martedì, Aprile 16, 2024

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Lo scheletro: non solo di sostegno, è un vero e proprio organo endocrino

Lo scheletro è spesso visto come un tessuto inerte, ma questa percezione è completamente sbagliata. Infatti, lo scheletro viene costantemente rimodellato: i vecchi frammenti ossei vengono scomposti e la nuova matrice ossea viene depositata, in generale portando a uno scheletro completamente rinnovato ogni dieci anni. Ci sono cellule specifiche che formano l’osso (osteoblasti) e altre cellule che lo riassorbono (osteoclasti). In malattie come l’osteoporosi, le ultime cellule sono troppo attive e portano alla degradazione dell’osso. La maggior parte dei farmaci attualmente utilizzati mirano principalmente a bloccare queste cellule di riassorbimento. Sfortunatamente, questo in genere significa che anche le loro controparti, le cellule responsabili della formazione di ossa, smettono di funzionare. Di conseguenza, il rinnovamento delle ossa è interrotto. Oltre alla perdita ossea, anche la qualità delle ossa si deteriora. In definitiva, questo può portare a fratture dolorose che sono difficili da guarire. Per sviluppare nuovi farmaci, gli scienziati stanno studiando come attivare gli osteoblasti.

La ricerca si è focalizzata sul modo in cui queste cellule ossee lavorano per la sintesi della matrice ossea nei siti giusti. Un buon apporto di sangue è vitale per il buon funzionamento delle cellule ossee, ma non comprendiamo ancora il pieno significato della stretta connessione tra vasi sanguigni e ossa. Una ipotesi è che i vasi sanguigni forniscano ossigeno, mentre in questo studio è stata esaminata l’importanza dell’ossigeno analizzando i topi con una mutazione che fa si che le loro cellule ossee si comportino come se fossero prive di ossigeno. I ricercatori hanno trovato due conseguenze di questa situazione. In primo luogo, i topi hanno formato ossa anormalmente pesanti. All’interno delle ossa, hanno notato che le cellule ossee assorbivano enormi quantità di glucosio. Questa osservazione è in linea con la normale risposta delle cellule alla privazione di ossigeno: risparmiano sul consumo di ossigeno convertendo il glucosio in lattato invece di bruciare il glucosio. Non serve ossigeno per questa conversione, ma il rovescio della medaglia è che produce molto meno energia. Per generare energia sufficiente, le cellule ossee nei topi quindi assorbono molto più glucosio del normale.

Un secondo e piuttosto inaspettato effetto della privazione di ossigeno è che i topi erano molto magri. I topi non sembravano ingrassare quando diventavano più grandi, come fanno i topi normali, tuttavia mangiavano tanto quanto i loro normali compagni ed erano ancora meno attivi fisicamente. Ulteriori ricerche hanno rivelato che i topi erano in ipoglicemia. Lo scheletro risulta molto più che struttura di sostegno di muscoli e tessuti, è coinvolto nella sintesi ormonale, in particolare un ormone chiamato osteocalcina. Prodotta dalle nostre ossa, l’osteocalcina influisce sul metabolismo degli zuccheri e dei grassi. In un recente articolo pubblicato dal Journal of Clinical Investigation, il team dell’Istituto di Ricerca ha spiegato come funziona l’osteocalcina. La scoperta potrebbe aprire la strada a nuovi modi per prevenire il diabete di tipo 2 e l’obesità. Il corpo umano possiede 206 ossa; la loro funzione più ovvia è strutturale, cioè sostenere i muscoli e gli organi del corpo. Le ossa sono vive e ricostruiscono costantemente se stesse, ma ora è stato scoperto che hanno una funzione precedentemente sconosciuta: possono agire come un organo endocrino che regola il metabolismo energetico, svolgendo un ruolo nella perdita e nel guadagno di peso attraverso la regolazione ormonale del glucosio.

 

È da tempo noto che gli ormoni possono influenzare le ossa, basti pensare a come le donne siano più inclini a soffrire di osteoporosi quando raggiungono la menopausa, perché i loro livelli di estrogeni diminuiscono. Ma l’idea che le ossa stesse possano influenzare altri tessuti si è radicata solo pochi anni fa con la scoperta dell’osteocalcina. Grazie a questo ormone prodotto nelle ossa, lo zucchero viene metabolizzato più facilmente. Una delle funzioni dell’osteocalcina è incrementare la produzione di insulina, che a sua volta riduce i livelli di glucosio nel sangue, inoltre é stata dimostrata la sua azione protettiva nei confronti dell’obesità, in quanto capace di aumentare le spese energetiche. Gli studi hanno dimostrato che, per alcune persone, i cambiamenti nelle concentrazioni di sangue di osteocalcina possono anche impedire lo sviluppo del diabete. L’osteocalcina è prodotta dagli osteoblasti, le stesse cellule responsabili della produzione delle nostre ossa. L’ormone si accumula nelle ossa e poi, attraverso una serie di reazioni chimiche, viene rilasciato nel sangue.

Il team IRCM sta concentrandosi su questo passo fondamentale. Il loro laboratorio ha dimostrato che è necessario un enzima che agisce come forbici molecolari. L’osteocalcina inattiva ha un pezzo in più dell’osteocalcina attiva. I ricercatori hanno esaminato nei topi i diversi enzimi presenti nelle cellule in cui è stata prodotta l’osteocalcina che potrebbero essere responsabili della eliminazione del pezzo in questione, e sono riusciti ad identificare l’enzima: si chiama furina e induce l’attivazione dell’osteocalcina, rilasciata successivamente nel sangue. Quando non è presente l’enzima furina nelle cellule ossee, l’osteocalcina prodotta è inattiva e non viene rilasciata. Ciò ha portato nel modello murino ad un aumento dei livelli di glucosio nel sangue e una riduzione della spesa energetica e della produzione di insulina. Anche la rimozione genetica di questo enzima nei topi ha avuto un effetto inaspettato: ha ridotto il loro appetito. L’assenza di furina potrebbe essere quindi la causa della riduzione dell’appetito.

  • a cura del Dr. Gianfrancesco Cormaci, PhD, specialista in Biochimica Clinica.

Pubblicazioni scientifiche

Al Rifai O et al. J Clin Invest. 2017 Nov 1; 127(11):4104-17.

Lind T, McKie N et al. Bone 2005 Mar; 36(3):408-17.

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Dott. Gianfrancesco Cormaci
Dott. Gianfrancesco Cormaci
Laurea in Medicina e Chirurgia nel 1998, specialista in Biochimica Clinica dal 2002, ha conseguito dottorato in Neurobiologia nel 2006. Ex-ricercatore, ha trascorso 5 anni negli USA alle dipendenze dell' NIH/NIDA e poi della Johns Hopkins University. Guardia medica presso la casa di Cura Sant'Agata a Catania. In libera professione, si occupa di Medicina Preventiva personalizzata e intolleranze alimentari. Detentore di un brevetto per la fabbricazione di sfarinati gluten-free a partire da regolare farina di grano. Responsabile della sezione R&D della CoFood s.r.l. per la ricerca e sviluppo di nuovi prodotti alimentari, inclusi quelli a fini medici speciali.

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