(Radicali dell’ossigeno-Immagine Credit Public Domain).
I radicali dell’ossigeno nel corpo sono generalmente considerati pericolosi perché possono innescare qualcosa chiamato stress ossidativo, che è associato allo sviluppo di molte malattie croniche come il cancro e le malattie cardiovascolari. Negli studi sui topi, gli scienziati della Goethe University di Francoforte hanno ora scoperto come i radicali dell’ossigeno, al contrario, possono anche ridurre il rischio di cancro e mitigare i danni alla molecola ereditaria del DNA.
In origine, i radicali dell’ossigeno – specie reattive dell’ossigeno o ROS in breve – erano considerati esclusivamente dannosi per il corpo. Sono prodotti, ad esempio, dal fumo o dai raggi UV. A causa della loro elevata reattività, possono danneggiare molte importanti molecole nelle cellule, inclusa la molecola ereditaria DNA. Di conseguenza, c’è il rischio di reazioni infiammatorie e la degenerazione delle cellule colpite in cellule tumorali.
A causa del loro effetto dannoso, tuttavia, i ROS sono anche prodotti deliberatamente dall’organismo, ad esempio da cellule epiteliali immunitarie o polmonari, che distruggono batteri e virus invasori con ROS. Ciò richiede concentrazioni di ROS relativamente elevate. A basse concentrazioni, invece, i ROS giocano un ruolo importante come molecole di segnalazione. Per questi compiti, i ROS sono prodotti specificamente da un intero gruppo di enzimi. Un rappresentante di questo gruppo di enzimi è Nox4, che produce continuamente piccole quantità di H2O2. Nox4 si trova in quasi tutte le cellule del corpo, dove il suo prodotto H2O2 mantiene un gran numero di funzioni di segnalazione specializzate, contribuendo, ad esempio, all’inibizione delle reazioni infiammatorie.
I ricercatori della Goethe University di Francoforte, guidati dal Prof. Katrin Schröder, hanno ora scoperto che producendo H2O2, Nox4 può persino prevenire lo sviluppo del cancro. Hanno esaminato i topi che non erano in grado di produrre Nox4 a causa di una modifica genetica. Quando questi topi sono stati esposti a una tossina ambientale cancerogena (cancerogeno), la probabilità che sviluppassero un tumore è raddoppiata. Poiché i topi soffrivano di tipi molto diversi di tumori come sarcomi della pelle e carcinomi del colon, i ricercatori sospettavano che Nox4 avesse un’influenza fondamentale sulla salute cellulare.
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Le indagini molecolari hanno dimostrato che H2O2 formato da Nox4 mantiene in corso una cascata che impedisce ad alcune importanti proteine di segnalazione (fosfatasi) di entrare nel nucleo cellulare. Se Nox4 e di conseguenza H2O2 sono assenti, quelle proteine di segnalazione migrano nel nucleo cellulare e di conseguenza, un grave danno al DNA è difficilmente riconosciuto.
Immagine: Low concentrations of cellular hydrogen peroxide may prevent a cell from becoming cancerous. (Picture: Illustration Forest/Shutterstock).
Gravi danni al DNA, ad esempio rotture del doppio filamento, si verificano ogni giorno in qualche parte del corpo. Le cellule reagiscono in modo molto sensibile a tali danni al DNA, mettendo in moto un intero repertorio di enzimi di riparazione. Se questo non aiuta, la cellula attiva il suo programma di morte cellulare – una misura precauzionale del corpo contro il cancro. Quando tale danno non viene riconosciuto, come accade in assenza di Nox4, stimola la formazione del cancro.
Il Prof. Katrin Schröder spiega i risultati della ricerca: “Se manca Nox4 e quindi non c’è H2O2, le cellule non riconoscono più il danno al DNA. Le mutazioni si accumulano e le cellule danneggiate continuano a moltiplicarsi. Se viene aggiunta una tossina ambientale che danneggia in modo significativo il DNA, il danno non viene più riconosciuto e riparato. Anche le cellule colpite non vengono eliminate, ma si moltiplicano, a volte molto rapidamente e in modo incontrollabile, e alla fine questo porta allo sviluppo di tumori. Una piccola quantità di H2O2 mantiene così un equilibrio interno alla cellula che protegge le cellule dalla degenerazione”.
Spiegano gli autori:
“Diversi studi riportano una maggiore espressione di Nox4 nel cancro. In effetti, Nox4 è indotto dall’ipossia e dalla risposta fibrotica, entrambe comuni nei tumori. Pertanto, è improbabile che l’induzione di Nox4 provochi la formazione di tumori, ma rappresenta piuttosto un meccanismo di difesa cellulare dovuto all’alterazione dell’omeostasi e del microambiente delle citochine in un tumore in crescita. In effetti, alcuni studi suggeriscono un effetto protettivo di Nox4 nel cancro. Un promotore Nox4 silenziato promuove l’epatocarcinogenesi nei ratti e nel carcinoma epatocellulare umano, una bassa espressione di Nox1 era associata a un esito meno favorevole, mentre un’elevata espressione di Nox4 era benefica. In uno studio più descrittivo Nox4 siRNA ha prevenuto il cancro al fegato in un modello di xenotrapianto. Nelle cellule tumorali della testa e del collo un inibitore del recettore del fattore di crescita epidermico ha indotto l’autofagia in modo Nox4-dipendente. Questi dati sottolineano il ruolo ambivalente di Nox4 nel cancro. Inoltre Nox1 è stato associato a danni al DNA nelle linee cellulari. Questi risultati variabili sottolineano che la ricerca sui tumori su linee cellulari dovrebbe essere interpretata con cautela. Le cellule coltivate si presentano spesso con una schiacciante formazione di ROS che effettivamente danneggia le cellule. La selezione di cui sopra, tuttavia, illustra un’intercambiabilità dei singoli enzimi Nox, che potrebbe non riflettere la situazione in vivo“.
Fonte:PNAS
