Introduzione al “GH Gut” – tra ipotesi e conclusioni affrettate – :
Non molto tempo fa parlai di “piaga della ginecomastia” nel Bodybuilding agonistico e non, evidenziando quanta poca cura nella gestione estrogenica vi fosse (e vi sia) nel ambiente culturistico, sia da parte dei singoli atleti che (cosa assai più importante e grave) dei preparatori o presunti tali. Ora, però, in linea di coerenza con la denuncia di una così grave deturpazione estetico-salutistica, mi accingo a trattare un altro problema, frutto dell’ignoranza, che affligge il Bodybuilding agonistico, mi riferisco alla così detta “GH Gut” o “Palumboismo” (definizione nata dal nome del famoso bodybuilder Dave Palumbo che fu uno dei primi a mostrare tale deturpazione estetica).
Dave Palumbo (da sinistra a destra): anni 90 (pre-“GH Gut”) Vs primi anni 2000 .
Come molti di voi già sapranno, con il termine “GH Gut” ci si riferisce ad una condizione caratterizzata da una pronunciata dilatazione addominale in un soggetto (bodybuilder) con una “bf” sensibilmente bassa .
Le ipotesi sulla causa scatenante tale condizione si sono susseguite nel tempo comprendendo assurdità e letture conclusioni semplicistiche.
Una di queste ipotesi venne diffusa anche grazie ai libri del compianto A.L.Rea, il quale affermava già nel suo libro “Chemichal Muscle Enhancement” , senza esternazione di validità di ipotesi, che la causa del “GH Gut” fosse l’ipertrofia gastrointestinale. Argomentava la sua affermazione dicendo che nel tratto gastrointestinale vi fosse un numero maggiore di recettori per l’IGF-1 rispetto al tessuto muscolo-scheletrico. Peccato però che la regolazione dell’ipertrofia/iperplasia gastrointestinale sia strettamente controllata, e che ogni sovra-stimolazione rientra in breve tempo attraverso meccanismi omeostatici come la sotto-regolazione dei recettori per l’IGF-1.[1] Inoltre, una crescita così spropositata della componente viscerale causerebbe gravi problemi di funzionalità organica (per esempio, occlusione intestinale data dall’alterata motilità gastrica) molto prima che l’atleta riesca a mostrare alterazioni visivamente così accentuate e calcare il palco.
Un altra ipotesi fantasiosa, e tutta “nostrana”, afferma che la suddetta condizione è conseguenza di un accumulo massivo di grasso viscerale il quale, notoriamente, è correlato all’insulino–resistenza (IR). Purtroppo però tale tesi è viziata da un errore di computo ed esso risiede nella reale correlazione tra soggetti sottoposti a somministrazione di PEDs i quali possono ridurre l’accumulo di grasso viscerale e aumentarne la sua mobilitazione anche in condizione di non ottimale IR, e il raggiungimento di un tale deposito di grasso intra-organico (oltretutto in ipocalorica) degno di un grande obeso (IMC maggiore di 40 kg/m²) capace di causare una così prominente dilatazione addominale.[2] Oltretutto, le analisi DEXA (il gold standard per la valutazione della composizione corporea) non hanno mai mostrato una presenza così invasiva di grasso viscerale in questo tipo di atleti.
Ma allora quale è la causa del “GH Gut” nel Bodybuilding? Diciamo che per rispondere a questa domanda bisogna dire che è cosa semplice trovare “l’arma del delitto” (dieta ipercalorica in cronico, abuso di GH e Insulina) mentre il capire come si è arrivati al risultato finale è più difficile da individuare… ma ve lo spiegherò…
Le cause del “GH Gut”:
La causa del “GH Gut” nel Bodybuilding, tralasciando ovviamente il discorso del gonfiore addominale ansia-correlato, è di triplice natura:
Alimentazione ipercalorica;
Abuso cronico di GH;
Abuso cronico di Insulina.
Questi tre fattori, anche se presi singolarmente, possono causare una condizione di insulino-resistenza che, se protratta e cronicizzata, può sfociare in una condizione patologica denominata “gastroparesi”.[3]
La gastroparesi è una complicanza cronica del diabete, o marcata IR correlata anche da abuso di GH, espressione della presenza di una neuropatia che provoca un rallentato svuotamento gastrico dopo un pasto solido, in assenza di cause meccaniche ostruttive. In pratica, i muscoli dello stomaco non funzionano in modo corretto.
Quindi, l’abuso di GH e Insulina possono anche causare indirettamente il “GH Gut”, ma il meccanismo con il quale lo provocano è molto diverso da quello che la maggior parte di voi crede.
Non è raro, infatti, che un bodybuilder di grandi dimensioni assuma in “Bulk” più di 8000Kcal nel tentativo di aumentare la massa muscolare. Nel frattempo, lo stesso bodybuilder potrebbe assumere GH e/o Insulina creando, nel medio/lungo termine un peggioramento sostanziale della resistenza all’insulina con comparsa di sintomi pre-diabetici.
Inoltre, quando l’intestino è sottoposto ad una sovrabbondanza di cibo, può svilupparsi un accumulo di batteri nell’intestino tenue e la salute dell’organo viene compromessa mentre il corpo tenta di rimediare alla situazione. Una sovrabbondanza di batteri nell’intestino tenue porta a gonfiore e gas significativi e ad una consequenziale ed evidente distensione addominale. A differenza dell’intestino crasso (colon), l’intestino tenue non ha solitamente un gran numero di batteri. E, come già detto in precedenza, quando un bodybuilder consuma troppe calorie, può iniziare a diventare resistente all’insulina e l’abuso di GH e Insulina contribuiscono all’aggravarsi di ciò acutizzando lo stato di iperglicemia e alterazione del metabolismo glucidico e lipidico.
Quando si instaura una condizione di insulino-resistenza e vi sono livelli di glicemia ematica cronicamente elevati, lo svuotamento gastrico viene ritardato e l’intestino inizia a perdere la capacità di contrarsi in modo altrettanto efficace. Di conseguenza, il transito intestinale è gravemente compromesso.
Se la velocità del transito intestinale è influenzata negativamente dall’instaurarsi di un insulino-resistenza marcata, può verificarsi un riflusso batterico dal colon nell’intestino tenue, dove viene colonizzato da batteri del colon. Ciò si traduce in una eccessiva proliferazione batterica nell’intestino tenue e, in definitiva, in un peggioramento del “GH Gut”. Man mano che la resistenza all’insulina peggiora, la motilità intestinale viene parallelamente ostacolata, aggravando il problema.
Normalmente, forti contrazioni muscolari autonome (quindi non percepibili) spingono il cibo ingerito attraverso il tratto digestivo. In caso di gastroparesi, i muscoli della parete dello stomaco lavorano poco o niente; ciò impedisce allo stomaco di svuotarsi correttamente e completamente interferendo con i processi della digestione e causando un marcato gonfiore addominale.
La gastroparesi si associa in genere a scarso controllo dei valori della glicemia, neuropatia, retinopatia e nefropatia.
Non è sempre chiaro che cosa determini la comparsa di gastroparesi. Sembrano essere coinvolti molti meccanismi e/o eventuali interazioni tra di essi: fluttuazioni croniche dei valori della glicemia, neuropatia, anomalie in alcune cellule interstiziali poste tra lo stomaco e l’intestino (Cellule interstiziali di Cajal), utilizzo di farmaci incretino-mimetici per normalizzare i picchi glicemici postprandiali e forse – secondo alcuni autori – fattori psicosomatici. In molti casi si pensa che la gastroparesi sia causata da un danno a un nervo (neuropatia) che controlla i muscoli dello stomaco (nervo vago). Il nervo vago consente di gestire i complessi processi del tratto digestivo. Un nervo vago danneggiato non riesce a inviare i segnali ai muscoli dello stomaco. Ciò può far sì che il cibo rimanga nello stomaco più a lungo, invece di muoversi normalmente verso l’intestino tenue per essere digerito. Il nervo vago può essere danneggiato da malattie, come il diabete (neuropatia diabetica), abuso di GH e/o Insulina, o da un intervento chirurgico allo stomaco.
Locazione e innervazioni del Nervo Vago.
I medici usano diversi test per diagnosticare la gastroparesi ed escludere condizioni che possano causare sintomi simili (diagnosi differenziale). I test possono includere:
La misurazione dello svuotamento gastrico. Ci sono diverse metodiche per valutarla, dirette ed indirette.
L’endoscopia del tratto gastrointestinale superiore. Un’endoscopia può aiutare a escludere altre condizioni che possano causare un ritardo dello svuotamento gastrico.
Quindi, per trattare la gastroparesi è necessario prima di tutto identificare la condizione di base che l’ha provocata. Per esempio, se il diabete o la cronicizzazione subclinica del IR è la causa della gastroparesi, il medico darà indicazioni per controllare Insulina basale, Glicemia a digiuno e dopo i pasti, Emoglobina Glicata e test della curva del Glucosio e Insulina.[4][5] La terapia della gastroparesi ha come obiettivo il controllo dei sintomi e il mantenimento di un adeguato stato nutrizionale; purtroppo questa finalità appare spesso difficile e insoddisfacente in termini di risultati. Molti culturisti con gastroparesi hanno un introito calorico inferiore rispetto a quello di mantenimento e/o un deficit sia di macro che di micronutrienti. L’introito calorico necessario in questi casi può essere calcolato moltiplicando 33 kcal con il peso corporeo attuale in chilogrammi. Il trattamento di fondo consiste nell’assunzione di piccoli pasti a basso contenuto di fibre, con l’aggiunta, se necessario, di farmaci procinetici o farmaci antiemetici.
Due delle più note molecole appartenenti alla classe dei farmaci procinetici (Betanecolo) e antiemetici (Clorpromazina).
Un dietista/nutrizionista potrà selezionare tutti gli alimenti che siano più facili da digerire, a seconda dei casi.[6] Da tenere presente che grassi e fibre tendono a ritardare lo svuotamento gastrico per questo potrebbe essere utile limitarne il consumo in base alle esigenze pertanto che la condizione perdura. Lo specialista potrebbe consigliare anche alcuni comportamenti idonei, per esempio:
mangiare piccoli pasti, a piccoli intervalli;
consumare poche fibre;
scegliere alimenti a basso contenuto di grassi;
evitare frutta e verdura fibrosa, come le arance e i broccoli, che possono provocare bezoari;
provare a frullare i cibi e a consumare più zuppe;
bere acqua durante ogni pasto;
muoversi dopo aver mangiato.
Un bezoario è un agglomerato compatto di materiale parzialmente digerito o non digerito, che si verifica in genere nello stomaco. I bezoari gastrici possono verificarsi in tutte le fasce di età e spesso si verificano in pazienti con disturbi del comportamento, svuotamento gastrico anormale o alterazione dell’anatomia gastrointestinale. Molti bezoari sono asintomatici, ma alcuni causano l’insorgenza di sintomi. Alcuni bezoari possono essere sciolti chimicamente, altri richiedono la rimozione endoscopica e alcuni altri richiedono anche l’intervento chirurgico.
