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Acido lattico: lo scarto dei tumori non è uno scarto e si lancia sulle cellule immuni

Tutte le cellule hanno bisogno di generare energia per sopravvivere, ma le cellule tumorali hanno una domanda crescente di energia per crescere e moltiplicarsi rapidamente. Comprendere come i diversi tipi di cellule si alimentano o metabolizzano, è un’area di studio attraente perché potrebbero essere sviluppati nuovi farmaci per interrompere e sfruttare il processo. Il metabolismo svolge anche un ruolo nella capacità di risposta delle cellule immunitarie che proteggono da agenti patogeni nocivi, come virus, batteri e le cellule del corpo che sono cambiate, come le cellule cancerose. Fino a poco tempo fa, le complessità che circondavano il modo in cui il metabolismo cellulare influenza la funzione della cellula hanno eluso i biologi per decenni. Quasi 90 anni fa, il fisiologo e medico tedesco Otto Warburg ha posto la prima domanda sul perché alcune cellule consumano nutrienti in modo diverso. Sapeva che le cellule normali usano l’ossigeno per trasformare il cibo in energia attraverso un processo chiamato fosforilazione ossidativa. Ma quando osservò le cellule tumorali, vide che preferivano alimentare la loro crescita attraverso la glicolisi, un processo che comporta il consumo e la scomposizione del glucosio per produrre energia. Il fenomeno fu coniato “effetto Warburg”. L’acido lattico, il prodotto finale dell’effetto Warburg, è stato a lungo considerato un prodotto di scarto metabolico. Studi più recenti hanno dimostrato che il lattato può regolare le funzioni di molti tipi di cellule, come le cellule immunitarie e le cellule staminali.

Pertanto, il lattato non è semplicemente un prodotto di scarto, ma può essere un regolatore chiave delle funzioni cellulari nelle malattie associate a Warburg. Nonostante questi progressi, i meccanismi con cui il lattato controlla le funzioni cellulari rimangono sconosciuti, rappresentando una domanda fondamentale e di lunga data nel settore. E, poiché l’effetto di Warburg si verifica praticamente in tutti i tumori, svelare i suoi meccanismi rappresenta una rara opportunità di sviluppare nuove terapie mirate che potrebbero avere ampie implicazioni per molti tipi di cancro. Ciò che rende così interessante studiare l’effetto di Warburg è che è un fenomeno cancerogeno importante e comune, ma nessuno ha mai capito se questo processo ha funzioni regolatorie su diversi tipi di cellule in un tumore e come. Un nuovo studio, condotto da ricercatori dell’Università di Chicago, fornisce una risposta al perché le cellule tumorali consumano e usano i nutrienti in modo diverso rispetto alle loro controparti sane e in che modo tale differenza contribuisce alla loro sopravvivenza e crescita. Lo studio, pubblicato nel numero della nota rivista Nature del 23 ottobre, mostra che il lattato, un prodotto finale del metabolismo, cambia la funzione di una cellula immunitaria nota come macrofago, ricablandolo in tal modo per comportarsi diversamente. Yingming Zhao, PhD, professore presso il Dipartimento per la Ricerca sul cancro dell’Università di Chicago e autore principale dello studio, ha collaborato con il professore associato Lev Becker, PhD, per analizzare i meccanismi alla base dell’effetto Warburg utilizzando una tecnica di laboratorio chiamata spettrometria di massa.

