V O L. 5 2. N. 2. G I U G N O 2 0 0 9 ACIDO LIPOICO E GENISTEINA IN ASSOCIAZIONE CONTRIBUISCONO ALLA ATTENUAZIONE DEI SINTOMI IN UN GRUPPO DI PAZIENTI AFFETTI DA RETINOPATIA DIABETICA C. LOFFREDO, C. AGRESTA, A. AGRESTA, T. MAUTONE
MINERVA OFTALMOL 2010;52 Acido lipoico e genisteina in associazione contribuiscono alla attenuazione dei sintomi in un gruppo di pazienti affetti da retinopatia diabetica C. LOFFREDO, C. AGRESTA, A. AGRESTA, T. MAUTONE COADMINISTERED LIPOIC ACID AND GENISTEIN CONTRIBUTE TO BLUNT SYMPTOMS IN A GROUP OF PATIENTS AFFECTED BY DIABETIC RETINO- PATHY Aim of this pilot study has been to evaluate whether the treatment of diabetic patients already affected by retina microangiopathy with a food supplement containing alpha-lipoic acid and genistein could blunt the symptoms associated with this complication of diabetes, typically associated with a poor control of blood sugar and the consequent oxidative stress. In fact, it is known that alpha-lipoic acid is an important cofactor in several intracellular enzymatic reactions, and a potent antioxidant, while genistein can improve the microcirculation also at the retina level. To this purpose, 30 diabetic patients have been treated (20) or not (10) with the food supplement, and followed for one year with controls at enrolment and after 6 and 12 months. Microaneurisms, haemorrhages, hard exudates and cotton wool spots, venous beading, intraretinic microvascular alterations (IRMA), new blood vessels within and outside the optic disk have been evaluated. The clinical results here reported suggest that the supplementation with alphalipoic acid and genisteine could indeed result in a slowing down of pathology progression and an improvement of the typical symptoms characterizing this pathology. Key words: Diabetic retinopathy - Genistein - Oxidative stress. Pervenuto il 12 marzo 2010. Accettato il 26 marzo 2010. Autore di contatto: Unità Operativa di Oculistica, Ospedale S. Luca, Via F. Cammarota, 84078 Vallo della Lucania, Salerno, Italia. E-mail: carlo.loffredo@tele2.it Unità Operativa di Oculistica Ospedale S. Luca Vallo della Lucania, Salerno, Italia Il diabete interessa in Italia circa 2.500.000 di persone, con una prevalenza quindi del 4,5%. La retinopatia diabetica 1 è una delle complicanze più invalidanti della malattia diabetica, e costituisce la causa principale di cecità acquisita in età lavorativa (20-64 anni), nonché la seconda causa di cecità legale nei paesi industrializzati, rappresentando un peso socio-economico non indifferente 2. L iperglicemia è la causa scatenante di tutti gli eventi molecolari alla radice delle degenerazioni cellulari e tissutali che portano alla retinopatia diabetica, per cui una valida prevenzione primaria deve necessariamente essere un rigido controllo dei valori glicemici. Dato però che mantenere la glicemia costantemente nell intervallo di normalità è spesso difficile per i soggetti diabetici, lo sviluppo di trattamenti alternativi che possano intervenire sui meccanismi molecolari che portano alla degenerazione neuropatica in generale, e retinopatia in particolare, può attenuare o ritardare la comparsa della sintomatologia. Questo tipo di interventi rappresentano ancora oggi uno degli obiettivi principali del- Vol. 52, 2010 MINERVA OFTALMOLOGICA 1
LOFFREDO ACIDO LIPOICO E GENISTEINA IN PAZIENTI AFFETTI DA RETINOPATIA DIABETICA la ricerca oftalmologica, in cui il nostro studio si inquadra proprio con questa ambizione. L acido alfa-lipoico, o tiottico, è una sostanza che viene prodotta da quasi tutti gli organismi animali e riveste un ruolo importante nel metabolismo energetico delle cellule. Esso viene normalmente assunto anche con i cibi, trovandosi nel fegato, nelle patate, nel lievito di birra, in broccoli e spinaci. L Acido Lipoico ha un ruolo importante nell equilibrio biologico di tessuti ed organi, grazie anche alla sua elevata attività antiossidante. La sua caratteristica più importante è legata al fatto che esso costituisce, all interno delle cellule, un cofattore di molti fondamentali processi enzimatici che servono per il metabolismo del glucosio, degli acidi grassi e di altre sostanze utili all organismo. Come antiossidante è in grado di proteggere i vari organi sia contrastando i danni causati dalla formazione di radicali liberi che contribuendo a rigenerare altri