L'iperglicemia cronica, inducendo stress ossidativo, provoca l'attivazione di quattro vie metaboliche come enunciato in precedenza: formazione di prodotti terminali della glicazione avanzata (AGE) (138), via dei polioli, attivazione della proteina kinasi C e via delle esosamine (139,140).L'attivazione dei polioli, come già ribadito comporta deplezione intracellulare di NADPH, cofattore della eNOS e della glutatione reduttasi, determinando come risultato finale una diminuita biodisponibilità di NO ed amplificazione del danno ossidativo. Inoltre l'aumentata formazione di sorbitolo causa stress osmotico, perché il monosaccaride non diffonde facilmente attraverso la membrana plasmatica, accumulandosi di conseguenza nel citoplasma; il sorbitolo può essere poi convertito a fruttosio dall'enzima sorbitolo deidrogenasi con formazione di NADH. L'aumentato rapporto NADH/NAD+ a sua volta blocca la glicolisi a livello dei trioso fosfati, genera pseudoipossia iperglicemica, attraverso la sintesi di prostaglandina H2 da parte dell'enzima idroperossidasi e incrementa la formazione di alfa-glicerolo fosfato, precursore del diacilglicerolo, potenziando quindi l'attivazione di PKC (141,142).L'attivazione della PKC, secondaria all'aumentata sintesi de novo del secondo messaggero diacilglicerolo e alla maggiore produzione di radicali liberi, provoca l'attivazione della via delle MAPK con conseguente induzione di geni la cui espressione è controllata dall'azione dei fattori di trascrizione AP-1 e NF-KB (143,144). Questo determina una serie di conseguenze patologiche rappresentate da un aumento della sintesi endoteliale di TGF, VEGF, citochine pro-infiammatorie (IL1, IL6, TNF), fibronectina, collagene, PAI-1, endotelina-1, diminuita espressione della eNOS, attivazione di NAD(P)H ossidasi (145,146,147). Da tutto ciò deriva ispessimento della membrana basale, aumentata permeabilità vascolare, occlusione capillare, inibizione della fibrinolisi ed esacerbazione dello stress ossidativo.La via delle esosamine induce invece modificazione di proteine tramite l'aggiunta di N-acetilglucosamina su residui di serina e treonina. Questo determina una minore attività della eNOS (148) (vedi paragrafo 4.2.1) e aumenta l'attività trascrizionale di SP-1 (149) con incremento dell'espressione di PAI-1 e di TGF-1.L'iperglicemia cronica determina poi la formazione di prodotti terminali della glicazione avanzata (AGEs) attraverso un processo di glicazione e ossidazione di proteine plasmatiche e cellulari, lipoproteine, fattori della coagulazione e proteine della matrice extracellulare. L'iperglicemia intracellulare rappresenta probabilmente l'evento iniziale nella formazione di AGEs.I prodotto finali della glicazione avanzata possono derivare dall'autoossidazione intracellulare del glucosio a gliossalato (150), dalla decomposizione dei prodotti di AMADORI a 3-deossi glucosone, e dalla frammentazione di gliceraldeide-3-fosfato e diidrossiacetone fosfato a metilgliossalato (151). I prodotti di AMADORI derivano dal legame covalente del glucosio su residui di lisina e idrossilisina presenti su proteine, come il collagene, con formazione di fruttosio-lisina e fruttosio-idrossilina. I prodotti di AMADORI sono inoltre una rapida sorgente di superossido. Questi intermedi reattivi dicarbonilici -gliossalato, metilgliossalato, 3-deossiglucosonereagiscono con i gruppi aminici (152) delle proteine intra-ed extracellulari formando AGEs. Gli AGE determinano un danno cellulare agendo sia in modo diretto (modificando la struttura e la funzione sopratutto delle proteine) (153) che indiretto, inducendo una risposta cellulare differenziata a seconda del distretto colpito (154).L'interazione tra gli AGE circolanti e l'endotelio avviene mediante diversi recettori specifici, di cui il più studiato è il RAGE. L'interazione tra AGE e RAGE scatena, tramite l'attivazione della NADPH ossidasi (155), la generazione di specie reattive dell'ossigeno, che, in qualità di secondi messaggeri, attivano l'NF-KB, attraverso una complessa cascata di segnali (p-21 RAS, erk1/2, MAPK, p38) (156).Gli AGE inattivano e riducono la produzione di NO (così come quella della prostaciclina), mentre favoriscono la sintesi di endotelina-1 tramite l'attivazione del fattore nucleare NF-KB (157), di molecole pro-infiammatorie e procoagulanti (VCAM-1, fattore tissutale, trombomodulina) (158, 159) e incrementano la permeabilità capillare, probabilmente attraverso l'induzione di VEGF (160). In corrispondenza delle cellule mesangiali e dei monociti l'interazione tra AGEs e rispettivi recettori si rende responsabile della sintesi di IL1, IGF-1, TNF, TGF, PDGF, fattore stimolante la colonia dei granulocitimacrofagi (CSF-GM) e fattore stimolante la colonia dei macrofagi (M-CSF).