È imperativo cercare di ottimizzare il controllo dei valori glicemici per minimizzare i sintomi acuti della gastroparesi e migliorare lo svuotamento gastrico così da influenzare positivamente la regressione della condizione. L’iperglicemia ritarda lo svuotamento gastrico anche in assenza di neuropatia o miopatia; inoltre, può inibire l’effetto di accelerazione dei farmaci procinetici. Per cui è importante mettere in atto insieme al proprio specialista di riferimento delle strategie d’intervento per minimizzare i picchi iperglicemici postprandiali.
I farmaci per il trattamento della gastroparesi[7]possono includere:
Farmaci per controllare la nausea e il vomito (antiemetici)
Farmaci per stimolare i muscoli dello stomaco (procinetici). Gli effetti collaterali di questi farmaci sono importanti e questo andrà considerato insieme al medico.
In caso di inefficacia di questi farmaci, come ulteriore terapia sono stati proposti dei trattamenti sperimentali, per esempio l’impiego della tossina botulinica, al fine di ridurre il tono neuromuscolare e di conseguenza lo spasmo del piloro, o degli analoghi della somatostatina, per ridurre l’entità della secrezione gastrica e altre molecole.
Altri farmaci procinetici sono in corso di studio: agonisti della motilina, agonisti della grelina, nuovi agonisti 5-HT4. Nei casi gravi, che non rispondono alla terapia medica, può rendersi necessario il ricorso a terapie più invasive, come la nutrizione enterale mediante digiunostomia endoscopica, la gastrectomia, la digiunostomia o altri tipi di intervento chirurgico.
Strutture chimiche degli agenti procinetici (agonisti dei recettori 5-HT4). (A) Velusetrag, un agonista del recettore 5-HT4, aumenta significativamente il transito intestinale e del colon. (B) La Prucalopride, un derivato diidro-benzofurancarbossammide di prima classe, è un agonista altamente selettivo del recettore 5-HT4. (C) Tegaserod, il primo agonista del recettore 5-HT4 per il trattamento IBS-C a breve termine nelle donne. (D) Naronapride, un agonista del recettore 5-HT4 altamente selettivo, accelera significativamente il transito globale del colon.
Un trattamento non farmacologico alternativo alla chirurgia, recentemente proposto per la terapia della gastroparesi, è rappresentato dalla gastrostimolazione elettrica (GES) a mezzo di elettrodi posizionati sulla parete muscolare dello stomaco, i cui risultati appaiono molto incoraggianti. La GES migliora nausea, vomito, qualità della vita e stato nutrizionale nei pazienti con gastroparesi refrattaria.
La gastroparesi può causare diverse complicazioni, per esempio:
Perdita di peso e malnutrizione. La gastroparesi può rendere difficile assorbire e digerire in modo corretto le sostanze nutrienti.
Crescita eccessiva di batteri nello stomaco. Il residuo alimentare che rimane nello stomaco può iniziare a fermentare e a rompere l’equilibrio locale tra batteri buoni (microbiota) e cattivi.
Frazioni di cibo non digerito che formano masse solide (bezoari) e rimangono nello stomaco. I bezoari possono causare nausea e vomito e possono anche essere pericolosi.
Fluttuazioni della glicemia. La gastroparesi anche se non causa il diabete, può determinare ed essere suscettibile alle variazioni nei livelli di zucchero nel sangue.
Alterazioni del microbiota intestinale, specie se marcate, oltre a causare disturbi gastrointestinali come gonfiore addominale da fenomeni fermentativi, può portare a disturbi di natura psicologica i quali possono peggiorare in forma di risposta somatica la dilatazione addominale.
Un altro dato che dimostra la reale infondatezza del mito dell’ipertrofia/iperplasia gastrointestinale è rappresentato anche dalla piuttosto semplice reversibilità della condizione, un fattore che molte persone che predicano questo mito sembra non prendere in considerazione nonostante ci siano stati molti Bodybuilder professionisti di successo che hanno sfoggiato una prominente dilatazione addominale sul palco per poi tornare successivamente con linee decisamente più armoniose. I loro organi si sono improvvisamente rimpiccioliti e riorganizzati? Con tutta probabilità, la risposta è no. Il loro addome non sporgeva perchè le viscere lo spingevano dall’interno verso l’esterno, era semplicemente una conseguenza che rispecchia una salute intestinale compromessa (che causava gonfiore) e distensione da gastroparesi.
Nota: anche condizioni di forte ansia possono peggiorare o causare una sensibile dilatazione addominale durante la Peak Week e il giorno del contest. Il controllo dello stress è essenziale per evitare che ciò si presenti.
Ben Pakulski è un ottimo esempio da utilizzare per sfatare la teoria della crescita intestinale attribuita alla condizione del “GH Gut”. Per questo atleta è stato sufficiente abbandonare l’obbiettivo di un aumento drastico dell’ipertrofia ed è stato in grado di tenere sotto controllo la sua salute intestinale, risolvendo completamente il suo precedentemente mostrato “GH Gut”. Se i suoi organi fossero davvero cresciuti, non sarebbe stato in grado di liberarsene così facilmente e rapidamente.
Ben Pakulski “Reverse GH Gut”
Ben Pakulski ha evidentemente perso un po’ di massa muscolare tra i suoi spettacoli precedenti, durante i quali mostrava una marcata dilatazione addominale, e i suoi spettacoli più recenti nei quali aveva una fantastica posa in vacuum e nessun problema di dilatazione, e questo può essere attribuito esclusivamente alla sua decisione di non perseguire più volumi muscolari enormi mangiando un monte calorico estremamente alto e abusando di GH e/o Insulina. Questo è quello che stava facendo in precedenza quando aveva orribili problemi di dilatazione addominale, mentre cercava di rimanere competitivo con i colleghi “freak”.
Roelly Winklaar è un altro ottimo esempio di bodybuilder di alto livello che ha risolto la sua condizione di “GH Gut” ed è stato in grado di continuare a fare progressi. Può essere attribuito al suo uso di un bustino? Decisamente no. La mia ipotesi è che abbia più a che fare con i cambiamenti nella dieta e nella supplementazione farmacologica. Se date un’occhiata ai vecchi spettacoli di Roelly, potrete vedere chiaramente che era uno dei peggiori casi di “GH Gut”. Ma, ciò nonostante, ora può quasi riuscire a fare il vacuum sul palco.
Roelly Winklaar “Reverse GH Gut” (da sinistra a destra: forma presentata nel 2015 e nel 2018).
E’ corretto specificare che un bodybuilder può letteralmente passare dall’avere la possibilità di esibire un ottimo vacuum all’avere una estreme dilatazione addominale / GH Gut durante la notte semplicemente consumando quantità eccessive di carboidrati, con conseguente effetto fermentativo il quale è legato ad una compromissione della salute intestinale prima di salire sul palco, senza contare l’effetto dell’iperglicemia sulla gastroparesi prima esposto. Questo è il motivo per cui si vedono bodybuilder presentarsi sul palco con un enorme dilatazione addominale, e poi una settimana dopo presentarsi in un altro contest con il problema completamente risolto.
Ci sono molti altri casi di “GH Gut” nel mondo del Bodybuilding, ma quello di Phil Heath ha attirato più attenzione di tutti a causa delle sue vittorie all’Olympia che molti pensavano di non aver meritato.
Non credo che l’ernia di Phil Heath sia stata la causa dei suoi problemi di dilatazione addominale. Probabilmente l’ernia ha giocato un ruolo sul suo controllo addominale, ma resta il fatto che il suo addome è dilatato da alcuni anni e credo che la radice del problema sia la salute intestinale compromessa e metabolica. Credo anche che Phil Heath stia mostrando i primi segni di insulino-resistenza cronica, chiamata anche “palumboismo”.
Phil Heath al Mr. Olympia nel 2012 (a sinistra) e nel 2018 (a destra).
Se confrontate Phil Heath nel 2012 con Phil Heath nel 2018, l’unica differenza evidente è il suo addome. Il risultato di ciò è con molta probabilità l’insieme dell’abuso di GH e/o Insulina e il consumo eccessivo di cibo per raggiungere maggiori dimensioni muscolari per rimanere in cima alla competizione, o per lo meno questa è l’ipotesi che considero più probabile.
Phil Heath nel 2018 e nel 2020.
Conclusioni sul problema:
Da quanto detto fino a questo punto, sappiamo che la condizione denominata “GH Gut” non è legata ad una massiva crescita viscerale data dagli aumenti di IGF-1, e non è nemmeno causata da un drastico accumulo di grasso viscerale. Sappiamo infatti che la condizione è legata ad alterazioni della salute intestinale e da uno stato di gastroparesi legata al peggioramento del IR correlata ad iperalimentazione e abuso di GH e/o Insulina.
Il GH, l’MK-677, IGF-1 e suo varianti non causano di per se la condizione detta “GH Gut”, ma possono contribuire al suo instaurarsi se usate in cronico e, soprattutto, in concomitanza di regimi alimentari ipercalorici.
La prevenzione del “GH Gut” si basa, quindi, su una alimentazione ben calibrata e non estremamente elevata in carboidrati (specie nei periodi di refeed pre-contest), nell’evitamento dell’abuso di GH e/o Insulina e il controllo della glicemia ematica e dello stato del IR tramite rapporto glicemia basale:Insulina basale (a digiuno) e, in aggiunta, anche un test della tolleranza al glucosio con curva insulinica.
La conoscenza di questi fattori dovrebbe essere sufficiente a far desistere coloro i quali, pur non potendo raggiungere dimensioni da “freak”, per esempio, si ostinano a voler abusare pesantemente della farmacologia pensando che essa sia “la chiave”… Per tutti coloro che soffrono già di questa condizione, possono usufruire di questo articolo come input per uscirne e tornare a preparazioni generalmente più salubri ed esteticamente considerabili affini alla cultura fisica.
Krishnasamy S, Abell TL – Diabetic Gastroparesis: Principles and Current Trends in Management. Diabetes Ther. 2018 Jun 22. doi: 10.1007/s13300-018-0454-9.
BPC-157 è il termine usato per riferirsi a un pentadecapeptide, una proteina composta da una catena di 15 amminoacidi. BPC è l’acronimo di “Body Protection Compounds” e si riferisce a “peptidi comprendenti 8-15 residui di amminoacidi con un peso molecolare di 900-1.600 dalton” secondo il brevetto per il BPC-157[1], sebbene un altro studio affermi che BPC si riferisce a una proteina gastroprotettiva utilizzata per isolare il BPC-157.[2] Questa particolare sequenza non condivide l’omologia con altri peptidi gastrici noti,[2] con almeno uno studio che rileva che questa sequenza non è stata registrata nel database Protein BLAST (a partire dal 2016[3]). Ci sono alcuni studi nei quali questo peptide è indicato anche come PL 14736, PL-10,[4] e Bepecin[3]. In questo articolo si utilizzerà esclusivamente l’acronimo BPC-157.