importanti antiossidanti già presenti nell organismo, come la Vitamina E, la Vitamina C e il glutatione. Una volta assunto per via orale l Acido Lipoico viene distribuito nell organismo e passa facilmente nelle cellule, dove esercita la sua attività 3, 4. Nei soggetti affetti da diabete l acido lipoico è di particolare importanza poiché esso è in grado di contribuire ad un miglior controllo della glicemia riducendo le complicanze che frequentemente si manifestano in seguito a questa malattia. Nella retinopatia diabetica l acido lipoico può essere di elevata utilità poiché esercita benefici effetti sulla retina e contribuisce, in questa struttura, a proteggere i fotorecettori e le altre cellule deputate alla funzione visiva. Anche se l organismo umano è in grado di produrre acido lipoico, l integrazione alimentare di questo sostanza può costituire una importante necessità, particolarmente in quei soggetti che ne hanno un maggiore fabbisogno o presentano malattie in cui i radicali liberi giocano un ruolo determinante. La genisteina è una sostanza che studi recenti hanno dimostrato essere in grado di ridurre il danno che scaturisce dalla aumentata permeabilità dei vasi retinici 5 e prevenire ciò che è ritenuto essere una delle cause principali della perdita visiva nel diabete, cioè l edema maculare. La Genisteina, secondo quanto riportato nella letteratura recente, può essere inoltre in grado di ridurre la formazione di neovasi a livello retinico 6. Ne risulta così una migliore protezione della funzione visiva in corso di malattia diabetica. Abbiamo perciò voluto valutare se il trattamento con una associazione di acido alfalipoico e genisteina somministrato per un anno potesse attenuare la sintomatologia tipica della retinopatia diabetica in uno studio pilota condotto su un gruppo di 30 pazienti affetti da tale patologia. I risultati ottenuti suggeriscono che, almeno nel breve periodo, ci sia in effetti un miglioramento percepibile nel gruppo dei trattati, ma non in quello dei controlli. Materiali e metodi Acido lipoico e genisteina erano contenuti in compresse (Tioretin compresse, Bioos ) che globalmente hanno questa composizione: acido alfa-lipoico (acido tiottico) 400 mg, Genisteina 80 mg, Vitamina C 30 mg, Vitamina PP 9 mg, Vitamina E 5 mg, Vitamina B6 2 mg, Vitamina B2 1,6 mg, Vitamina B1 1,4 mg, Vitamina B12 1 mg. Trenta pazienti sequenziali con microangiopatia diabetica sono stati suddivisi in due gruppi: ad un primo gruppo di 20 pazienti è stato assegnato il trattamento con l integratore alimentare; al secondo gruppo di controllo di 10 pazienti non è stato assegnato alcun trattamento. I pazienti sono stati poi seguiti per 12 mesi verificando l effetto del trattamento sulla progressione della patologia e sulla eventuale comparsa di edema maculare e/o neovascolarizzazione retinica. Metodi Studio controllato in aperto. Trenta pazienti (15 maschi e 15 femmine) con età variabile da 45 a 76 anni, affetti da diabete di tipo II sono stati reclutati in questo studio. Tutti i pazienti presentavano all inizio del- 2 MINERVA OFTALMOLOGICA Vol. 52, 2010
ACIDO LIPOICO E GENISTEINA IN PAZIENTI AFFETTI DA RETINOPATIA DIABETICA LOFFREDO 3 Variazione del numero di pazienti che presentano il sintomo 2 1 0-1 -2-3 -4 Trattati Controlli Microaneurisni Emorragie Essudati molli Essudati duri Venous beading IRMA Neovasi su disco ottico Neovasi fuori disco ottico Figura 1. Analisi del fondo oculare con lampada a fessura e dopo fluorangiografia della retina nell occhio destro. lo studio una microangiopatia diabetica retinica non proliferante, di grado lieve (presenza di soli microaneurismi diffusi al polo posteriore e in media periferia, uguali o superiori a 20 di numero) o moderato (presenza di microaneurismi, emorragie retiniche e essudati duri e rare aree di non perfusione retinica in media periferia). Sono stati esclusi i pazienti con neovasi retinici, con edema maculare o con retinopatia diabetica pre-proliferante, o che avevano praticato laserterapia retinica. I pazienti avevano un buon controllo metabolico, tranne 2 che presentavano uno scompenso glicemico, nonostante la terapia antidiabetica; 8 pazienti erano in terapia antiipertensiva e 4 in terapia antiglaucomatosa topica. A 20 pazienti (40 occhi) è stata somministrata un associazione di acido lipoico (400 mg) e genisteina (80 mg) per