Un nuovo studio dimostra che topi geneticamente modificati per non essere in grado di produrre l’amminoacido cisteina e alimentati con una dieta priva di cisteina hanno perso il 30% del loro peso corporeo in una sola settimana. Il lavoro dimostra che la deplezione di cisteina interrompe i normali percorsi metabolici utilizzati dalle cellule dei mammiferi per convertire il cibo in energia, costringendo gli animali a bruciare rapidamente le riserve di grasso nel vano tentativo di soddisfare il fabbisogno energetico. Guidato da ricercatori della NYU Grossman School of Medicine, lo studio rivela dettagli chiave su come le cellule elaborano combustibili come carboidrati e grassi e su come la deplezione di cisteina influisce sui tessuti. Gli esperimenti hanno dimostrato che la riduzione dei livelli di cisteina ha causato una diminuzione dei livelli del cofattore coenzima A (CoA), che ha reso inefficienti i meccanismi che convertono carboidrati e grassi in energia.
Nonostante il CoA sia coinvolto in oltre 100 reazioni metaboliche intermedie e funga da partner (cofattore) per il 4% di tutti gli enzimi del corpo, gli scienziati non erano stati in precedenza in grado di studiarne direttamente la funzione. Questo perché i topi con una sintesi difettosa di CoA in genere non sopravvivono oltre le tre settimane di età. Gli autori avvertono che la scoperta attuale non suggerisce immediatamente un nuovo approccio alla perdita di peso, poiché la cisteina è presente in quasi tutti gli alimenti. Raggiungere una dieta completamente priva di cisteina richiederebbe ai pazienti di assumere una soluzione appositamente formulata, il che sarebbe difficile per la maggior parte. Inoltre, poiché la cisteina è coinvolta in numerose vie cellulari, eliminarla, ad esempio attraverso un farmaco che inibisce la produzione di cisteina, potrebbe rendere gli organi più vulnerabili alle tossine quotidiane, inclusi i farmaci.
Lo studio è il primo a esaminare gli effetti dell’eliminazione della cisteina, o di uno qualsiasi dei nove amminoacidi essenziali, che devono essere assunti tramite la dieta e sono necessari per tutte le proteine corporee. I risultati hanno rivelato che l’eliminazione della cisteina dall’organismo dei mammiferi ha portato a una perdita di peso molto maggiore, rispetto all’eliminazione di qualsiasi altro amminoacido essenziale. Nello specifico, la privazione di cisteina ha interrotto la fosforilazione ossidativa, il processo principale per la produzione di ATP, la molecola che funge da valuta energetica per le cellule. È noto che la fosforilazione ossidativa è strettamente dipendente dal CoA. Di conseguenza, le molecole intermedie derivate dagli zuccheri come piruvato, orotato, citrato e α-chetoglutarato non venivano più utilizzate in modo efficiente e venivano invece perse nelle urine. In risposta, l’organismo si è rivolto ai lipidi di riserva per produrre energia.
Inoltre, il team ha scoperto che la restrizione della cisteina attiva sia la risposta integrata allo stress (ISR), una rete di segnalazione che ripristina l’equilibrio cellulare dopo lo stress, sia la risposta allo stress ossidativo (OSR), innescata da livelli più elevati di specie reattive dell’ossigeno (ROS) a seguito della deplezione del glutatione, il principale antiossidante dell’organismo. I ROS possono ossidare e danneggiare sia proteine che DNA. Sorprendentemente, è stato dimostrato che questa attivazione simultanea di ISR e OSR si verifica nei tessuti normali dei topi del gruppo con restrizione della cisteina, con le due risposte allo stress che si rafforzano a vicenda. Lo studio mostra inoltre che ISR e OSR, indipendentemente dalla deplezione del CoA, aumentano anche la produzione di GDF15, un ormone dello stress, che contribuisce all’avversione al cibo e alla degradazione dell’acetil-CoA-carbossilasi, un enzima chiave nella biosintesi lipidica.
Ciò ha ulteriormente aumentato la perdita di peso nei topi dello studio, impedendo il ripristino delle loro riserve di grasso. Detto questo, gli autori dello studio affermano che vale la pena considerare che frutta, verdura e legumi contengono livelli molto più bassi di cisteina e del suo precursore, l’amminoacido solforato metionina, rispetto alla carne rossa. Inoltre pane e pasta (ed altri prodotti da forno) sono a base di glutine, le cui proteine (gliadine, glutenine, albumine, ecc.) sono molto ricche di cisteina. Chissà che togliere pane e pasta dalla dieta di chi ne è un grande mangiatore faccia perdere peso non solamente per il taglio dei carboidrati totali, ma perchè viene a mancare una buona fetta di cisteina proteica assunta cone questi alimenti……
- A cura del Dr. Gianfrancesco Cormaci, PhD, specialista in Biochimica Clinica.
Pubblicazioni scientifiche
Varghese A, Gusarov I et al. Nature. 2025 May 21 in press.
Lin K, Wei L et al. Cell Metab. 2025 Feb 4; 37(2):460-476.
Wei W, Lyu X et al. Nature. 2024; 633(8028):182-188.