Struttura molecolare del BPC-157
Il BPC-157 è liberamente solubile in acqua con un valore pH normale.[5] La sequenza del pentadecapeptide è Gly-Glu-Pro-Pro-Pro-Gly-Lys-Pro-Ala-Asp-Asp-Ala-Gly-Leu-Val[5] e si dice che sia abbastanza stabile rispetto ad altri peptidi non degradandosi nell’acido dello stomaco (ex vivo) per almeno 24 ore.[2][6] È stato dimostrato che è moderatamente stabile nel plasma ex vivo, con il 36% del peptide intatto che permane dopo 60 minuti.[3]
Caratteristiche farmacodinamiche del BPC-157:
Quando i ricercatori hanno testato il BPC-157 in un test CAM (embrione di pulcino), sembrava essere in grado di aumentare il processo di angiogenesi (produzione di vasi sanguigni) del 129 +/- 7% e del 152 +/- 14% se somministrato a dosi di 0,01 μg e 0,1 μg, rispettivamente. Questo effetto è stato successivamente confermato negli HUVEC, dove concentrazioni di 0,1 μg/mL e 1 μg/mL hanno aumentato la formazione di vasi sanguinei perfetti del 119+/-9% e del 147 +/- 7% nelle 24 ore di incubazione (con 1 μg/ ml essendo determinata essere la concentrazione ottimale in HUVEC).[7] Questa osservazione è stata confermata anche nei ratti con danni agli arti. Dopo una settimana di trattamento con BPC-157, sembravano esserci più vasi sanguigni nell’arto danneggiato rispetto al controllo.[7]
Angiogenesi: processo multifasico che genera nuovi vasi sanguigni dal pre-esistente letto vascolare.
Un aumento dell’espressione di VEGFR2 è stato notato nei ratti con un arto ferito a cui era stato somministrato BPC-157 rispetto al controllo, che si pensava fosse alla base dell’aumento della produzione di vasi sanguigni. Quando sono stati ulteriormente testati, i ricercatori hanno scoperto che il VEGF-A è completamente inalterato alla concentrazione di 1μg/mL, mentre il VEGFR2 è aumentato in modo dipendente dal tempo di esposizione all’interno della cellula e quindi ha proceduto all’attivazione della via VEGFR2-Akt-eNOS (una via importante all’angiogenesi).[7] Quando è stato introdotto il Dynasore, un inibitore del VEGFR2,[8], l’intera via non è stata più attivata e la formazione del vaso sanguineo non si è più verificata in vitro.[7]
È stato anche scoperto che il BPC-157 stimola l’mRNA del fattore di crescita EGR-1 nelle cellule intestinali (Caco-2) a 10-100μM, con la massima efficacia a 50μM. Anche una proteina correlata, l’mRNA NAB2, è stata aumentata poco dopo. Entrambi questi effetti sono paralleli agli effetti del PDGF-BB (un fattore di crescita endogeno) sebbene richiedano concentrazioni molto più elevate. Anche il contenuto di proteine EGF-1 sembrava essere aumentato.[4]
Quando incubato nel plasma ex vivo, sembra che una grande quantità del peptide rilevato venga registrata come ‘metaboliti’ (79+/-2%) del composto originario entro 60 minuti, anche se poi sembra stabilizzarsi, con il rimanente peptide intatto che permane fino a 240 minuti.[3]
È stato menzionato indirettamente dall’autore di molti studi che con il BPC-157 non è stato trovato alcun legame noto con i recettori della dopamina, sebbene non sia stata fornita alcuna citazione per questa particolare affermazione.[9] Quando somministrato a 10ng/kg o 10μg/kg, il BPC-157 somministrato contemporaneamente all’anfetamina ha mostrato che solo la dose più elevata era in grado di attenuare alcuni effetti osservabili dell’anfetamina (comportamenti dei ratti come annusare, leccare e rosicchiare). Anche la somministrazione del BPC-157 un’ora dopo l’anfetamina ha mostrato alcuni benefici.[2] Quando ai ratti è stato precedentemente somministrato Aloperidolo (che rende i ratti successivamente più sensibili agli effetti dell’anfetamina[10]), la co-somministrazione di BPC-157 sembrava mitigare la prevista sensibilità indotta dall’Aloperidolo.[2] Questo effetto apparentemente antagonista può anche applicarsi cronicamente, il che significa che una singola dose di BPC-157 (10μg/kg IP; 10ng/kg inefficace) somministrata prima della somministrazione cronica di anfetamine sembrava attenuare gli effetti comportamentali dell’anfetamina nei ratti durante il periodo di osservazione.[11]
Aloperidolo
Il BPC-157 è stato studiato per il suo coinvolgimento nel sistema serotoninergico dovuto alla sua influenza nella salute dell’intestino, ed i ricercatori suggeriscono un possibile asse cervello-intestino a monte degli effetti del BPC-157 in entrambe queste aree.[12] Per quanto riguarda una connessione tra il cervello e l’intestino, la Serotonina è un probabile giocatore a causa della sua alta prevalenza nell’organo.[13]
I ricercatori hanno scoperto che i ratti trattati con 10μg/kg (iniezione sottocutanea) di BPC-157 sperimentano acutamente un aumento della sintesi della Serotonina dopo 40 minuti in diverse regioni del cervello, tra cui la substantia nigra reticulata e il nucleo olfattivo anteriore mediale, mentre contemporaneamente sperimentano una diminuzione nell’Ipotalamo, nell’Ippocampo (ventrale e dorsale), e nel talamo (dorsale ma non ventrale).[14] Quando questa dose veniva somministrata per una settimana, persisteva l’aumento della sintesi di Serotonina nella substantia nigra (che si verificava sia nella reticulata che nella compacta) mentre le diminuzioni della sintesi di Serotonina osservate con una singola dose non persistevano più.[14]
Asse Cervello-Intestino
Il BPC-157 sembra avere effetti protettivi sul tessuto cerebrale quando somministrato ai ratti (sia somministrato tramite l’acqua da bere che attraverso le iniezioni) insieme alla tossina Cuprizone, riducendo la quantità di cellule danneggiate in numerose regioni del cervello, compreso l’Ippocampo.[15] Il Cuprizone[15] è una tossina utilizzata per simulare i danni osservati nella sclerosi multipla[16] e potenzialmente nella schizofrenia.[17]
L’ingestione orale di BPC-157 a una quantità stimata di 10 μg/kg (0,16 μg/mL in acqua) è stata altrettanto efficace delle iniezioni di 10ng/kg e 10μg/kg[15], sebbene sia noto che il Cuprizone è una tossina che può indurre danno neuronale (in particolare demielinizzazione) senza necessariamente raggiungere il cervello.[18]
Cuprizone
Nelle femmine di ratto sottoposte a test di nuoto forzato (test di Porsolt), il BPC-157 (somministrazione intraperitoneale) alle dosi sia di 10ng/kg che di 10μg/kg sembra funzionare in misura statisticamente uguale ai controlli attivi sia del Imipramina (15 mg e 30 mg) che della Nialamide (30 mg e 40 mg), e hanno tutti superato il gruppo di controllo.[5] Il BPC-157 è apparso anche efficace nell’assistere questi ratti in un modello di stress cronico imprevedibile simile a 30mg di Imipramina.[5]
A concentrazioni di 2μg/mL nei fibroblasti tendinei che sono stati poi espiantati, le cellule trattate con il BPC-157 sembravano crescere più velocemente dei fibroblasti non trattati con BPC-157 entro due giorni, raggiungendo una quantità significativamente maggiore dopo una settimana. Questo effetto è stato associato sia ad una maggiore resistenza ossidativa al perossido di idrogeno che ad un aumento dipendente dalla concentrazione delle proteine FAK e Paxillina non osservate nel gruppo di controllo.[19] Anche la formazione di F-actina, importante per il processo di diffusione dei fibroblasti tendinei,[20] sembra essere notevolmente aumentata con il BPC-157 rispetto al controllo[19] ed è correlata alle azioni delle suddette proteine (FAK e Paxillina).[ 21] Questo studio ha anche scoperto che i fibroblasti tendinei ex vivo in isolamento non erano influenzati dal BPC-157, solo quelli espiantati nei ratti,[19] un effetto notato anche altrove quando i Tendociti coltivati non erano influenzati dal solo BPC-157.[22] Tuttavia, l’effetto inibitorio della crescita del 4-idrossinonenale (HNE) è stato negato dalla presenza del BPC-157 in queste cellule.[22]
Paxillina
I ricercatori hanno osservato benefici quando il BPC-157 veniva messo su una spugna durante l’intervento chirurgico, dove sembrava migliorare il tasso di riformazione del collagene, inizialmente superando il fattore di crescita delle piastrine dopo quattro giorni, ma alla fine risultando equipotente dopo otto giorni[4]. Sono stati osservati benefici nei ratti sottoposti a iniezioni intraperitoneali dopo una lesione del tallone d’Achille, dove il tasso di guarigione della lesione è stato confermato visivamente con dimensioni e profondità del taglio inferiori.[22]
È stato riscontrato che gli effetti protettivi del BPC-157 sulle ulcere vengono prevenuti nei ratti attraverso la somministrazione concomitante di Aloperidolo (antagonista dei recettori alfa-1A e dopaminergico), Fentolamina (antagonista alfa adrenergico, non selettivo) e Clonidina (antagonista alfa-2A adrenergico, simile all’Agmatina) ma non è stato influenzato dalla Prazosina, dal Domperidone o dalla Yohimbina.[23]
Il BPC-157 ha mostrato effetti protettivi contro vari agenti che inducono ulcere gastriche, come la Ciclofosfamide[24] e l’Aloperidolo.[25]
Quando si tratta di infiammazione, il BPC-157 ha mostrato benefici nei ratti contro le tossine Acido Trinitrobenzensolfonico (TNBS)[6] e Cisteamina,[26][27][15] dove sono stati ridotti sia i biomarker dell’infiammazione che i marker visivi di danno quando il BPC-157 è stato somministrato insieme alle tossine. Il BPC-157 non è unico in questo senso d’azione, poiché altri composti attivi controllati come la Ranitidina e l’Omeprazolo hanno mostrato efficacia nello stesso modello di infiammazione intestinale,[27] sebbene sia stato menzionato in una review degli autori[28] che il BPC-157 può essere più pratico a causa dei comprovati benefici in altre complicanze della malattia intestinale: guarigione dell’anastomosi, sindrome dell’intestino corto e fistole.