via orale in unica somministrazione giornaliera per 12 mesi. Dieci pazienti (20 occhi) con le stesse caratteristiche del gruppo trattato sono stati individuati come gruppo di controllo, a cui non è stata somministrata tale associazione. Tutti i 30 pazienti sono stati sottoposti all inizio dello studio, a 6 mesi e a 12 mesi a esa- me oculistico completo con foto del fundus e fluorangiografia retinica. Risultati L analisi del fondo oculare con lampada a fessura e dopo fluorangiografia della retina (Figura 1, 2) mostra che nei pazienti trattati con il supplemento alimentare a base di acido lipoico e genisteina si osserva in entrambi gli occhi già dopo 6 mesi una riduzione del numero di soggetti che presentano emorragie e venous beading. Questo risultato si mantiene anche a 12 mesi, quando in più si osserva anche una diminuzione del numero di pazienti con presenza di essudati molli. Nei soggetti di controllo senza trattamento si osserva invece una sostanziale stabilità della situazione patologica a carico della retina, con un occasionale aumento degli essudati duri, soprattutto a 12 mesi. Discussione L iperglicemia attiva nel paziente diabetico una serie di percorsi metabolici, quali la via Vol. 52, 2010 MINERVA OFTALMOLOGICA 3
LOFFREDO ACIDO LIPOICO E GENISTEINA IN PAZIENTI AFFETTI DA RETINOPATIA DIABETICA 3 Variazione del numero di pazienti che presentano il sintomo 2 1 0-1 -2-3 -4 Trattati Controlli Microaneurisni Emorragie Essudati molli Essudati duri Venous beading IRMA Neovasi su disco ottico Neovasi fuori disco ottico Figura 2. Analisi del fondo oculare con lampada a fessura e dopo fluorangiografia della retina nell occhi sinistro. dei polioli, la via delle esosamine, l attivazione della proteina chinasi C (PKC) e la sintesi dei prodotti avanzati di glicosilazione (AGE) 7, che sono alla base delle alterazioni che si verificano a carico delle cellule endoteliali, della loro membrana basale e dei periciti associati. Lo stress osmotico ed ossidativo che ne conseguono sono anche cause primarie del danno cellulare sia a livello vascolare, che dell epitelio pigmentato della retina e dei fotorecettori medesimi 7. Questi eventi, nel tempo, portano a sviluppare i segni tipici della retinopatia diabetica, che dipendono dalle alterazioni dell endotelio vascolare, quali microaneurismi, emorragie, alterazioni venose (venous beading) e alterazioni micro vascolari intraretiniche (intraretinic microvascular alterations, IRMA), formazione di essudati duri e molli, e formazione di neovasi per rimpiazzare le aree di ipoperfusione o ischemiche. Per contrastare quindi questi effetti negativi a livello vascolare dell iperglicemia, abbiamo provato a verificare se la supplementazione dietetica con acido lipoico e genisteina potesse, nel medio periodo (1 anno), attenuare i segni caratteristici della retinopatia diabetica. In effetti, i risultati riportati in questo studio pilota, sia pure con i limiti dovuti al disegno in aperto ed una numerosità campionaria ridotta, suggeriscono che il supplemento dietetico possa ridurre le conseguenze del danno vascolare. Questi risultati sono in accordo con l attività protettiva già dimostrata per l acido lipoico in modelli sperimentali di retinopatia diabetica indotta nell animale da esperimento. Nel ratto diabetico indotto con streptozotocina l aggiunta di acido lipoico nella dieta ha drasticamente diminuito la morte per apoptosi delle cellule endoteliali ed il numero di capillari acellulari 8. Risultati simili sono poi stati correlati con una evidente riduzione dello stress ossidativo, della attivazione del fattore di trascrizione NFkB, dell espressione della angiopoietina-2 e del fattore angiogenetico VEGF 9. L acido lipoico, inoltre, sembra funzionare anche migliorando il flusso di ioni manganese, necessari per un loro corretto funzionamento, nelle cellule retiniche 10, il che si traduce anche in un miglioramento funzionale misurabile, nel topo diabetico trattato con acido lipoico, con l elettroretinogramma 11. L azione dell acido lipoico è ottimamente 4 MINERVA OFTALMOLOGICA Vol. 52, 2010
