Metformin injectabil

Metforminul se leagă competitiv la locul de legare a ubichinonei al complexului mitocondrial I, blocând etapa inițială a lanțului de transfer de electroni (ETC). Această inhibare duce la colapsul gradientului de protoni (Δ PSI m), o scădere a activității ATP sintazei și o scădere bruscă a raportului ATP/AMP intracelular. Un studiu realizat de Universitatea Northwestern în 2023 a arătat că tratamentul cu metformin poate reduce nivelul de ATP din celulele tumorale cu 60% -70%, declanșând activarea rapidă a AMPK (protein kinazei activate cu adenozin monofosfat).

AMPK, ca senzor de energie celulară, declanșează reprogramarea metabolică multiple la activare:
Oxidare îmbunătățită a acizilor grași: fosforilează ACC (acetil CoA carboxilază), inhibă sinteza acizilor grași și promovează oxidarea -.
Reglarea în creștere a absorbției de glucoză: creșterea absorbției de glucoză de către mușchi și țesutul adipos prin translocarea GLUT4.
Inhibarea sintezei proteinelor: fosforilarea mTORC1 (complexul proteic țintă al rapamicinei de mamifer 1), blocând semnalizarea S6K1 și 4EBP1 în aval și inhibă proliferarea celulelor tumorale.

Celulele tumorale se bazează pe glicoliza aerobă (efectul Warburg) pentru a produce ATP, dar schimbarea metabolică indusă de metformină slăbește semnificativ aprovizionarea cu energie:
Inhibarea glicolizei: activarea AMPK reduce producția de fructoză-2,6-difosfat (F2,6BP) și scade rata glicolizei prin inhibarea PFKFB3 (6-fosfofructoză-2-kinaza/fructoză-2,6-difosfatază 3).
Blocarea fosforilării oxidative: Inhibarea complexului I perturbă direct lanțul respirator mitocondrial, forțând celulele să treacă la o cale glicolitică ineficientă, dar producția de ATP este mai mică de 10% din nivelul inițial.

Acumulare redusă de lactat: Inhibarea glicolizei reduce producția de lactat, îmbunătățește acidificarea micromediului tumoral și îmbunătățește efectul de deteriorare al radiațiilor asupra ADN-ului.
Dovezi clinice: În celulele canceroase colorectale SW480, combinația de metformină și radioterapie a dus la o scădere cu 40% a expresiei enzimei glicolitice cheie HK2 (hexokinaza 2), o scădere cu 55% a nivelurilor intracelulare de ATP și o scădere cu 70% a capacității de formare a coloniilor.

Radiațiile ionizante generează radicali liberi prin ionizare directă și hidroliză indirectă, ducând la rupturi duble catene (DSB), rupturi unice (SSB) și deteriorarea bazei. Celulele tumorale se bazează pe două sisteme majore de reparare pentru a răspunde la daune:
Repararea recombinarii omoloage (HR): folosește BRCA1/2 ca nucleu și cromatidele surori ca șablon pentru a repara cu precizie DSB.
Joncțiunea terminală neomoloagă (NHEJ): conectarea rapidă a capetelor rupte prin proteine ​​precum Ku70/Ku80 și ADN PKcs poate introduce cu ușurință erori.

Inhibarea directă a expresiei proteinelor de reparare a HR este obținută prin metformină care reglează în jos expresia proteinelor cheie HR prin calea AMPK/mTOR
Inhibarea Rad51: În celulele canceroase pancreatice, metforminul reduce nivelul proteinei Rad51 cu 60%, rezultând o reducere cu 50% a eficienței reparației HR.
Degradarea ubiquitinării BRCA1/2: Metformin activează E3 ligaza MDM2, promovând degradarea proteazomală a BRCA1/2 și slăbind capacitatea de reparare a HR.

Metformin injectabilinterferează cu repararea NHEJ prin stres oxidativ:
Inhibarea fosforilării PKcs ADN: acumularea de ROS (specii reactive de oxigen) duce la defosforilarea serinei 2609 în PKcs ADN (subunitatea catalitică a proteinei kinazei dependente de ADN), făcându-l incapabil să recruteze factori de reparare.
Disocierea Ku70/Ku80: Concentrațiile mari de ROS oxidează Cys58 și Cys155 din Ku70, perturbând capacitatea lor de legare la capetele ADN.
Experimente pe animale: într-un model de tumoră de transplant de șoarece nud, combinația de metformină și radioterapie a prelungit durata focarelor - H2AX (marker DSB) de trei ori și a redus expresia proteinelor căii de semnalizare a reparației (p-ATM, p-ATR) cu 70%.

Metformin injectabilcrește nivelul ROS printr-o cale dublă de inhibare a complexului I mitocondrial și reprogramare metabolică:
Inhibarea complexului I: Blocarea transferului de electroni duce la o scurgere de electroni, care reacţionează cu O ₂ pentru a genera anioni superoxid (O ₂⁻⁻), care sunt apoi transformaţi în H ₂ O ₂ prin SOD (superoxid dismutază).
Oxidare îmbunătățită a acizilor grași: acetil CoA produs prin oxidare - intră în ciclul TCA, promovând producția de NADH și exacerbând și mai mult inhibarea complexului I.
Depleția glutationului (GSH): Metformin inhibă GCL (glutamat cisteină ligaza) și GS (glutation sintetaza), determinând o scădere cu 50% a nivelului de GSH și slăbirea capacității antioxidante celulare.

Deteriorarea directă a ADN-ului este cauzată de reacția Fenton a H ₂ O ₂ pentru a genera radicali hidroxil (· OH), care atacă direct coloana vertebrală și bazele fosfatului de zahăr ADN-ului, ducând la deteriorarea SSB și la oxidarea bazei. Fiecare Gy de radiație poate genera aproximativ 10 ⁵ · OH, iar pretratarea cu metformină crește cantitatea de · OH generată de 2 ori.

ROS reglează radiosensibilitatea prin molecule de semnalizare sensibile la redox:
Activarea căii ASK1/JNK/c-Jun: ROS oxidează Cys250 al ASK1 (kinaza 1 reglată de semnal apoptotic), eliberându-și auto-inhibarea, activând JNK (kinaza c{-Jun N{{-terminală) și c-Jun, care promovează apoptoza celulei.

Inhibarea NF - κ B: ROS oxidează Cys179 al I κ B alfa (proteina inhibitoare a factorului nuclear kappa B alfa), promovând degradarea acestuia și eliberând NF - κ B în nucleu. Cu toate acestea, metformina inhibă activitatea IKK (I κ B kinazei) prin AMPK, blochează translocarea nucleară NF - κ B și reduce expresia proteinelor anti-apoptotice, cum ar fi Bcl-2 și XIAP.
Experiment pe animale: În modelul tumoral de transplant de celule cu osteosarcom U2OS, metforminul combinat cu radioterapia a crescut de trei ori nivelul ROS în tumoră și a crescut rata apoptozei celulare cu 50%.