L-arginina più metformina, un nuovo approccio terapeutico alla distrofia muscolare di Duchenne

Pubblicati su PlosOne, i risultati di uno studio pilota condotto in pazienti con distrofia muscolare di Duchenne (DMD) dimostrano i benefici effetti di un trattamento basato sulla somministrazione di L-arginina e metformina - il primo precursore di ossido nitrico (NO), la seconda attivatrice indiretta della protein-chinasi AMP-attivata (AMPK) - che nel complesso agiscono sinergicamente nello stimolare la funzione mitocondriale, alterata nella patologia.

Pubblicati su PlosOne, i risultati di uno studio pilota condotto in pazienti con distrofia muscolare di Duchenne (DMD) dimostrano i benefici effetti di un trattamento basato sulla somministrazione di L-arginina e metformina - il primo precursore di ossido nitrico (NO), la seconda attivatrice indiretta della protein-chinasi AMP-attivata (AMPK) - che nel complesso agiscono sinergicamente nello stimolare la funzione mitocondriale, alterata nella patologia.

«Anche se la malattia che causa il prodotto del gene, la distrofina, è presente in molti diversi tessuti diversi in tutto il corpo, la patologia è prevalentemente limitata al tessuto muscolare» spiegano gli autori, coordinati da Patricia Hafner, della Divisione di Neuropediatria dell’Ospedale dei Bambini dell’Università di Basilea. «Nel muscolo la distrofina si trova vicino alla superficie interna del plasmalemma e interagisce come una proteina strutturale sia con numerose proteine di membrana che formano il complesso distrofina-glicoproteina associata (DGC) sia con proteine del citoscheletro».

«Pertanto, la perdita di distrofina in DMD è associata a perdita di integrità del citoscheletro e sarcolemma. Si ritiene che questo difetto strutturale comporta disregolazione dell’omeostasi del calcio attraverso canali Ca++ meccano-sensibili, l'attivazione di proteasi, come calpaina, e l’aumentata produzione di specie reattive dell'ossigeno (ROS), che provocano danni a proteine e membrane» proseguono i ricercatori.

Una delle principali fonti di ROS cellulari sono i mitocondri; ciò implica l’alterazione della funzione mitocondriale in DMD. «In DMD, la perdita di distrofina provoca anche una drastica riduzione dell'attività neuronale della NO sintetasi che, in condizioni normali, converte l’L-arginina intramuscolare a NO che a sua volta stimola la biogenesi mitocondriale, ed è anche fondamentale per la regolazione del bilancio energetico muscolare attivando l’AMPK. Si pensa che NO e AMPK aumentino sinergicamente la funzione e la biogenesi attraverso meccanismi indipendenti» spiegano ancora Hafner e colleghi.

Scopo: aumentare la concentrazione di ossido nitrico per ripristinare la funzione mitocondriale
«Questo studio ha quindi testato se una maggiore concentrazione di NO intramuscolare possa migliorare il metabolismo energetico mitocondriale nella DMD utilizzando un nuovo approccio terapeutico, basato sulla combinazione di L-arginina con metformina» proseguono. «Cinque pazienti ambulatoriali di età compresa tra 7 e 10 anni, con DMD confermata geneticamente, sono stati trattati con L-arginina (3 x 2,5 g/die) e metformina (2 x 250 mg/die) per 16 settimane».

Gli effetti del trattamento sono stati valutati utilizzando l’analisi di espressione proteica mitocondriale nelle biopsie muscolari, calorimetria indiretta, l’assorbimetria a raggi X a doppia energia, la risonanza magnetica RM) quantitativa del muscolo della coscia e punteggi clinici di prestazioni muscolari. Non ci sono stati effetti collaterali gravi e nessun paziente ha abbandonato il trattamento.

«I risultati della biopsia muscolare hanno mostrato prima del trattamento un’espressione significativamente ridotta della proteina mitocondriale e un aumento dello stress ossidativo nei pazienti DMD rispetto ai controlli» riprendono Hafner e colleghi. «In fase post-trattamento, si è osservato un aumento significativo delle proteine della catena mitocondriale di trasporto degli elettroni come pure una riduzione dello stress ossidativo. Il trattamento ha anche diminuito i tassi di dispendio energetico a riposo e ha spostato l'uso substrato energetico dai carboidrati agli acidi grassi. Questi cambiamenti sono stati associati con migliori punteggi clinici».

Ulteriori meccanismi d’azione per la metformina
«Il nostro trattamento» ribadiscono «ha aumentato in modo significativo le concentrazioni di nitrotirosina e ha portato a consistenti aumenti di cGMP nelle biopsie muscolari scheletriche di pazienti DMD che indicano un aumento della formazione di NO nel muscolo DMD. Inoltre, è stato osservato un consistente aumento dell'espressione della proteina mitocondriale. Le concentrazioni di cGMP erano correlate positivamente con le concentrazioni di proteine mitocondriali. Fatto ancora più importante, abbiamo anche osservato una correlazione positiva tra l'espressione della proteina mitocondriale, che indica una relazione diretta tra NO intramuscolare NO e la successiva espressione della proteina mitocondriale nel muscolo DMD».

Abbiamo usato metformina nella sua funzione di attivatore AMPK e indiretto stimolatore nNOS» spiegano ancora gli autori. «La metformina ha però una vasta gamma di altre attività in un processo fisiopatologico chiave nella DMD consiste nella trasformazione del muscolo nel tessuto adiposo. La maggiore utilizzo dei grassi nel muscolo DMD dopo il trattamento potrebbe anche provocare un rallentamento della progressione della malattia. Un'indicazione verso un effetto di rallentamento della malattia è fornito dalla RM del muscolo della coscia e dai dati DEXA dell'intero corpo che non hanno mostrato alcun aumento significativo del muscolo della coscia o di frazioni di grasso nel corpo».

In sintesi «la stimolazione farmacologica della via dell'NO porta a un miglioramento della funzione dei mitocondri e clinicamente a un rallentamento della progressione della malattia nella distrofia muscolare di Duchenne. Questo studio deve portare a un ulteriore sviluppo di questo nuovo approccio terapeutico in una vera alternativa per i pazienti Duchenne distrofia muscolare» affermano gli autori.

Hafner P, Bonati U, Erne B, et al. Improved Muscle Function in Duchenne Muscular Dystrophy through L-Arginine and Metformin: An Investigator-Initiated, Open-Label, Single-Center, Proof-Of-Concept-Study. PLoS One, 2016;11(1):e0147634.
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