ACIDO LIPOICO E GENISTEINA IN PAZIENTI AFFETTI DA RETINOPATIA DIABETICA LOFFREDO coadiuvata da quella della genisteina, che ha mostrato spiccate proprietà di regolazione della vascolarizzazione e della integrità dell endotelio vascolare. Infatti, in un modello murino di retinopatia indotta dall ossigeno, il trattamento con genisteina ha mostrato di essere in grado di ridurre l espressione di due importanti fattori patogenetici quali il vascular endothelial growth factor (VEGF), e lo hypoxia inducible factor 1alpha (HIF1 alpha) 6. Inoltre, il trattamento con genisteina di ratti diabetici ha notevolmente ridotto l eccessiva permeabilità vasale responsabile degli essudati e della perdita vasale di saccarosio e albumina 5, dimostrando quindi il ruolo della genisteina nell omeostasi dell integrità dell endotelio vasale. Conclusioni In conclusione perciò, i risultati clinici qui riportati, confortati dalle evidenze già presenti in letteratura che ne descrivono i meccanismi molecolari d azione, suggeriscono che l integrazione dietetica del paziente diabetico con acido lipoico e genisteina potrebbe effettivamente risultare in un rallentamento della progressione della patologia, ed un miglioramento a livello dei segni e sintomi caratterizzanti la patologia medesima. Riassunto Questo studio pilota ha avuto l obiettivo di valutare se il trattamento di pazienti diabetici affetti da microangiopatia retinica con un integratore alimentare a base di acido alfa-lipoico e genisteina potesse attenuare la sintomatologia tipica di questa comune complicazione del diabete, che risulta da un cattivo controllo glicemico e dal conseguente stress ossidativo. È infatti noto che l acido lipoico è un importante cofattore di reazioni enzimatiche cellulari, e un efficace antiossidante, e la genisteina può migliorare le condizioni del microcircolo capillare anche a livello retinico. A questo scopo sono perciò stati posti sotto osserva- zione per un anno 30 pazienti di cui 20 trattati con il supplemento dietetico, e 10 di riferimento senza trattamento. I pazienti sono stati controllati al momento dell arruolamento e dopo 6 e 12 mesi per la presenza di microaneurismi, emorragie, essudati molli e duri, venous beading, IRMA, neovasi su disco ottico e neovasi fuori disco ottico. I risultati clinici ottenuti e qui descritti suggeriscono che l integrazione dietetica del paziente diabetico con acido lipoico e genisteina potrebbe effettivamente risultare in un rallentamento della progressione della patologia, ed un miglioramento a livello dei segni e sintomi caratterizzanti la patologia medesima. Parole chiave: Retinopatia diabetica - Genisteina - Stress ossidativo. Bibliografia 1. Kahn HA, Hiller R. Blindness caused by diabetic retinopathy. Am J Ophthalmol 1974;78:58-67. 2. Sheetz MJ, King GL. Molecular Understanding of Hyperglycemia s Adverse Effects for Diabetic Complications. JAMA 2002;288:2579-88. 3. Packer L, Kraemer K, Rimbach G. Molecular aspects of lipoic acid in the prevention of diabetes complications. Nutrition 2001;17:888-95. 4. Packer L, Witt EH, Tritschler HJ. Alpha-lipoic acid as a biological antioxidant. Free Radic Biol Med 1995;19:227-50. 5. Nakajima M, Cooney MJ, Tu AH, Chang KY, Cao J, Ando A et al. Normalization of retinal vascular permeability in experimental diabetes with genistein. Invest Ophthalmol Vis Sci 2001;42:2110-4. 6. Wang B, Zou Y, Li H, Yan H, Pan JS, Yuan ZL. Genistein inhibited retinal neovascularization and expression of vascular endothelial growth factor and hypoxia inducible factor-1-alpha in a mouse model of oxygen-induced retinopathy. J Ocul Pharmacol Ther 2005;21:107-13. 7. Sulochana KN, Ramakrishnan S, Rajesh M, Coral K, Badrinath SS. Diabetic retinopathy: Molecular mechanisms, present regime of treatment and future perspectives. Current Science 2001;80:133-42. 8. Kowluru RA, Odenbach S. Effect of long-term administration of alpha-lipoic acid on retinal capillary cell death and the development of retinopathy in diabetic rats. Diabetes 2004;53:3233-8. 9. Lin J, Bierhaus A, Bugert P, Dietrich N, Feng Y, Vom Hagen F et al. Effect of R-(+)-alpha-lipoic acid on experimental diabetic retinopathy. Diabetologia 2006, 49:1089-96. 10. Berkowitz BA, Roberts R, Stemmler A, Luan H, Gradianu M. Impaired apparent ion demand in experimental diabetic retinopathy: correction by lipoic acid. Invest Ophthalmol Vis Sci 2007;48:4753-8. 11. Johnsen-Soriano S, Garcia-Pous M, Arnal E, Sancho- Tello M, Garcia-Delpech S, Miranda M et al. Early lipoic acid intake protects retina of diabetic mice. Free Radic Res 2008;42:613-7. Vol. 52, 2010 MINERVA OFTALMOLOGICA 5