Omeprazolo
Un’anastomosi è una connessione tra due cose che normalmente non sono collegate, con una fistola che è un tipo anormale comunemente osservato durante le malattie intestinali. Numerosi studi hanno dimostrato che le iniezioni di BPC-157 nei ratti hanno proprietà riparatrici sull’anastomosi in numerose regioni del corpo, comprese quelle aortiche[29] ed esofagogastriche.[30] Negli studi che hanno valutato l’intestino, sono stati dimostrati benefici per le fistole colo-vescicali,[31] retto-vaginali,[32] colon-colon,[15] e ileoileali[33]. Questo particolare beneficio può essere correlato alla segnalazione dell’Ossido Nitrico (potenzialmente la via VEGFR2-Akt-eNOS influenzata dal BPC-157[7]) poiché L-NAME, un inibitore della sintasi dell’Ossido Nitrico, peggiora la guarigione dell’anastomosi che viene migliorato dal BPC-157.[30]
Ossido Nitrico
Anche gli studi che valutano il BPC-157 in modelli sperimentali di sindrome dell’intestino corto riportano benefici, con iniezioni di BPC-157 che migliorano questo stato[34][35] anche quando lo stato è peggiorato con l’aggiunta di L-NAME e Diclofenac.[35]
In particolare, è stato riscontrato un beneficio per la guarigione dell’anastomosi (esofagogastrica) nei ratti trattati con BPC-157 nell’acqua di abbeveramento (circa 10ng/kg o 10 μg/kg al giorno) senza iniezione, senza differenze significative nell’efficacia tra le due dosi ed efficacia statisticamente simile alle iniezioni di 10ng/kg e 10μg/kg.[30]
Uno studio sui ratti che utilizzava la tossina MPTP (che induce danni simili a quelli osservati nel morbo di Parkinson nei roditori), la somministrazione di BPC-157 per via intraperitoneale sembrava mitigare alcuni dei danni causati dall’MPTP.[36]
Nei roditori a cui è stato somministrato Cuprizone (per indurre danni simili a quelli osservati nella sclerosi multipla[16]) quelli a cui è stato somministrato il BPC-157 insieme al Cuprizone (0,16 ng/mL o 0,16 μg/mL in acqua potabile per quattro giorni o 10ng/kg o 10μg/kg per via intragastrica nell’ultimo giorno) sembravano mostrare danni cerebrali e anomalie cliniche significativamente inferiori dal Cuprizone rispetto ai ratti di controllo a cui non era stato somministrato il BPC-157.[15]
Conclusioni:
Come abbiamo visto, i ricercatori hanno condotto numerosi studi sui roditori utilizzando il BPC-157 il quale ha mostrato di avere effetti protettivi che si estendono oltre lo stomaco e il tratto intestinale. È stato dimostrato che il BPC-157 favorisce la guarigione delle ulcere nello stomaco, dei danni intestinali come fistole e disturbi infiammatori, la guarigione di ossa e articolazioni e i tassi di crescita e danni agli organi. Ha anche alcune influenze sul cervello.
I ricercatori hanno osservato effetti protettivi marcati quando il BPC-157 viene somministrato ai ratti insieme a una tossina utilizzata nella ricerca o a una procedura chirurgica dannosa. Sono necessarie ulteriori ricerche per chiarire se il BPC-157 ha molteplici meccanismi d’azione, ma la ricerca attuale suggerisce che questo pentadecapeptide influenza diversi fattori di crescita solitamente coinvolti nell’angiogenesi (la produzione di vasi sanguigni) e altri fattori coinvolti nella rigenerazione a seguito di un danno.
Il BPC-157 è sicuramente promettente, ma sono necessari studi sull’uomo per dimostrare che questi benefici si estendono oltre gli animali da ricerca. La maggior parte degli studi sul BPC-157 sono condotti su ratti sottoposti a iniezioni del supplemento. Nonostante il BPC-157 sia un peptide temporalmente stabile a livello gastrico, i peptidi sono un gruppo di composti che normalmente sono scarsamente assorbiti dopo l’integrazione orale, specie in forme oltre la tripeptide, quindi i ricercatori usano prevalentemente le iniezioni negli studi sui roditori. Inoltre, non ci sono prove d’efficacia accademicamente documentata del BPC-157 sugli esseri umani e la maggior parte della ricerca è stata condotta da un singolo gruppo di ricerca. A causa della sua natura sintetica, potrebbero esserci problemi legali associati alla vendita di questo composto in alcune regioni e potrebbe essere vietato da alcune organizzazioni sportive.
Tornando sulla questione dell’assunzione orale del BPC-157, vorrei ricordare che la stabilità gastrica non si traduce in un assorbimento intestinale di una catena composta da 15 amminoacidi. La Pepsina dello stomaco e le proteasi pancreatiche scompongono tutte le proteine/peptidi in amminoacidi, dipeptidi e tripeptidi, i quali vengono assorbiti a livello intestinale attraverso specifici trasportatori. Quindi, l’assunzione orale può portare benefici a livello gastrointestinale e, per connessione cerebrale attraverso il sistema nervoso enterico, benefici a livello mentale. Le proprietà (supposte anche nell’uomo) a livello delle articolazioni e tendini sono ben poco probabili con l’assunzione orale mentre sono una potenziale risultante dal trattamento per iniezione.
Digestione proteica
“Io ho usato la forma orale e ho recuperato più velocemente da una infiammazione alla spalla!” Si, sei proprio sicuro che sia dovuto alla supplementazione con il BPC-157? Oppure è la conseguenza di una combinazione di effetti sul recupero dati dai PEDs che stai utilizzando e il miglioramento dello stato psicologico consequenziale all’impatto a livello intestinale del peptide in questione? Prima di “gridare al miracolo” assicuratevi che lo sia…
Detto ciò, la dose orale più vicina possibile alla logica di trasposizione tra test su roditori ed esseri umani si basa su studi sui ratti in cui tale metodo di somministrazione ha mostrato benefici, poiché la maggior parte degli studi, come già detto, somministra il supplemento tramite iniezione. Si stima che la dose orale efficace nei ratti, 10μg/kg, sia equivalente nell’uomo a 1,6μg/kg, ovvero:
96mcg per una persona di 60Kg;
112mcg per una persona di 70Kg;
128mcg per una persona di 80Kg.
Attualmente, per ovvie ragioni, non ci sono studi di farmacocinetica umana per valutare le differenze di specie.
I dosaggi per la forma iniettabile si attestano tra i 200 ed i 300mcg/die per via sottocutanea o intramuscolare (non direttamente nell’articolazione) per un periodo di tempo variabile tra le 2 e le 4 settimane.
Sebbene il peptide BPC-157 non sia attualmente incluso nell’elenco delle sostanze vietate dell’Agenzia Mondiale Antidoping (WADA), è importante che gli atleti sappiano che questa sostanza non è approvata per l’uso clinico umano. È stato sviluppato e pubblicato un test antidoping per la rilevazione del BPC-157 nelle urine. Nonostante la WADA abbia chiarito che al momento il BPC-157 non è una sostanza proibita, questo potrebbe cambiare in futuro se si determinasse di soddisfare almeno due dei tre criteri di inclusione per l’elenco delle sostanze vietate dalla WADA.
Poiché il BPC-157 non è stato ampiamente studiato negli esseri umani, nessuno sa se esiste una dose sicura o se esiste un metodo per utilizzare questo composto con un buon grado di sicurezza per trattare condizioni mediche specifiche.
Dai dati empirici provenienti dagli utilizzatori “off-label” sono emersi effetti avversi quali dolore e arrossamento nel sito di iniezione, così come con qualsiasi iniezione, mal di testa, vertigini e nausea.
Chi non conosce, nel 2021, dopo quasi un secolo di ricerca, la Metformina ed i suoi effetti sul miglioramento della sensibilità all’Insulina, con conseguente miglioramento del uptake cellulare di glucosio ? E dei vantaggi che esso può apportare ai Bodybuilder in fase di “Refeed”, magari dopo periodi medio-lunghi a bassi CHO e con una capacità di gestirli non proprio ottimale?
La stessa cosa interessa anche la Berberina, la quale possiede vie farmacodinamiche molto simili alla Metformina. Entrambe le molecole, però, hanno un limite, e questo limite è comune a tutte le Biguanidi oggi in uso clinico o quelle appartenenti ai GDA (come la Berberina): la mancanza di selettività tissutale. Esse, infatti, migliorano sia l’IS del miocita che dell’adipocita, oltre ad attivare l’AMPK con alterazione del mTOR.
Nota: per chi non lo sapesse, le Biguanidi sono una categoria di farmaci ipoglicemizzanti orali di indicazione specifica contro il diabete di tipo II. A differenza di altri farmaci antidiabetici, come ad esempio le sulfaniluree, non determinano un aumento di rilascio di Insulina per cui non causano generalmente ipoglicemia. In questa sede mi riferirò con il termine “Biguanidi” a quelle molecole con tali caratteristiche, sia farmaceutiche (vedi Metformina) che appartenenti al panorama da banco denominato GDA (vedi Berberina).
Ora, potremmo anche dire che in un soggetto con una buona massa contrattile e una massa grassa tendenzialmente bassa questo “difetto” non causa particolari problemi nel complesso della preparazione. Ma c’è da considerare che una selettività miocitaria garantirebbe una ripartizione calorica ottimale in un contesto, per esempio, ipercalorico riducendo gli “approvvigionamenti” degli adipociti e prolungando sensibilmente la soglia temporale durante la quale l’atleta in questione potrebbe crescere in modo qualitativamente soddisfacente. Un pò come quando si ipotizzava sulla applicazione di molecole con teorica attività di riduzione dello stoccaggio degli Acidi Grassi. Discorsi ed effetti diversi, ma il fine è uno: aumentare il tempo di durata della “soglia di crescita qualitativa”.
Per “soglia di crescita qualitativa” intendo la possibilità di proseguire con la programmazione in ipercalorica ottenendo maggiori aumenti ipertrofici del muscolo-scheletrico piuttosto che del tessuto adiposo.
“Ma Gabriel! E l’interferenza con l’mTOR osservata con la Metformina ed altre molecole che stimolano l’attività del AMPK non è forse una limitazione ben più importante???!!!” Calma, piccola zecca interattiva, ne parlerò a tempo debito, come parlerò del fatto che è la dose a determinare se l’alterazione risulterà significativa o meno…. Proseguiamo…
In questo articolo tratterò della nuova molecola sperimentale denominata DS20060511, riporterò quanto è a nostra conoscenza ad oggi e quali sono le sue caratteristiche e possibili applicazioni che, tra l’altro, ho già accennato in questa introduzione…
Il principio della scoperta:
La riduzione dell’assorbimento del glucosio nel muscolo scheletrico è un’importante anomalia fisiopatologica nel diabete di tipo II ed è causata dalla alterazione della funzionalità di traslocazione dei GLUT4 sulla superfice cellulare del miocita nel tessuto muscolo-scheletrico.
Il trasportatore del glucosio di tipo 4 (GLUT-4), noto anche come famiglia di trasportatori di soluti 2, membro 4 del trasportatore di glucosio facilitato, è una proteina codificata, nell’uomo, dal gene SLC2A4. Il GLUT4 è il trasportatore del glucosio regolato dall’insulina, ma non solo, che si trova principalmente nei tessuti adiposo e nel muscolo striato (scheletrico e cardiaco). La prima prova di questa distinta proteina di trasporto del glucosio è stata fornita da David James nel 1988. Il gene che codifica per il GLUT4 è stato clonato e mappato nel 1989.
Struttura molecolare del GLUT-4
Il GLUT4 è il trasportatore che limita la velocità di assorbimento del glucosio e svolge un ruolo cruciale nel mantenimento dell’omeostasi del glucosio [1, 2]. I soggetti con diabete di tipo II mostrano un ridotto assorbimento di glucosio da parte del muscolo scheletrico a causa della ridotta traslocazione di GLUT4 nella superficie delle cellule del muscolo scheletrico[3]. È stato riportato che i topi diabetici con sovraespressione di GLUT4 mostrano livelli di glucosio plasmatico marcatamente ridotti sia a digiuno che in condizioni postprandiali [4,5,6].
