Bromo: perchè il cugino dello iodio è il ventottesimo elemento essenziale alla vita?

La presenza ed il ruolo del bromo nel corpo umano sono state sempre controverse. Appartenente al gruppo degli alogeni insieme a cloro, fluoro e iodio, a differenza di questi la sua chimica biologica non è stata molto approfondita. Si sa che ioni bromuro sono presenti nel sangue, in proporzione di 1mg/100ml, così come anche negli organi interni in dosi estremamente basse. Ad esempio nel fegato è presente in quantità intorno ai 5,7mg/Kg peso, 8,4mg/Kg nelle ovaie, 67mg/Kg nella tiroide, circa 16,5mg/Kg nel mesencefalo e 87mg/Kg nell’ipofisi, una ghiandola cerebrale che governa molti ormoni del nostro corpo. Da un lato non fa meraviglia trovare molto bromo nelle strutture cerebrali, anche perché l’impiego terapeutico classico del bromo in passato è stato proprio quello di sedativo nervoso ed ipnotico (induttore del sonno). Si pensa che l’induzione del regolare sonno notturno comporti un flusso di bromo dell’ipofisi al mesencefalo, dove è presente la sostanza reticolare, un gruppo di neuroni specializzati del ritmo sonno-veglia. Secondo molti biologi, la sua concentrazione cerebrale tenderebbe a ridursi con l’età, il che potrebbe parzialmente spiegare perché gli anziani sono propensi all’insonnia. Una riduzione fino al 60% del bromo sanguigno è stata riportata da molte analisi in casi di sindrome maniaco-depressiva.

I mandarini sono ricchi di bromo

Fino al 2014 ventisette, tra i 92 elementi chimici presenti in natura, erano considerati essenziali per la vita umana. Dal 2015 sono diventati ufficialmente 28; la “new entry” è proprio il bromo, secondo il Prof Billy G. Hudson e i suoi colleghi del Dipartimento di Farmacologia della Vanderbilt University School of Medicine. In un elegante studio, pubblicato sulla rivista Cell, hanno dimostrato che le mosche della frutta della Drosophila sono morte quando il bromo è stato rimosso dalla loro dieta ma è sopravvissuto quando il bromo è stato ripristinato. Le basi di questa scoperta risalgono a 35 anni fa. A metà degli anni ’80, la curiosità per due rare malattie renali portò il prof. Hudson alla scoperta di due proteine precedentemente sconosciute che si attorcigliano per formare la molecola tripla elicoidale di collagene IV, come i cavi che sostengono un ponte. La malattia si manifesta quando questi cavi sono difettosi o danneggiati. Nel 2009, un altro gruppo di ricerca ha scoperto un nuovo legame di sulfilimina tra un atomo di zolfo e un atomo di azoto che agisce come un “elemento di fissaggio” per collegare le molecole di collagene IV formando impalcature per le cellule. Si tratta di una tipologia di legame finora sconosciuta in biologia umana, sebbene i chimici industriali ne hanno familiarità.

Fino ad allora, i biochimici erano al corrente che fra le modifiche del collagene vi erano la fosforilazione, l’idrossilazione e la formazione di ponti crociati fra aminoacidi. Un legame sulfiliminico è tipico di composti presenti in sostanze vegetali e di alcuni organismi marini. Cosa ci fa nel nostro corpo? Il professor Hudson si accorse che un legame sulfilimina difettoso può scatenare la rara malattia autoimmune della sindrome di Goodpasture. Quella scoperta portò a una semplice domanda: come si forma il legame? Nel 2012, i coautori dell’attuale scoperta – gli scienziati della Vanderbilt University Prof Gautam Bhave e il dott. Christopher Cummings – hanno condotto lo studio che ha trovato la risposta: il responsabile è l’enzima peroxidasina. Conservata in tutto il regno animale, la peroxidasina può anche svolgere un ruolo in patologia. Un enzima iperattivo può portare a un’eccessiva deposizione di collagene IV e all’ispessimento della membrana basale, che può compromettere la funzionalità renale. Nel loro studio, il team del Prof Hudson ha dimostrato il ruolo unico ed essenziale del bromuro ionico come co-fattore, consentendo alla peroxidasina di formare il legame sulfilimmina.

Il team del professor Hudson ha scoperto che il tiocianato (-SCN) è un potente inibitore della formazione di legami crociati mediati dalla perossidasina. Pertanto, in alcuni fumatori con elevati livelli di SCN, il rinforzo di impalcature di collagene IV con legami crociati di sulfilimina può essere sostanzialmente ridotto. Inoltre, nei fumatori si può verificare una carenza funzionale di Br nonostante i normali livelli di Br nel plasma a causa dei livelli elevati di tiocianato (SCN) nel siero, che inibisce la formazione di legami di sulfilimina. In effetti, il fumo è stato associato a cambiamenti architettonici all’interno delle membrane basali nei reni ed è un inibitore della sintesi degli ormoni della tiroide, un organo che oltre a iodio contiene bromo. Il primo autore dello studio Scott McCall della Vanderbilt University School of Medicine, ha concluso dicendo: “Il bromo è quindi essenziale per lo sviluppo degli animali e l’architettura dei tessuti. La scoperta ha importanti implicazioni per la patologia umana: diverse tipologie di pazienti hanno dimostrato di essere carenti di bromo. L’integrazione alimentare di bromo può migliorare la salute dei pazienti in dialisi o della nutrizione parenterale totale, ad esempio. Senza contare che può aprire la strada alla comprensione ulteriore di malattia autoimmuni come la glomerulonefrite autoimmune, la nefropatia del lupus sistemico e varie autoimmunità a carico degli organi interni”.