L'attivatore di AMPK composto 991 estende l'aspettativa di vita in tre specie

AMPK è un sensore energetico cellulare conservato nel corso dell'evoluzione, e la sua attivazione è stata associata alla longevità negli organismi modello. La maggior parte degli studi farmacologici si basa su attivatori indiretti come la metformina, che agisce anche su mitocondri e lisosomi e, in vermi e mosche, estende l'aspettativa di vita in parte attraverso il microbiota. Per questo è difficile stabilire quale sia il contributo dell'AMPK in sé. Questo studio si chiede se l'attivazione farmacologica diretta dell'AMPK possa estendere l'aspettativa di vita in specie diverse.

Gli autori hanno utilizzato 991, una piccola molecola che si lega al sito allosterico per farmaci e metaboliti (ADaM) situato tra le subunità α e β dell'AMPK. La modellazione strutturale ha mostrato che questa tasca, compresa una serina chiave della subunità β, è conservata dall'uomo fino a mosche, vermi e lieviti. Nei saggi di attività chinasica, 991 ha attivato in modo dose-dipendente l'AMPK di mosca purificata da cellule S2R+ (5 μM, p=9,57×10⁻⁴) e l'ha protetta dalla defosforilazione mediata dalle fosfatasi. Nelle cellule di mosca, 991 a 5 μM si è dimostrato molto potente (p=9,51×10⁻¹¹), mentre la metformina ha richiesto 5 mM (p=0,0150) e la fenformina 1 mM.

In vivo, 991 somministrato in una dieta chimicamente definita per mosche ha attivato l'AMPK in modo dose-dipendente da 5 a 500 μM, ma non nel cibo standard a base di lievito, il che evidenzia problemi di biodisponibilità. Ha inoltre aumentato la fosfo-AMPK nei vermi (p=0,0061) e nel lievito a fissione (p=0,0295). Dal punto di vista fisiologico, 991 ha ridotto i trigliceridi dell'intero organismo nelle mosche (25 μM, p=5,47×10⁻⁴) senza modificare glicogeno, velocità di alimentazione o fecondità. Nei vermi si è osservata una riduzione della colorazione lipidica con BODIPY (n=228 controlli vs 271 trattati, p=6,61×10⁻⁷).

L'aspettativa di vita è aumentata in tutti e tre gli organismi. Nelle femmine di mosca (~150 per condizione) l'effetto è stato marcato a 10 μM (p=4,67×10⁻¹¹) e più debole a 100 μM (p=0,0017). La durata di vita cronologica in S. pombe è aumentata a 10 μM (p=1,18×10⁻³). Nei vermi (~110 per condizione), l'aspettativa di vita è aumentata sia con i batteri BW25113 (p=2,95×10⁻⁷) sia con OP50 (p=1,57×10⁻⁵). 991 non ha influenzato in modo apprezzabile la crescita batterica, il che suggerisce un'azione diretta sull'ospite, a differenza della metformina.

Diversi controlli supportano la specificità per l'AMPK. 991 non ha esteso l'aspettativa di vita nei vermi privi di AMPK aak-2 (p=0,2697 e 0,1027) e l'ha accorciata nei lieviti ssp2-null (p=1,77×10⁻³), anche se gli autori osservano che questi mutanti sono in generale sensibili allo stress. Dosi più elevate hanno accorciato l'aspettativa di vita negli animali wild-type, quindi il dosaggio va calibrato con attenzione. Nei topi maschi (n=3 per gruppo), tre settimane di 991 per via endovenosa a 3,5 mg/kg in nanoparticelle di PLGA hanno prodotto una firma proteomica epatica caratterizzata da biosintesi di ATP, inibizione di mTOR e biogenesi mitocondriale, con i termini legati alla sopravvivenza più arricchiti.

Gli autori sostengono che gli attivatori diretti di seconda generazione (MK-8722, PF-739, BI-9774, PXL-770) condividono questo sito di legame e hanno una migliore biodisponibilità, quindi sono giustificati studi sull'aspettativa di vita nei mammiferi. I limiti sono sostanziali: i dati sul topo sono un piccolo quadro proteomico senza misure di sopravvivenza o di anni di vita in salute, nelle mosche non è stato possibile utilizzare controlli privi di AMPK, e i meccanismi a valle restano da chiarire.