Sebbene il GLUT4 sia immagazzinato in vescicole di stoccaggio intracellulari in condizioni basali, l’Insulina, e l’attività di contrazione del muscolo, induce la traslocazione di GLUT4 sulla superficie cellulare, facilitando l’assorbimento del glucosio [7,8]. L’Insulina attiva Akt tramite il substrato del recettore dell’Insulina (IRS)s-fosfoinositide 3-chinasi (PI3K) [9,10] e l’Akt attivato fosforila e di conseguenza inibisce le proteine Akt substrato di 160 kDa (AS160) e membro della famiglia del dominio TBC1 1 (TBC1D1) , entrambi sono proteine attivanti Rab GTPasi (GAP); ciò si traduce nell’attivazione delle proteine Rab e nella traslocazione di GLUT4 sulla superficie della membrana cellulare [11]. È stato riportato che il substrato 1 (Rac1) della tossina botulinica C3 correlato a RAS, un’altra molecola a valle di PI3K, promuove la traslocazione di GLUT4 indipendentemente dalla via Akt-AS160/TBC1D1-Rab. Rac1 stimola la riorganizzazione della polimerizzazione dell’actina corticale, che consente l’inserimento delle vescicole contenenti GLUT4 nella membrana cellulare[12,13]. È noto che l‘Insulina regola la traslocazione di GLUT4 sia attraverso la via di Akt-AS160-Rab che attraverso la via di polimerizzazione di Rac1-actina[14,15]. Nei soggetti con diabete di tipo II, entrambe le vie di segnalazione dell’Insulina sono compromesse nel muscolo scheletrico, con conseguente riduzione dell’assorbimento del glucosio indotto dall’Insulina in questo tessuto.
Schema della traslocazione indotta dall’Insulina del GLUT4 dal citosol alla membrana cellulare. Il legame dell’Insulina ai suoi recettori avvia una cascata di trasduzione del segnale, che si traduce nell’attivazione di Akt. Akt agisce sul GLUT4 contenuto nelle vescicole nel citosol per facilitarne la fusione con la membrana cellulare. Quando più molecole GLUT4 sono presenti nella membrana, più la velocità di assorbimento del glucosio è elevata.
Come già accennato, la contrazione durante l’esercizio è un altro importante potenziatore della traslocazione di GLUT4 nel muscolo scheletrico[16]. All’aumentata richiesta di glucosio durante l’esercizio nel muscolo scheletrico, il GLUT4 si trasloca sulla superficie cellulare per promuovere l’apporto di glucosio al muscolo scheletrico[17,18]. L’esercizio aumenta il rapporto AMP/ATP causato dal consumo di ATP, portando all’attivazione della chinasi attivata dall’AMP (AMPK). Nonostante l’evidenza riportata di una contrazione che induce la fosforilazione di TBC1D1 mediante l’attivazione di AMPK[19] o di un aumento dell’assorbimento del glucosio nel muscolo scheletrico mediante attivazione farmacologica di AMPK da parte di AICAR[20], il significato dell’AMPK nell’assorbimento del glucosio stimolato dall’esercizio in vivo rimane controverso [21,22]. Recentemente, l’induzione da parte di Rac1 della produzione NADPH ossidasi 2-dipendente di specie reattive dell’ossigeno è stata implicata nell’assorbimento del glucosio durante l’esercizio, attraverso la regolazione della traslocazione di GLUT4 [23,24]. La contrazione del muscolo scheletrico non ha indotto la fosforilazione di IRS1 o PI3K[25]. La captazione del glucosio indotta dalla contrazione o la traslocazione di GLUT4 nel muscolo scheletrico non è stata inibita dalla Wortmannina, un inibitore di PI3K [26,27]. Inoltre, la combinazione di Insulina e contrazione del muscolo scheletrico ha causato un ulteriore aumento della traslocazione di GLUT4 e dell’assorbimento di glucosio rispetto alla sola Insulina [27]. Questi dati suggeriscono che la contrazione del muscolo scheletrico stimola la traslocazione di GLUT4 indipendentemente dall’Insulina.
Wortmannina
Nei soggetti con diabete di tipo II, i campioni bioptici del muscolo scheletrico ottenuti durante un clamp insulinico euglicemico hanno mostrato un’alterata segnalazione dell’Insulina, osservata come riduzione della fosforilazione di IRS1 e dell’attività di PI3K, nel muscolo scheletrico[28], mentre non è stato osservato alcun effetto sulla fosforilazione/attività di Akt [29]. Altri studi hanno dimostrato una riduzione della traslocazione di GLUT4 e dell’assorbimento di glucosio in soggetti con diabete di tipo II [23,28]. Inoltre, è stato riportato che la ridotta traslocazione di GLUT4 nei soggetti con diabete di tipo II è stata migliorata dall’esercizio fisico [30,31]. Questi risultati suggeriscono che l’induzione della traslocazione di GLUT4 nel muscolo scheletrico potrebbe essere un potenziale bersaglio terapeutico nei pazienti con diabete di tipo II.
Recentemente, i ricercatori dell’azienda farmaceutica giapponese Daiichi Sankyo hanno dimostrato che il derivato xantenico DS20060511 induce la traslocazione di GLUT4 specifica del muscolo scheletrico, indipendentemente dall’azioni dell’Insulina. Hanno utilizzato miotubi L6 che esprimono GLUT4 marcato con myc (L6-GLUT4myc) per esaminare la libreria di composti chimici in loro possesso e misurare la traslocazione di GLUT4 sulla superficie cellulare mediante dosaggio immunologico anti-myc quantitativo. Gli effetti del composto sull’assorbimento del glucosio e sul metabolismo del glucosio in tutto il corpo sono stati esaminati in una serie di esperimenti in vitro e in vivo. Il meccanismo d’azione del composto è stato esplorato studiando le vie di segnalazione note coinvolte nella traslocazione di GLUT4 indotta dall’Insulina e dall’esercizio fisico. Infine, abbiamo valutato il potenziale terapeutico del composto in un modello murino obeso e insulino-resistente con diabete di tipo II.
Molecola di Xantene, base strutturale dei derivati xantenici.
Nota: I derivati xantenici sono modificazioni molecolari dello Xantene (9H-xantene, 10H-9-ossaantracene), un composto organico con la formula CH2[C6H4]2O. È un solido giallo solubile nei comuni solventi organici. Lo stesso xantene è un composto oscuro, ma molti dei suoi derivati sono coloranti utili.
Il DS20060511, è un induttore specifico per la traslocazione di GLUT4 nelle cellule muscolo-scheletriche:
I ricercatori, come detto pocanzi, hanno esaminato la loro libreria chimica, composta da oltre 100.000 composti, utilizzando miotubi L6-GLUT4myc, per identificare i composti che avrebbero indotto la traslocazione di GLUT4 sulla superficie cellulare. Sono stati identificati due composti completamente diversi ed entrambi hanno superato il test per escludere composti che avrebbero esercitato effetti tossici, come l’inibizione della catena respiratoria. Ulteriori test in vitro hanno rivelato che uno dei due composti ha influenzato la via Akt, così che alla fine hanno selezionato l’altro, un composto xantenico originale, come composto con il potenziale effetto di indurre la traslocazione di GLUT4. L’ottimizzazione della struttura molecolare ha infine prodotto il composto xantenico più potente, DS20060511 (vedi immagine seguente). Il trattamento con DS20060511 ha aumentato la traslocazione di GLUT4 nei miotubi differenziati L6-GLUT4myc in modo concentrazione-dipendente, come nel caso del trattamento con Insulina. Tuttavia, mentre il trattamento con Insulina ha anche aumentato la traslocazione di GLUT4 negli adipociti differenziati 3T3-L1-GLUT4myc, il trattamento con DS20060511 non ha avuto quasi alcun effetto sulla traslocazione di GLUT4 in questi adipociti, suggerendo che l’induzione della traslocazione di GLUT4 da parte di DS20060511 è specifica per le cellule del tessuto muscolo-scheletrico. Coerentemente con questi dati, il trattamento con DS20060511 ha aumentato significativamente l’assorbimento di 2-DG in modo concentrazione-dipendente nei miotubi L6-GLUT4myc, come nel caso del trattamento con Insulina. Ancora una volta, mentre è stato dimostrato che l’Insulina aumenta l’assorbimento di 2-DG negli adipociti differenziati 3T3-L1-GLUT4myc, DS20060511 non ha mostrato tale effetto negli adipociti. Questi dati suggeriscono che il composto xantenico DS20060511 promuove l’assorbimento del glucosio mediante l’attivazione specifica della traslocazione di GLUT4 nelle cellule muscolo-scheletriche.
a Struttura chimica del DS20060511. b, c Induzione concentrazione-dipendente della traslocazione di GLUT4 da parte del DS20060511 e Insulina nei miotubi L6-GLUT4myc (b) e negli adipociti 3T3-L1-GLUT4myc (c). d, e Captazione di 2-DG valutata nei miotubi L6-GLUT4myc (d) e negli adipociti 3T3-L1-GLUT4myc (e). I valori mostrati sono mezzi ± SEM, n = 3. **P < 0,01, ***P < 0,001 rispetto al controllo mediante ANOVA unidirezionale seguito dal test di Dunnett.
Il trattamento con DS20060511, riduzione dei livelli di glucosio ematico e aumento potenziato dell’assorbimento di glucosio per via della traslocazione di GLUT4 nel muscolo scheletrico in vivo:
Per studiare gli effetti del DS20060511 sulla dinamica del glucosio in vivo, il composto è stato somministrato a topi normali. Nei topi che avevano continuato ad accedere al cibo, la sola somministrazione orale di DS20060511 in modo modesto, ma statisticamente significativo, ha ridotto i livelli di glucosio nel sangue, mentre nei topi che avevano negato l’accesso al cibo durante la notte, il composto non ha esercitato alcun effetto sui livelli di glucosio nel sangue. Quando è stato somministrato prima del carico orale di glucosio nel test di tolleranza al glucosio orale (GTT), il DS20060511 ha prodotto una soppressione dose-dipendente dell’aumento dei livelli di glucosio nel sangue dopo un carico orale di glucosio. La secrezione di Insulina durante il GTT orale è stata ridotta in modo piuttosto significativo in tutti i gruppi trattati con DS20060511, suggerendo che il trattamento con DS20060511 riduce i livelli di glucosio nel sangue indipendentemente dalla secrezione di Insulina. Il trattamento con DS20060511 ha prodotto un aumento significativo dell’assorbimento di [3H]-2-DG nei muscoli soleo e gastrocnemio, ma non nel cuore o nel tessuto adiposo bianco (WAT) durante il GTT intraperitoneale. L’analisi Western blot ha rivelato un aumento dei livelli di espressione della proteina GLUT4 nella frazione della membrana plasmatica dei muscoli scheletrici nel gruppo trattato con DS2006511 come osservato in un gruppo trattato con Insulina. Questi dati suggeriscono che il trattamento con DS20060511 riduce i livelli di glucosio nel sangue aumentando l’assorbimento del glucosio nel muscolo scheletrico inducendo la traslocazione di GLUT4 in vivo.
