Diversi grandi studi sui fattori di rischio di cancro hanno scoperto che l’interruzione del ritmo circadiano durante i turni di notte, aumenta le probabilità di sviluppare il cancro.Ora, i biologi del MIT hanno ora trovato una spiegazione a questo collegamento.
Negli esseri umani e nella maggior parte degli altri organismi, un orologio circadiano governato dalla luce, regola la temporizzazione degli aspetti fondamentali della fisiologia controllando le attività cellulari come il metabolismo e la divisione cellulare. In uno studio sui topi, il team del MIT ha scoperto che due dei geni che controllano i ritmi circadiani funzionano anche come soppressori tumorali.
La perdita di questi soppressori tumorali, sia attraverso l’eliminazione del gene o interruzione del normale ciclo luce / buio, permette ai tumori di diventare più aggressivi.
“Non importa come si interrompe un orologio circadiano: la sua perdita sembra guidare i tumori”, spiega Thales Papagiannakopoulos, un ex postdoc al MIT’s Koch Institute for Integrative Cancer Research e autore principale dello studio che appare il 28 luglio 2016 in Cell Metabolism .
Tyler Jacks, Direttore dell’Istituto Koch e David H. Koch Professore di biologia, sono gli autori principali dell’articolo.
L’interruzione dell’orologio circadiano
Negli esseri umani, l’orologio circadiano centrale si trova nel nucleo soprachiasmatico del cervello (SCN), che riceve informazioni sui livelli di luce dalla retina. SCN comunica queste informazioni alle cellule del corpo attraverso ormoni e altre molecole di segnalazione.
( vedi anche:La dieta può controllare l’orologio circadiano e rallentare l’invecchiamento).
All’interno delle cellule, un gene chiamato Bmal1 è responsabile dell’attivazione di altri geni che controllano le attività circadiane, tra cui un gene chiamato Per2. I livelli delle proteine codificate da questi geni normalmente oscillano per tutta la giornata, ma quando i normali cicli luce / buio vengono interrotti, le oscillazioni spariscono.
“Le cellule hanno bisogno della luce che agisce come un pulsante di reset dell’orologio. Quando si perde questo ‘pulsante’ azionato dalla luce si perdono anche i ritmi normali in ogni cellula del nostro corpo”, dice Papagiannakopoulos, che ora è un Assistente Professore di Patologia alla New York University School of Medicine.
Il ricercatore, insieme ai suoi colleghi, ha deciso di indagare su un possibile legame tra il cancro e questi geni nei topi geneticamente modificati per sviluppare un tipo di cancro al polmone conosciuto come cancro del polmone non a piccole cellule.
Essi hanno iniziato la sperimentazione esponendo i topi a due differenti calendari di luce/buio. Un gruppo di topi è vissuto con un normale programma di 12 ore di luce seguito da 12 ore di buio, mentre l’altro gruppo di topi è stato esposto ad un calendario “jet lag “o discronia circadiana : ogni due o tre giorni, i topi sono stati esposti a ulteriori otto ore di luce . Questo percorso imita l’interruzione del ritmo circadiano che si verifica quando gli esseri umani lavorano nei turni di notte o viaggiano attraverso diversi fusi orari.
Nello scenario jet lag, i tumori sono cresciuti più velocemente e sono stati più aggressivi di quelli dei topi che vivono con un normale / programma buio/luce.
Negli esperimenti successivi, i ricercatori hanno tenuto i topi in un normale / programma di buio/ luce, ma hanno eliminato i geni Bmal1 e Per2. In questi topi, i tumori sono cresciuti più velocemente, proprio come hanno fatto nello scenario jet lag.
“Se si interrompe l’attività di questi geni in ogni cellula del corpo, i segnali luminosi che normalmente esse ricevono non vengono applicati”, dice Papagiannakopoulos. “E’ come prendere un martello molecolare e rompere questo orologio”.
Bmal1 e Per2 controllano i tempi di produzione di una proteina che promuover il tumore nota come c-myc e quando questi geni vengono disattivati, c-myc inizia ad accumularsi, stimolando un aumento del metabolismo cellulare e la proliferazione.
” Quando C-myc si attiva, induce le cellule a produrre più metaboliti, più nutrienti, più blocchi di costruzione per nuove cellule. E’ essenziale per la capacità delle cellule di proliferare”, spiega Papagiannakopoulos.
Joseph Takahashi, Presidente del Dipartimento di Neuroscienze presso l’Università del Texas Southwestern Medical Center, sostiene che questo studio offre un importante collegamento tra il cancro e la disfunzione dell’ orologio circadiano.
“Questo lavoro è molto chiaro e definitivo”, dice Takahashi, che non era coinvolto nella ricerca.” Quello che dobbiamo dimostrare veramente è che l’orologio circadiano può avere implicazioni nello sviluppo e nella progressione del tumore”.
I ricercatori del MIT hanno anche analizzato campioni di tumore del polmone umano e trovato livelli molto bassi di espressione genica di Bmal1 e Per2 , nonché di altri geni chiave dell’ orologio circadiano, sia nei tumori che nel tessuto polmonare normale degli stessi pazienti. I tumori più aggressivi avevano livelli ancora più bassi di questi geni.
Papagiannakopoulos sta ora indagando se le cellule tumorali che hanno un orologio circadiano interrotto, per esempio attraverso la perdita di Bmal1 e Per2, hanno eventuali punti di debolezza che potrebbero essere sfruttati come potenziali bersagli farmacologici. il ricercatore prevede inoltre, di studiare come le interruzioni del ritmo circadiano influiscono su altri tipi di tumori, tra cui il cancro del pancreas.
Fonte: Medicalxpress
