del Centro, Samuela Castelnuovo

Una produzione continua di NO è essenziale per il mantenimento della vasodilatazione nell’uomo. Questa dilatazione basale mediata da NO è stata osservata in diversi distretti arteriosi quali le arterie coronarie epicardiche, il microcircolo coronarico e brachiale e il distretto cerebrale, polmonare e renale. NO è anche implicato in numerosi processi che legano la funzionalità endoteliale all’aggregazione piastrinica, all’adesione e alla migrazione dei leucociti sulla parete arteriosa, all’ossidazione delle LDL, alla proliferazione e alla migrazione delle cellule muscolari lisce, all’espressione di fattori di adesione per i monociti e alla produzione di anione superossido.

Una diminuita produzione di NO ha come conseguenza la vasocostrizione, la perdita dell’attività antitrombotica e la perdita delle capacità di controllo dei processi proliferativi delle cellule muscolari lisce. NO può essere inattivato da parte dei radicali liberi dell’ossigeno, principalmente anione superossido, che può essere prodotto dagli enzimi NAD(P)H ossidasi e xantina ossidasi, ma anche dalla stessa NOS in assenza del substrato (L-arginina) o di cofattori come la tetraidrobiopterina (BH₄). L’anione superossido reagisce con NO formando perossinitrito (ONOO^–), potente ossidante che può attenuare la risposta fisiologica mediata dall’NO stesso e produrre effetti inibitori irreversibili nella funzionalità mitocondriale. L’aumento di radicali liberi dell’ossigeno porta, inoltre, alla formazione di LDL ossidate, che, a loro volta, riducono i livelli di NO, sia in modo diretto formando perossinitriti lipidici o in modo indiretto, diminuendo l’espressione di eNOS tramite destabilizzazione dell’mRNA. Una diminuita biodisponibilità di NO promuove la trombogenicità, la migrazione e l’adesione piastrinica sulla superficie endoteliale e un’amplificazione della risposta infiammatoria.

Numerosi studi hanno dimostrato come fattori di rischio cardiovascolari, ipercolesterolemia, ipertensione, diabete, iperomocisteinemia e fumo siano in grado di interferire con l’attività dell’NO con conseguente alterazione della funzionalità vascolare, definita “disfunzione endoteliale”, caratterizzata dall’espressione di molecole adesive alla superficie cellulare e dalla compromissione dell’attività endocrino-paracrina dell’endotelio, con secrezione di sostanze biologicamente attive (citochine, fattori di crescita, radicali liberi, ecc.), che, a loro volta, sono responsabili dell’attivazione dei leucociti e del controllo del tono vasale.

Dalla Sonografista del Centro, Samuela Castelnuovo

Il monossido d’azoto (NO) è il principale fattore di regolazione della funzionalità endoteliale ed è stato il primo fattore di cui si è studiato il ruolo nella regolazione del tono vasale. Agli inizi degli anni ‘80 Furchgott e Zawadzki osservarono come l’acetilcolina fosse in grado di indurre rilassamento di preparati di aorta di coniglio, inducendo il rilascio da parte delle cellule endoteliali di una sostanza labile e diffusibile definita inizialmente fattore di rilassamento derivato dall’endotelio (endothelium-derived relaxing factor, EDRF). Questa vasodilatazione avveniva solo in presenza di endotelio integro: se l’endotelio era rimosso, con metodiche meccaniche o enzimatiche, l’acetilcolina non era più in grado di indurre rilassamento e causava vasocostrizione per stimolazione diretta delle cellule muscolari lisce. Successivamente Furchgott e Ignarro identificarono nel monossido d’azoto questo vasodilatatore endogeno responsabile del rilassamento endotelio-dipendente. I prodotti dell’infiammazione e dell’aggregazione piastrinica, come serotonina, istamina, bradichinina, purine e trombina esercitano tutta o parte della loro azione stimolando il rilascio di monossido d’azoto.

L’NO è sintetizzato a partire da L-arginina e ossigeno molecolare per opera dell’enzima nitrossido sintetasi (NOS), che catalizza l’ossidazione dell’azoto contenuto nella L-arginina, producendo NO e citrullina. La NOS è costituita da un omodimero e ciascuna molecola presenta: a) un dominio C-terminale ad azione riducente, contenente i cofattori nicotinammide adenin dinucleotide fosfato (NADPH) e flavin adenin dinucleotide (FAD); b) un dominio N-terminale ad azione ossidante, contenente eme e il cofattire tetraidrobiopterina (BH₄); c) un dominio di legame per la Ca-calmodulina (Ca-CAM). Si conoscono almeno tre isoforme di NOS con localizzazione specifica: la nNOS, localizzata prevalentemente nei neuroni del sistema nervoso centrale e periferico e nel muscolo scheletrico; la iNOS, presente in molti tipi cellulari, fra cui cellule muscolari lisce, endotelio e macrofagi; la eNOS, presente nell’endotelio vascolare, nelle piastrine, nei miociti cardiaci e nei neuroni dell’ippocampo. Le isoforme nNOS ed eNOS sono calcio-sensibili, in quanto caratterizzate da un’attività basale modulata dai livelli di calcio intracellulare, mentre la iNOS produce NO in modo calcio indipendente. Nelle cellule, nNOS ed eNOS sono espresse in modo costitutivo, mentre la iNOS, detta appunto “inducibile”, è espressa solamente quando indotta a livello trascrizionale da stimoli specifici come le citochine. Nelle cellule vascolari, la iNOS è espressa in condizioni di infiammazione o infezione e, una volta stimolata, produce elevate quantità di NO. L’endotelio vascolare produce NO grazie sia all’attività di eNOS che di iNOS; è tuttavia da sottolineare che solo la eNOS è responsabile della vasodilatazione NO-mediata.

Grazie alla sua natura di gas e alle sue caratteristiche lipofile, l’NO generato nella cellula endoteliale diffonde facilmente verso la muscolatura liscia sottostante dove innesca un processo di rilassamento vasale. In particolare, NO attiva la guanilato ciclasi che aumenta la concentrazione intracellulare di GMP-ciclico (c-GMP). Il c-GMP attiva la proteina chinasi GMP-ciclico dipendente o PKG che fosforila proteine bersaglio, provocando una diminuzione dei livelli di calcio intracellulare e un conseguente rilassamento della muscolatura liscia.

NO è un composto altamente instabile e quindi la sua azione è di breve durata; infatti, dopo pochi secondi dalla sua formazione, è ossidato a nitrito oppure a nitrato.

Oltre a regolare la funzionalità endoteliale, NO ha altre numerose importanti funzioni: nel sistema immunitario costituisce un importante effettore della citotossicità indotta dai macrofagi, mentre nei neuroni agisce come mediatore del potenziamento sinaptico a lungo termine della neurotrasmissione non-adrenergica e non-colinergica. Come già detto, non va dimenticato che NO gioca anche un ruolo importante nell’inibizione dell’adesione e dell’aggregazione piastrinica. NO è anche in grado di interagire con altri target come DNA, tioli, gruppo eme o altre proteine contenenti ferro. Infine, interagendo con gli enzimi della catena respiratoria, NO è in grado di modulare la respirazione mitocondriale tissutale.