a, b Livelli di glucosio nel sangue dopo il trattamento con DS20060511 (30 mg kg-1) in topi C57BL/6 che avevano ricevuto un accesso continuo al cibo (a) e topi a cui era stato negato l’accesso al cibo durante la notte (b) (n = 8) . I valori mostrati sono mezzi ± SEM. **P < 0.01 vs. 0 min di ANOVA unidirezionale seguito dal test di Dunnett. c Livelli di glicemia e Insulina plasmatica durante GTT orale nei topi C57BL/6 (n = 5–6). I topi hanno ricevuto la somministrazione orale di veicolo o DS20060511 alla dose indicata, 15 min prima della somministrazione di glucosio (1,5 g kg-1). I valori mostrati sono mezzi ± SEM. *P < 0.05, **P < 0.01 rispetto al veicolo per ANOVA unidirezionale seguito dal test di Williams. d Captazione di [3H]-2-DG nel muscolo soleo, nel muscolo gastrocnemio (Gastro.), nel cuore e nel tessuto adiposo bianco (WAT) a 60 min durante il GTT intraperitoneale nei topi C57BL/6 (n = 3). I topi hanno ricevuto la somministrazione orale del veicolo o DS20060511 (30 mg kg-1), 15 min prima della somministrazione di glucosio (1 g kg-1 glucosio contenente [3H]-2-DG). I valori mostrati sono mezzi ± SEM. *P < 0.05, **P < 0.01 rispetto al veicolo in base al t-test. e Livelli proteici di GLUT4 e Na,K-ATPaseα nella frazione di membrana plasmatica del muscolo tricipite surale asportato dai topi C57BL/6 (n = 2) trattati con DS20060511 (10 mg kg-1), Insulina (5 U kg− 1), o salina come veicolo, attraverso la vena cava inferiore 10 min dopo il trattamento.
Valutazione farmacocinetica del DS20060511 nei topi:
In topi normali sono state esaminate le variazioni della concentrazione plasmatica e della distribuzione del DS20060511 in possibili organi/tessuti bersaglio. I livelli di esposizione sistemica al DS20060511 dopo sua somministrazione orale erano dose dipendenti e le concentrazioni massime a 30 min dopo la somministrazione di 1, 10 e 30 mg kg-1 erano rispettivamente di 0,6, 16,5 e 71,4 μM. La misurazione delle concentrazioni di DS20060511 nei tessuti a 75 min dopo la somministrazione orale (30 mg kg-1) ha rivelato concentrazioni quasi comparabili tra il muscolo scheletrico, il WAT e il cuore. Coerentemente con il suo profilo farmacocinetico stabile, la stabilità metabolica del composto nella frazione microsomiale del fegato era elevata (89% e 79% del composto rimanente dopo 1 h di incubazione con la frazione microsomiale del fegato umano e di topo, rispettivamente).
L’effetto ipoglicemizzante del DS20060511 dipende dal GLUT4:
Per confermare che l’effetto ipoglicemizzante del DS20060511 è mediato dal GLUT4, la molecola è stata somministrata a topi GLUT4KO. L’espressione della proteina GLUT4 non era rilevabile nel muscolo scheletrico, nel cuore e nel WAT dei topi GLUT4KO. Mentre il trattamento con DS20060511 ha causato una significativa diminuzione dei livelli di glucosio nel sangue e di Insulina plasmatica nei topi wild-type (WT) durante GTT orale, questi effetti sono stati completamente aboliti nei topi GLUT4KO. Il trattamento con DS20060511 ha aumentato significativamente l’assorbimento di 2-DG da parte dei muscoli soleo ed estensore lungo delle dita (EDL) dei topi WT, mentre non è stato osservato un tale aumento dell’assorbimento muscolare nei muscoli isolati dei topi GLUT4KO trattati con DS20060511 . Questi dati confermano che l’effetto ipoglicemizzante del DS20060511 è mediato da GLUT4 nel muscolo scheletrico.
a Livelli di glicemia e insulina plasmatica durante GTT orale in topi wild-type (WT, n = 5) e GLUT4 knockout (KO, n = 6). I topi hanno ricevuto la somministrazione orale del veicolo o DS20060511 (30 mg kg-1), 15 min prima della somministrazione di glucosio (1,5 g kg-1). I valori mostrati sono mezzi ± SEM. *P < 0.05, **P < 0.01 rispetto al veicolo in base al t-test. b Captazione di [3H]-2-DG stimolata da DS20060511 nei muscoli soleo e EDL isolati asportati da topi WT (n = 6) e KO (n = 6). I valori mostrati sono mezzi ± SEM. **P < 0,01 rispetto al veicolo secondo il t-test.
Il trattamento con DS20060511 induce la traslocazione di GLUT4 senza attivazione delle vie IR-IRS1-PI3K-Akt-AS160 e -PI3K-Rac1:
La traslocazione di GLUT4 indotta dall’Insulina è attivata da (1) la via IR-IRS1-PI3K-Akt-AS16032 e (2) la via IR-IRS1-PI3K-Rac115 nel muscolo scheletrico. L’Insulina lega l’IR, che si traduce nell’attivazione di IRS1, PI3K e Akt. Akt attivato inibisce la proteina di attivazione della Rab GTPasi (GAP) AS160, che si traduce nell’attivazione delle proteine Rab e nella traslocazione di GLUT4 alla membrana plasmatica[33]. D’altra parte, Rac1 è attivato da PI3K e promuove il rimodellamento dell’actina, con conseguente traslocazione di GLUT4[12]. E’ stato esaminato se il trattamento con DS20060511 aumenta la traslocazione di GLUT4 nel muscolo scheletrico attraverso questi percorsi. Sebbene la subunità IRβ e IRS1 siano state fosforilate nei muscoli scheletrici dei topi trattati con Insulina, non è stata osservata tale fosforilazione di queste proteine dopo il trattamento con DS20060511. Allo stesso modo, mentre il trattamento con Insulina ha indotto la fosforilazione di Akt e AS160, il trattamento con DS20060511 non ha avuto tale effetto. Successivamente è stata eseguita la microscopia di immunofluorescenza per indagare se il DS20060511 potesse promuovere la polimerizzazione dell’actina. Sebbene sia stata osservata una forte colorazione di GLUT4 sulla superficie cellulare dopo il trattamento sia con Insulina che con DS20060511, la polimerizzazione dell’actina è stata osservata solo dopo il trattamento con Insulina nei miotubi differenziati L6-GLUT4myc. Inoltre, sebbene la traslocazione di GLUT4 sia stata indotta sia dall’Insulina che dal trattamento con DS20060511, la latrunculina B, un inibitore della polimerizzazione dell’actina, ha soppresso solo la traslocazione di GLUT4 indotta dall’Insulina, ma non quella indotta dal trattamento con DS20060511. Il co-trattamento di DS20060511 e Insulina ha comportato un aumento additivo della traslocazione di GLUT4 nei miotubi L6-GLUT4myc, anche alla concentrazione di Insulina alla quale la traslocazione di GLUT4 da parte della sola Insulina era saturata. Coerentemente con questi dati, anche l’assorbimento di 2-DG indotto dall’Insulina è stato ulteriormente aumentato dal trattamento concomitante con DS20060511 nei muscoli scheletrici isolati. In effetti, i livelli di glucosio nel sangue sono stati ridotti in misura maggiore dopo il trattamento combinato con DS20060511 più Insulina rispetto a quello dopo il solo trattamento con Insulina nei topi trattati con streptozotocina (STZ). Questi dati suggeriscono che l’attivazione né della via IR-IRS1-PI3K-Akt-AS160 né della via IR-IRS1-PI3K-Rac1 è coinvolta nella traslocazione di GLUT 4 indotta dal trattamento con DS20060511.
a, b Fosforilazione di IRβ, IRS1, Akt (Ser473) e AS160 del muscolo tricipite surale asportato da topi C57BL/6 (n = 2) trattati con DS20060511 (10 mg kg-1), Insulina (5 U kg-1 ), o soluzione salina come veicolo, attraverso la vena cava inferiore 10 min dopo il trattamento. c Immunocolorazione in fluorescenza della superficie cellulare GLUT4 e delle fibre intracellulari di actina in miotubi L6-GLUT4myc trattati con 30μM di DS20060511 o 100μnM di Insulina. Le frecce indicano la caratteristica struttura arruffata dell’actina polimerizzata e della superficie associata all’actina GLUT4. d Attività di traslocazione GLUT4 dell’Insulina 30μM DS20060511 o 100μnM in presenza dell’inibitore della polimerizzazione dell’actina, Latrunculin B, alle concentrazioni indicate. I valori mostrati sono mezzi ± SEM, n = 3. e Traslocazione GLUT4 stimolata dall’Insulina concentrazione-dipendente in miotubi L6-GLUT4myc con o senza 30 μM DS20060511 (n = 3). f Captazione di 2-DG stimolata da DS20060511 concentrazione-dipendente con Insulina 100 nM in muscoli isolati da topi C57BL/6 (n = 3). I valori mostrati sono mezzi ± SEM. ***P < 0,001 di ANOVA unidirezionale seguito dal test di Tukey. g Livelli di glucosio nel sangue durante ITT in topi C57BL/6 trattati con STZ (n = 6–7). Il veicolo o la dose indicata di DS20060511 è stata somministrata per via orale contemporaneamente all’iniezione intraperitoneale di Insulina 0,1 U kg-1. I valori mostrati sono mezzi ± SEM. *P < 0.05 vs. veicolo per ANOVA unidirezionale seguito dal test di Dunnett. c Barra della scala in tutti i pannelli, 5 μm. Le macchie non ritagliate per a e b possono essere trovate nella figura seguente.
Il trattamento con DS20060511 aumenta l’ossidazione del glucosio durante l’esercizio fisico:
Poiché l’esercizio fisico, come l’Insulina, è ben noto per migliorare la traslocazione di GLUT4 e aumentare l’assorbimento di glucosio nel muscolo scheletrico[34], i ricercatori hanno successivamente studiato l’effetto del trattamento con DS20060511 sulla capacità di resistenza all’esercizio fisico e l’ossidazione del substrato energetico durante l’esercizio mediante calorimetria. Durante l’esercizio graduale sul tapis roulant, il VO2 è aumentato gradualmente in entrambi i gruppi trattati con il veicolo e DS20060511 e anche la capacità di resistenza all’esercizio era paragonabile tra i due gruppi. Dopo un po’ di tempo dall’inizio della corsa, il gruppo trattato con DS20060511 ha iniziato a mostrare un rapporto di scambio respiratorio (RER) relativamente più elevato rispetto al gruppo trattato con veicolo; inoltre, l’ossidazione stimata del glucosio durante il test era significativamente più alta nei topi trattati con DS20060511 rispetto ai topi trattati con veicolo, mentre l’ossidazione dei grassi era significativamente inferiore. Pertanto, il DS20060511 ha aumentato l’ossidazione del glucosio durante l’esercizio. I livelli di glucosio nel sangue sono diminuiti significativamente dopo l’esercizio nei topi trattati con DS20060511, ma non sono scesi al range di ipoglicemia. I livelli di lattato nel sangue erano comparabili tra i due gruppi.
a–c Rapporto di scambio respiratorio (RER), ossidazione stimata del glucosio e ossidazione dei grassi durante la corsa su tapis roulant graduale nei topi C57BL/6 (n = 7). Il veicolo o DS20060511 (30 mg kg−1) è stato somministrato per via orale 15 min prima di iniziare a correre. Il tapis roulant è partito dalla velocità di 10 m min−1 e aumentato di 2 m min−1 ogni 3 min. I valori mostrati sono mezzi ± SEM. *P < 0.05 vs. veicolo dal t-test.
