Numerosi studi confermano che gli antibiotici macrolidi (p. es. eritromicina e azitromicina) producono un miglioramento della funzionalità polmonare nei pazienti con fibrosi cistica (CF). Sebbene sia accertato che ciò avvenga indipendentemente dalla loro azione antibatterica, i meccanismi molecolari sottostanti rimangono da chiarire. Un’ipotesi da valutare è la possibilità di un’interazione diretta con la conduttanza ionica del canale del cloro, in analogia al loro effetto sulla proteina che regola l’ingresso del potassio attraverso la membrana delle cellule muscolari cardiache, responsabile di un allungamento dell’intervallo QT dell’elettrocardiogramma (QT). Lo studio sperimentale che abbiamo intrapreso per valutare questo parametro si è svolto utilizzando un duplice approccio. Da un lato, abbiamo valutato l’incidenza dell’allungamento del QT nei pazienti CF trattati e non trattati con azitromicina. La verifica clinica, effettuata presso il Centro Regionale Fibrosi Cistica dell’Ospedale “M. Bufalini” di Cesena, ha escluso differenze fra i gruppi studiati, rassicurando rispetto all’eventualità di potenziali effetti collaterali cardiaci del macrolide nei pazienti CF. Sul versante di laboratorio, sono stati ottenuti dati sperimentali, acquisiti tramite studi elettrofisiologici in patch-clamp, sui potenziali elettrici di membrana di cellule cardiache di ratto e sulla conduttanza del canale CFTR in un sistema di espressione eterologo (cellule C127; cortesia del Dr C. Seng, Genzyme Corp., Framingham, MA, USA e del Dr G. Cabrini, Centro Fibrosi Cistica, Verona). In entrambi i casi il macrolide utilizzato è stato l’eritromicina (stante l’indisponibilità della ditta licenziataria a concedere l’azitromicina). L’antibiotico ha prodotto un allungamento dose-dipendente del potenziale d’azione nei cardiomiociti, in accordo con quanto noto dalla letteratura. Nelle cellule C127, la corrente di cloro di membrana, specifica per CFTR, è risultata attivabile da forskolin e dBcAMP, che ne hanno provocato un graduale aumento fino a un valore stabile in circa 3 minuti. La caratteristica tensione-corrente successiva all’attivazione è risultata tipica di un canale voltaggio-indipendente con potenziale di inversione così come atteso per il canale CFTR nelle condizioni sperimentali utilizzate. La perfusione con eritromicina di cellule con canale CFTR attivato ha provocato una riduzione della corrente di membrana (bloccaggio) proporzionale alla concentrazione di antibiotico. I dati ottenuti mostrano quindi che l’eritromicina e’ in grado di interagire con CFTR modulandone la conduttanza ionica, tuttavia escludono che l’azione clinica dell’antibiotico possa esplicarsi attraverso un aumento del flusso del cloro attraverso il canale. La concentrazione necessaria per bloccare metà del flusso ionico, prossima a 90 μM, è risultata largamente superiore alle concentrazioni plasmatiche di picco verificate nei soggetti in terapia con eritromicina (10-15 μM), il che tranquillizza rispetto al potenziale rischio di un effetto negativo nei soggetti trattati. Allo stato attuale il nostro studio è riferito all’interazione fra farmaco e canale non-mutato. Non possiamo quindi escludere che il macrolide possa interagire in modo diverso con un canale mutato. Ci proponiamo quindi di estendere lo studio a cellule esprimenti il canale con la mutazione ∆F508, la più comune in corso di CF, completandolo con l’analisi con metodi computazionali dell’interazione farmaco-canale e dei suoi determinanti molecolari.