Hanno notato che anche l’acido lattico, generato durante questo processo, svolge un ruolo non metabolico. Il lattato è la fonte e lo stimolatore di un nuovo tipo di modifica dell’istone, che hanno definito lattilazione dell’istone. Gli istoni sono un gruppo di proteine ​​presenti nei nuclei delle cellule eucariotiche che organizzano il DNA in unità strutturali e controllano quali geni sono espressi. A loro volta, questi particolari geni determinano il tipo e la funzione delle cellule. I ricercatori hanno dimostrato che, la pari dell’acetilazione, la lattilazione dell’istone altera queste unità strutturali per modificare la combinazione di geni espressi e funzioni dei macrofagi, globuli bianchi che svolgono un ruolo importante nelle infezioni e nel cancro. La produzione di lattato da parte dei macrofagi è innescata dall’infezione batterica o dalla mancanza di un’adeguata fornitura di ossigeno (ipossia) nei tumori, entrambi i quali stimolano la glicolisi. Usando i macrofagi esposti ai batteri come sistema modello, i ricercatori hanno scoperto che la lattilazione dell’istone altera le cellule da uno stato pro-infiammatorio e antibatterico (noto come M1) a uno stato anti-infiammatorio e riparativo (noto come M2). In risposta all’infezione batterica, i macrofagi devono reagire rapidamente con un notevole scoppio pro-infiammatorio per aiutare a uccidere i batteri e reclutare ulteriori cellule immunitarie nel sito di infezione. Durante questo processo, i macrofagi passano alla glicolisi aerobica, che si ritiene supporti la generazione di citochine immunitarie pro-infiammatorie.

Tuttavia, i ricercatori dimostrano che nel tempo questo interruttore metabolico aumenta anche il lattato, stimolando la lattazione dell’istone per esprimere geni stabilizzanti che possono riparare il danno collaterale all’ospite durante l’infezione. Sebbene questo fenotipo riparativo di macrofagi M2 possa aiutare a controllare i danni durante l’infezione, è noto che la sua presenza nei tumori promuove la crescita, la metastasi e la soppressione immunitaria nel cancro. È interessante notare che i ricercatori hanno anche rilevato la lattilazione dell’istone nei macrofagi isolati dal melanoma del topo e dai tumori polmonari e hanno osservato correlazioni positive tra la lattilazione dell’istone e i geni che promuovono il cancro realizzati dai macrofagi M2 riparativi. Questi risultati suggeriscono che alti livelli di lattilazione degli istoni nei macrofagi possono contribuire alla formazione di tumori e alla loro progressione. Gli autori hanno affermato che studiare questi effetti sui macrofagi è solo l’inizio. Essi ipotizzano che le cellule tumorali e altre cellule immunologiche, come i linfociti T, potrebbero essere regolate da questo meccanismo. Oltre al cancro, l’effetto di Warburg si osserva anche in altre malattie, tra cui sepsi, malattie autoimmuni, aterosclerosi, diabete e invecchiamento. Sono necessarie ulteriori ricerche sul ruolo e sulla regolazione di questa nuova modifica dell’istone, ma la scoperta traccia un legame eccitante tra il metabolismo cellulare e la regolazione genica che era precedentemente sconosciuto e che potrebbe avere implicazioni promettenti per la salute umana.

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

Pubblicazioni scientifiche

Zhang D et al. Nature 2019 Oct; 574(7779):575-580. 

Chung TW, Kim EY et al. Cancers (Basel) 2019; 11(7).

Matsuo T et al. Biol Pharm Bull. 2019; 42(5):837-839.

Fang E et al. Biochem Biophys Res Com. 2019; 508(1).

Dott. Gianfrancesco Cormaci
- Laurea in Medicina e Chirurgia nel 1998 (MD Degree in 1998) - Specialista in Biochimica Clinica nel 2002 (Clinical Biochemistry residency in 2002) - Dottorato in Neurobiologia nel 2006 (Neurobiology PhD in 2006) - Ha soggiornato negli Stati Uniti, Baltimora (MD) come ricercatore alle dipendenze del National Institute on Drug Abuse (NIDA/NIH) e poi alla Johns Hopkins University, dal 2004 al 2008. - Dal 2009 si occupa di Medicina personalizzata. - Guardia medica presso strutture private dal 2010 - Detentore di due brevetti sulla preparazione di prodotti gluten-free a partire da regolare farina di frumento immunologicamente neutralizzata (owner of patents concerning the production of bakery gluten-free products, starting from regular wheat flour). - Responsabile del reparto Ricerca e Sviluppo per la società CoFood s.r.l. (leader of the R&D for the partnership CoFood s.r.l.) - Autore di un libro riguardante la salute e l'alimentazione, con approfondimenti su come questa condizioni tutti i sistemi corporei. - Autore di articoli su informazione medica e salute sui siti web salutesicilia.com, medicomunicare.it e in lingua inglese sul sito www.medicomunicare.com
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