Mancanza di effetto sulla fosforilazione dell’AMPK con Il trattamento di DS20060511:
Sulla base della scoperta che il DS20060511 ha aumentato l’utilizzo del glucosio nel muscolo scheletrico durante l’esercizio, i suoi effetti combinati con quelli della contrazione muscolare sono stati ulteriormente valutati utilizzando campioni di muscolo scheletrico isolati. L’assorbimento di 2-DG è stato aumentato in misura maggiore dopo l’elettrostimolazione muscolare combinata con il trattamento DS20060511 rispetto a quello dopo l’elettrostimolazione muscolare senza il trattamento DS20060511. Sebbene recenti scoperte suggeriscano che l’AMPK non svolga alcun ruolo nella traslocazione di GLUT4 e nell’assorbimento di glucosio nel muscolo osservato durante l’esercizio[16,22], l’attivazione di AMPK mediante stimolazione elettrica[21], nonché da AICAR[20], potrebbe aumentare l’assorbimento di glucosio nel muscolo scheletrico isolato. E’ stata esaminata la fosforilazione di AMPK dopo il trattamento con DS20060511 mediante western blotting nel muscolo scheletrico isolato. Sebbene il livello di fosforilazione dell’AMPK sia stato elevato dalla stimolazione muscolare elettrica, non è stato osservato alcun cambiamento di questo tipo dopo il trattamento con DS20060511. Il livello di fosforilazione dell’AMPK nel muscolo scheletrico è rimasto invariato dopo il trattamento con DS20060511 rispetto a quello prima del trattamento in vivo, anche in condizioni di non esercizio. Questi dati suggeriscono che l’aumento dell’assorbimento di glucosio indotto da DS20060511 è indipendente dall’attivazione dell’AMPK.
a Captazione di 2-DG stimolata da DS20060511 dipendente dalla concentrazione con contrazione muscolare (stimolazione elettrica 5 Hz) in muscoli isolati da topi C57BL/6 (n = 3). ***P < 0,001 di ANOVA unidirezionale seguito dal test di Tukey. b La contrazione muscolare (stimolazione elettrica 5 Hz) ha indotto la fosforilazione di AMPK (Thr172) con o senza 10 μM DS20060511 in muscoli isolati da topi C57BL/6. c Livelli di fosforilazione di AMPKα dei muscoli Triceps surae asportati da topi C57BL/6 (n = 2) trattati con DS20060511 (10 mg kg-1) o soluzione salina come veicolo attraverso la vena cava inferiore 10 min dopo il trattamento.
Il trattamento con DS20060511 diminuisce la glicemia in maniera eNOS-indipendente:
È stato dimostrato che il Nitroprussiato di sodio (SNP), un donatore di Ossido Nitrico (NO), aumenta l’assorbimento di glucosio nel muscolo scheletrico e che questo aumento non è inibito dall’inibitore PI3K, Wortmannin[35]. Inoltre, l’assorbimento del glucosio indotto dall’esercizio da parte del muscolo scheletrico non è stato soppresso dall’inibitore di NO NG-monometil-L-arginina (L-NMMA)[35]. Questi dati suggeriscono che il NO induce l’assorbimento del glucosio da parte del muscolo scheletrico attraverso un meccanismo che è distinto sia dall’Insulina che dalle vie di segnalazione dell’esercizio. L’Ossido Nitrico sintasi endoteliale, che è un importante enzima che genera NO, è espresso nel muscolo scheletrico. È stato riportato che l’assorbimento del glucosio è compromesso nei muscoli scheletrici isolati di topi eNOSKO[36]. Per studiare il meccanismo alla base dell’aumento dell’assorbimento di glucosio da parte del muscolo scheletrico indotto da DS20060511, è stato somministrato DS20060511 a topi eNOSKO. Il trattamento con DS20060511 ha ridotto significativamente i livelli di glucosio nel sangue sia nei topi WT che eNOSKO durante GTT orale. Sebbene i livelli di glucosio nel sangue siano stati ridotti dal trattamento con Insulina, i livelli di glucosio nel sangue sono stati ridotti ulteriormente dopo il trattamento con DS20060511, sia nei topi WT che eNOSKO, allo stesso modo. Questi dati suggeriscono che l’effetto ipoglicemizzante di DS20060511 è esercitato in modo eNOS-indipendente.
a, b Livelli di glucosio nel sangue durante GTT orale in topi wild-type (WT, n = 5) ed eNOS-knockout (KO, n = 5–6). I topi hanno ricevuto il veicolo o DS20060511 (10 mg kg-1) per via orale 15 min prima della somministrazione di glucosio (3,0 g kg-1). c, d Livelli di glucosio nel sangue durante ITT nei topi WT (n = 4) e KO (n = 5). Veicolo o DS20060511 (30 mg kg-1) è stato somministrato per via orale contemporaneamente all’iniezione intraperitoneale di insulina 0,5 U kg-1. I valori mostrati sono mezzi ± SEM. *P < 0.05, **P < 0.01, ***P < 0.001 rispetto al veicolo in base al t-test.
Il trattamento acuto e cronico con DS20060511 migliora l’intolleranza al glucosio nei topi diabetici obesi:
Per indagare se il trattamento con DS20060511 può attenuare l’intolleranza al glucosio nei topi con obesità indotta dalla dieta e resistenza all’Insulina, i ricercatori hanno condotto GTT orale in topi alimentati con dieta ricca di grassi (HFD) dopo il trattamento con DS20060511. Il trattamento con DS20060511 ha ridotto significativamente i livelli di glucosio nel sangue nei topi nutriti con HFD agli stessi livelli di quelli osservati nei topi alimentati con dieta normale durante il GTT orale. I livelli plasmatici di Insulina erano piuttosto diminuiti nei topi nutriti con HFD trattati con DS20060511. La soppressione dell’assorbimento di 2-DG indotto dall’Insulina nel muscolo scheletrico isolato da topi alimentati con HFD è stata completamente ripristinata dal trattamento con DS20060511. Questi dati suggeriscono che il trattamento acuto con DS20060511 migliora l’intolleranza al glucosio nei topi con obesità indotta dalla dieta e resistenza all’Insulina. Successivamente, è stato studiato l’effetto del trattamento cronico con DS20060511 in topi diabetici geneticamente obesi (db/db). I livelli di glucosio nel sangue sono diminuiti significativamente dal primo al 28° giorno di trattamento con DS20060511 nei topi db/db. Coerentemente con questi dati, anche il valore dell’emoglobina glicata (HbA1c) è stato significativamente ridotto dopo il trattamento cronico con DS20060511. Non ci sono state differenze statisticamente significative nel peso corporeo, nell’assunzione di cibo, nel livello di glucosio nel sangue a digiuno o nei livelli di Insulina plasmatica a digiuno tra i topi db/db trattati con DS20060511 e quelli trattati con il veicolo. Non sono stati inoltre rilevati cambiamenti significativi nei pesi dei tessuti di muscolo, cuore, WAT e fegato, o nel contenuto di glicogeno del muscolo, del cuore e del fegato. Questi dati suggeriscono che il trattamento con DS20060511 sia acuto che cronico migliora il diabete ripristinando l’assorbimento alterato del glucosio da parte del muscolo scheletrico.
a Livelli di glucosio nel sangue e di Insulina plasmatica durante un GTT orale in topi alimentati con dieta normale (NC) e ad alto contenuto di grassi (HFD) (n = 5). Veicolo o DS20060511 (30 mg kg-1) è stato somministrato per via orale 15 min prima della somministrazione orale di glucosio (1,5 g kg-1). I valori mostrati sono mezzi ± SEM. *P < 0.05, **P < 0.01, ***P < 0.001 rispetto al veicolo HFD secondo il t-test. b Effetti dell’Insulina 10 μM DS20060511 e 100 nM sull’assorbimento di 2-DG nei muscoli isolati da topi alimentati con NC (n = 6) e con HFD (n = 5). I valori mostrati sono mezzi ± SEM. **P < 0.01 per ANOVA unidirezionale seguito dal test di Tukey. c, d Cambiamenti nei livelli di glucosio nel sangue e AUC il giorno 1 e il giorno 28 durante la rialimentazione (n = 6) in topi db/db trattati cronicamente con DS20060511 (10 mg kg-1 giorno-1). I valori mostrati sono mezzi ± SEM. *P < 0.05, **P < 0.01, ***P < 0.001 rispetto al veicolo in base al t-test. e Modifica dei livelli di HbA1c nei topi db/db (n = 6) a 4 settimane. I valori mostrati sono mezzi ± SEM. *P < 0.05 vs. veicolo dal t-test.
Discussioni conclusive:
Come abbiamo visto, è stata passata al vaglio la libreria chimica in possesso dei ricercatori i quali hanno utilizzato miotubi L6-GLUT4myc per lo studio di un nuovo farmaco per il trattamento del diabete di tipo II scoprendo il composto xantenico DS20060511. Il DS20060511 ha aumentato la traslocazione di GLUT4 nei miotubi differenziati L6-GLUT4myc, ma non negli adipociti differenziati 3T3-L1-GLUT4myc, suggerendo che agisca principalmente nei muscoli scheletrici. Coerentemente, in vivo, il DS20060511 ha indotto l’assorbimento di 2-DG nei muscoli soleo e gastrocnemio, ma non nel cuore o nel tessuto adiposo. L’Insulina favorisce l’assorbimento del glucosio nel tessuto adiposo e nel muscolo scheletrico, che inevitabilmente, in condizioni metabolicamente alterate e ipercaloriche, porta all’obesità. Tuttavia, il DS20060511 migliora l’assorbimento del glucosio solo nel muscolo scheletrico e riduce la secrezione di Insulina sopprimendo l’aumento dei livelli di glucosio nel sangue dopo il carico di glucosio, sopprimendo così lo sviluppo dell’obesità; quindi, il composto sembra anche offrire una promessa come farmaco per la prevenzione dell’obesità. Il DS20060511 ha ridotto i livelli di glucosio nel sangue nei topi diabetici obesi, senza causare iperfagia, aumento di peso corporeo o ipoglicemia e senza aumentare la secrezione di Insulina. Inoltre, il DS20060511 non sembra abbassare il livello di glucosio nel sangue a digiuno, indicando il rischio relativamente basso di ipoglicemia associato all’uso di questo composto. Queste caratteristiche potrebbero essere preferibili a un farmaco sicuro ed efficace per il trattamento del diabete di tipo II.
Voglio ricordare che con la sigla “2-DG” ci si riferisce ad un analogo del glucosio tracciabile (vedi immagine a sinistra).