69. Effetto degli antibiotici macrolidi sul trasporto ionico attraverso la proteina-canale CFTR

FURINI, SIMONE;GOVONI, MARCO;GRANDI, ELEONORA;SEVERI, STEFANO;ALESSANDRINI, GIORGIA;MAZZONE, VALERIA;CALDARERA, CLAUDIO MARCELLO;CAVALCANTI, SILVIO;GIORDANO, EMANUELE DOMENICO
2006

Abstract

Numerosi studi confermano che gli antibiotici macrolidi (p. es. eritromicina e azitromicina) producono un miglioramento della funzionalità polmonare nei pazienti con fibrosi cistica (CF). Sebbene sia accertato che ciò avvenga indipendentemente dalla loro azione antibatterica, i meccanismi molecolari sottostanti rimangono da chiarire. Un’ipotesi da valutare è la possibilità di un’interazione diretta con la conduttanza ionica del canale del cloro, in analogia al loro effetto sulla proteina che regola l’ingresso del potassio attraverso la membrana delle cellule muscolari cardiache, responsabile di un allungamento dell’intervallo QT dell’elettrocardiogramma (QT). Lo studio sperimentale che abbiamo intrapreso per valutare questo parametro si è svolto utilizzando un duplice approccio. Da un lato, abbiamo valutato l’incidenza dell’allungamento del QT nei pazienti CF trattati e non trattati con azitromicina. La verifica clinica, effettuata presso il Centro Regionale Fibrosi Cistica dell’Ospedale “M. Bufalini” di Cesena, ha escluso differenze fra i gruppi studiati, rassicurando rispetto all’eventualità di potenziali effetti collaterali cardiaci del macrolide nei pazienti CF. Sul versante di laboratorio, sono stati ottenuti dati sperimentali, acquisiti tramite studi elettrofisiologici in patch-clamp, sui potenziali elettrici di membrana di cellule cardiache di ratto e sulla conduttanza del canale CFTR in un sistema di espressione eterologo (cellule C127; cortesia del Dr C. Seng, Genzyme Corp., Framingham, MA, USA e del Dr G. Cabrini, Centro Fibrosi Cistica, Verona). In entrambi i casi il macrolide utilizzato è stato l’eritromicina (stante l’indisponibilità della ditta licenziataria a concedere l’azitromicina). L’antibiotico ha prodotto un allungamento dose-dipendente del potenziale d’azione nei cardiomiociti, in accordo con quanto noto dalla letteratura. Nelle cellule C127, la corrente di cloro di membrana, specifica per CFTR, è risultata attivabile da forskolin e dBcAMP, che ne hanno provocato un graduale aumento fino a un valore stabile in circa 3 minuti. La caratteristica tensione-corrente successiva all’attivazione è risultata tipica di un canale voltaggio-indipendente con potenziale di inversione così come atteso per il canale CFTR nelle condizioni sperimentali utilizzate. La perfusione con eritromicina di cellule con canale CFTR attivato ha provocato una riduzione della corrente di membrana (bloccaggio) proporzionale alla concentrazione di antibiotico. I dati ottenuti mostrano quindi che l’eritromicina e’ in grado di interagire con CFTR modulandone la conduttanza ionica, tuttavia escludono che l’azione clinica dell’antibiotico possa esplicarsi attraverso un aumento del flusso del cloro attraverso il canale. La concentrazione necessaria per bloccare metà del flusso ionico, prossima a 90 μM, è risultata largamente superiore alle concentrazioni plasmatiche di picco verificate nei soggetti in terapia con eritromicina (10-15 μM), il che tranquillizza rispetto al potenziale rischio di un effetto negativo nei soggetti trattati. Allo stato attuale il nostro studio è riferito all’interazione fra farmaco e canale non-mutato. Non possiamo quindi escludere che il macrolide possa interagire in modo diverso con un canale mutato. Ci proponiamo quindi di estendere lo studio a cellule esprimenti il canale con la mutazione ∆F508, la più comune in corso di CF, completandolo con l’analisi con metodi computazionali dell’interazione farmaco-canale e dei suoi determinanti molecolari.
IV CONVENTION D’AUTUNNO DEI RICERCATORI ITALIANI PER LA FIBROSI CISTICA
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S. Furini; M. Govoni; E. Grandi; S. Severi; G. Alessandrini; P. Iorio; A. Miano; V. Mazzone; C.M. Caldarera; S. Cavalcanti; E. Giordano
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Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: http://hdl.handle.net/11585/36512
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