L’effetto ipoglicemizzante del DS20060511 è stato completamente abolito nei topi GLUT4KO, indicando che il DS20060511 aumenta l’assorbimento del glucosio in modo GLUT4-dipendente. È interessante notare che il DS20060511 non è riuscito ad attivare la segnalazione dell’Insulina a monte, inclusa la fosforilazione di AS160 e il rimodellamento dell’actina o il percorso AMPK, che sono anche noti per aumentare la traslocazione di GLUT4 nel muscolo scheletrico. Inoltre, quando somministrato in combinazione con Insulina, il DS20060511 ha ulteriormente migliorato l’assorbimento del glucosio nel muscolo scheletrico sia nei topi normali che in quelli resistenti all’Insulina e ha ulteriormente ridotto i livelli di glucosio nel sangue in un modello murino di diabete di tipo I indotto da STZ. Il DS20060511 ha anche potenziato l’ossidazione del glucosio in tutto il corpo durante l’esercizio fisico, associata a un aumento dell’assorbimento e dell’utilizzo del glucosio nel muscolo scheletrico[16]. Pertanto, il DS20060511 può agire come un agente antidiabetico con un meccanismo d’azione completamente nuovo in pazienti con azioni alterate dell’Insulina nel muscolo scheletrico e in quelli con diabete di tipo I o II che ricevono Insulina e/o terapia fisica.
Alcuni composti sono stati anche segnalati in precedenza per indurre la traslocazione di GLUT4. È stato riportato che nuovi composti della Piridazina inducono fortemente la traslocazione di GLUT4 nei miotubi L6 e mostrano un significativo effetto ipoglicemizzante in un modello murino di diabete grave[37]. È noto che i disaccoppianti protonici, come il 2,4-dinitrofenolo, inducono la traslocazione di GLUT4 in accordo con un rapido calo dei livelli intracellulari di ATP[38]. Tuttavia, a differenza del DS20060511, questi composti promuovono la traslocazione di GLUT4 attraverso la via PI3K o AMPK. È stato riportato che la piccola molecola donatrice di NO NCX 4016 induce la traslocazione di GLUT4 negli adipociti 3T3-L1, ma non nelle cellule del muscolo scheletrico[39]. Questi risultati suggeriscono che un potenziatore della traslocazione di GLUT4 specifico del muscolo scheletrico come il DS20060511 non è mai stato segnalato in precedenza.
Il movimento del GLUT4 negli adipociti. Il tessuto adiposo è costituito da adipociti. Negli adipociti, il GLUT4 si trova nella membrana cellulare e nel citosol. La traslocazione di GLUT4 dalle vescicole citosoliche alla membrana cellulare porta ad un elevato assorbimento di glucosio, mentre l’endocitosi riporta il GLUT4 al citosol. (1): Nelle cellule non stimolate, le porzioni di membrana contenenti GLUT4 sono internalizzate in modo endocitosi per generare vescicole contenenti GLUT4. Le vescicole GLUT4 sono internalizzate negli endosomi precoci (o ordinati). Possono entrare nel corpo endoplasmatico di recupero e seguire la via retrograda verso la rete trans-Golgi e il compartimento intermedio del reticolo endoplasmatico-Golgi o altri compartimenti della membrana donatrice. (2): Le vescicole GLUT4 derivate dalle strutture della membrana del donatore sono fissate da un laccio contenente un dominio UBX per la proteina GLUT4 (TUG). (3): Durante la stimolazione del segnale dell’Insulina, le vescicole GLUT4 vengono rilasciate e caricate sul motore dei microtubuli per essere trasferite alla membrana plasmatica. La continua presenza di Insulina porta al movimento diretto di queste vescicole verso la membrana plasmatica. (4): Le vescicole GLUT4 sono legate alla proteina motoria chinesina e ad altre proteine. Quando ciò si verifica, si forma un complesso SNARE ternario stabile. (5): Il complesso SNARE ternario stabile è ancorato alla membrana bersaglio. (6): Le vescicole ancorate si affidano a SNARE per spostarsi e fondersi con la membrana bersaglio. Fonte immagine: Wang T, Wang J, Hu X, Huang XJ, Chen GX. Current understanding of glucose transporter 4 expression and functional mechanisms. World J Biol Chem 2020; 11(3): 76-98 [PMID: 33274014 DOI: 10.4331/wjbc.v11.i3.76]
Perché il DS2006051 agisce selettivamente sul muscolo scheletrico? La molecola bersaglio del DS2006051 può essere espressa selettivamente nel muscolo scheletrico. La quantità di GLUT4 sulla superficie cellulare è determinata dall’equilibrio tra esocitosi dalle vescicole di stoccaggio intracellulare ed endocitosi dalla membrana cellulare. Il DS2006051 può promuovere l’esocitosi o sopprimere l’endocitosi di GLUT4 tramite l’attivazione della molecola bersaglio. Per studiare il bersaglio selettivo di DS20060511 nel muscolo scheletrico e nei miotubi L6, sono stati adottati tre diversi approcci: legame del composto radiomarcato, purificazione di perline immobilizzate con composto e fotoreticolazione UV di un composto al bersaglio. I composti radiomarcati o modificati chimicamente avevano la capacità di reagire con campioni preparati da tessuto muscolare scheletrico o miotubi L6-GLUT4myc, come lisati, microsomi o cellule viventi. Dopo l’arricchimento e la purificazione abbinati per ciascun approccio, i campioni sono stati analizzati mediante LC-MS/MS. Sfortunatamente, i ricercatori non sono riusciti a identificare nessuna molecola bersaglio specifica che si legasse al DS20060511 con un’alta affinità. Sono necessarie ulteriori indagini per identificare il bersaglio molecolare del DS20060511 e anche la via di segnalazione coinvolta, come la produzione di specie reattive dell’ossigeno associate a Rac1 o NADPH ossidasi 2.
In conclusione, è stato identificato un nuovo composto xantenico, il DS20060511, ed è stato dimostrato che il trattamento con DS20060511 induceva la traslocazione di GLUT4 indipendentemente dalla segnalazione canonica dell’Insulina e dall’attività dell’AMPK, per migliorare l’assorbimento del glucosio da parte del muscolo scheletrico. Inoltre, il trattamento con DS20060511 ha anche migliorato l’intolleranza al glucosio nei topi diabetici obesi. Sebbene non siano stati in grado di identificare la specifica molecola bersaglio del DS20060511 sulla cellula muscolare scheletrica, ulteriori studi con il composto aiuterebbero a sviluppare un nuovo farmaco per il diabete di tipo II.
Le caratteristiche del DS20060511 lo rendono una molecola di particolare interesse per i bodybuilder. La sua selettività per il tessuto muscolo scheletrico e la mancata attivazione dell’AMPK offrono due significativi vantaggi che le molecole con attività di miglioramento del insulino-resistenza (Biguanidi et simili) oggi disponibili non danno:
Punto 1: la selettività della molecola per il tessuto muscolo-scheletrico e il miglioramento in tale sede dell’uptake del Glucosio da parte del miocita garantisce una ripartizione calorica a sensibile svantaggio del tessuto adiposo (quindi dell’adipocita) in un contesto ipercalorico, prolungando in modo indeterminato (almeno secondo i dati attuali) il periodo di vantaggio che l’atleta può sperimentare in un regime di questo tipo, prima che il peggioramento dei parametri del IR portino ad un aumento significativo della massa grassa e una riduzione dei guadagni muscolari sia in rapporto alla precedente che in termini assoluti;
Punto 2: la capacità del DS20060511 di bypassare l’attivazione/stimolo del AMPK permette di non sottoregolare/bloccare l’attività del mTOR e della sua attività sull’ipertrofia muscolare. Questo vantaggio è unico nel suo genere dal momento che, per esempio, sia la Metformina che la Berberina, due molecole largamente utilizzate per il miglioramento del IR, interagiscono per via delle PPAR-α nello stimolo dell’attività del AMPK la quale sottoregola/blocca mTOR.
Riguardo all’ultimo punto, c’è da dire che, da quanto osservato empiricamente ed emerso clinicamente, l’interazione negativa di Metformina e Berberina sul mTOR risulta significativa in modo dosaggio-dipendente. Si ipotizza, ma questa è una semplice ipotesi osservazionale, che l’uso di dosaggi non superiori a 500-750mg/die totali di entrambe le molecole non alteri crescita e/o recupero muscolare. Ricordiamoci inoltre che sia la Metformina che la Berberina (compreso anche l’ALA) sembrano avere potenziali inibitori sugli enzimi implicati nella lipogenesi ed esterificazione degli acidi grassi liberi negli adipociti, ma questa è un altra storia.
È interessante notare che alcuni studi dell’ultimo decennio suggeriscono che la Metformina può inibire direttamente l’azione della Leucina sul mTOR. Non solo questo sarebbe, ovviamente, un fattore negativo per la crescita muscolare, ma ipoteticamente l’effetto inibitorio della Metformina sul mTOR potrebbe avere un effetto maggiore in quanto è correlato alla riduzione del rischio di tumori mortali nei diabetici.
E’ a proposito molto interessante quanto postulato dal Dr. Melnik dell’Università di Osnabrück in Germania: “la Metformina può essere un diretto concorrente della Leucina per il legame e l’attività del mTORC1”.
Il medico ha notato nel suo articolo che la dose giornaliera abituale nei diabetici di Metformina (2g) è nell’ordine dei 2g di Leucina derivati dal consumo giornaliero di 100g di carne o formaggio. Poiché le due molecole sono simili per struttura e dimensioni, possono competere per gli stessi siti nell’attivazione del mTOR. Di conseguenza, possiamo affermare, con un buon margine di ragione, che è una questione “dose-risposta dipendente”, come accennato in precedenza, in rapporto all’attività potenziale di alterazione del mTOR sia diretta (legame attivazione leucina-simile) che indiretta (via AMPK).
Per quanto riguarda la questione della potenziale sotto-regolazione sui AR da parte della Metformina, i dati attuali provengono principalmente da studi di linee cellulari in vitro, in donne con PCOS, e da studi sui pazienti con cancro alla Prostata che però non danno comunque dati chiari sul grado di riduzione dei AR a livello del muscolo-scheletrico, di conseguenza si può speculare ancora ampiamente su quali possano essere gli effetti in vivo nell’uomo sulla crescita del tessuto muscolo-scheletrico durante il trattamento con Metformina. Rimango, al momento, dell’idea che sia fondamentalmente una questione di “soglia di efficacia” in rapporto agli “effetti indesiderati”, e la cosa, però, non è così semplice da calibrare come sembra viste le diversità nelle risposte individuali.
Ma, tornando a parlare del DS20060511, potrebbe avere un potenziale anche in un regime ipocalorico? Si, ovviamente, anche se presumibilmente il calo della Leptina sarà più rapido per via della “carestia glucidica adipocitaria indotta”. Sicuramente risulterebbe un vantaggio nei refeed sia pre-contest che quelli di “routine” settimanale. La superiorità rispetto a quanto oggi utilizzato con tali finalità rimane.
Per il momento, non ci resta che attendere nuovi studi sul DS20060511, possibilmente sull’uomo.
Gabriel Bellizzi
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