Cianuro-immagine credit public domain.
Il cianuro è una sostanza chimica altamente letale che è stata usata in guerra e negli avvelenamenti per secoli: questo era il consenso generale sulla sostanza chimica naturale fino alla primavera del 2025. Ma in uno studio globale pubblicato su Nature Metabolism, un team di ricerca di sette paesi e 12 università, tra cui la South Dakota State University, ha capovolto il consenso mondiale sul cianuro. I ricercatori hanno scoperto che mentre il cianuro rimane altamente velenoso, svolge anche un ruolo fondamentale nella normale funzione cellulare.
Brian Logue, Professore e capo del Dipartimento di Chimica, Biochimica e Fisica della SDSU, è uno dei massimi esperti di cianuro del paese. Logue e Moustafa Khalaf, uno scienziato ricercatore della SDSU, hanno svolto un ruolo fondamentale nel processo di ricerca confermando e quantificando la produzione di cianuro nelle cellule umane.
“L’identificazione della produzione endogena di cianuro nei mammiferi rappresenta un significativo progresso nella biologia cellulare e nel metabolismo“, ha affermato Logue. “Questa ricerca evidenzia la duplice natura del cianuro, che agisce sia come tossina ad alte concentrazioni sia come molecola di segnalazione cruciale a basse concentrazioni”.
Un veleno prodotto naturalmente?
In precedenza, gli scienziati sapevano solo che il cianuro veniva prodotto naturalmente in certi tipi di batteri e piante. Il processo di produzione di cianuro in quantità minime non era mai stato dimostrato nelle cellule dei mammiferi.
Attraverso esperimenti su topi e cellule umane, il team di ricerca, guidato da scienziati svizzeri, ha osservato che l’acido cianidrico era costantemente presente nelle cellule e negli organismi. Ciò è stato supportato dal rilevamento di cianuro nel fegato di topi e umani, nonché nel flusso sanguigno. La sostanza chimica, hanno scoperto, era prodotta naturalmente, il che suggerisce un ruolo nei processi fisiologici fondamentali.
Secondo Khalaf, la produzione naturale di cianuro nel corpo è legata alla glicina, un amminoacido, che ne stimola la produzione nelle cellule del fegato. Il team di ricerca è stato in grado di determinare questa interazione aggiungendo glicina alle colture cellulari. Aggiungendo glicina, la produzione di acido cianidrico è aumentata.
Tuttavia, il cianuro è altamente letale e tossico a certe dosi. Come regola il corpo umano i livelli interni di cianuro per prevenire la tossicità?
“Un enzima, il rodanese, svolge un ruolo cruciale nella prevenzione della tossicità. Converte l’acido cianidrico in tiocianati, sali non tossici, che vengono eliminati dal corpo”, ha spiegato Khalaf.
“Riprendendo il principio di Paracelso, la ricerca indica che la dose determina se il cianuro agisce come un veleno o ha effetti benefici”, ha affermato Khalaf.
Logue e Khalaf hanno confermato e quantificato la produzione di cianuro nelle cellule utilizzando la loro nuova tecnica e tecnologia brevettata, il Cyanalyzer.
Potenziali benefici e applicazioni terapeutiche
Questa scoperta ha potenziali benefici terapeutici e applicazioni di vasta portata, molti dei quali sono in campo medico. Gli esperimenti condotti durante questo studio hanno mostrato che basse concentrazioni di acido cianidrico migliorano la sopravvivenza cellulare durante la privazione di ossigeno. “Ciò suggerisce che il cianuro svolge un ruolo nei meccanismi protettivi del corpo contro condizioni come l’ictus”, ha osservato Khalaf.
“La scoperta degli effetti protettivi del cianuro durante l’ipossia presenta potenziali strategie terapeutiche per l’ictus, migliorando la resilienza delle cellule cerebrali alla carenza di ossigeno”, ha affermato Khalaf.
Altri risultati mostrano che alcune malattie, tra cui l’iperglicinemia non chetotica, inducono il corpo a produrre quantità eccessive di acido cianidrico. Questa rara malattia provoca l’accumulo di glicina nei tessuti e negli organi. È più dannosa per i neonati, poiché un eccesso di glicina può accumularsi nel cervello, causando disturbi neurologici. In precedenza, non esisteva quasi nessun trattamento per questa malattia, ma questa ricerca, con nuove intuizioni sulla glicina e la rodanese, potrebbe portare a nuove terapie.
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Spiegano gli autori:
“Piccole molecole gassose come l’ossido nitrico, il monossido di carbonio e l’idrogeno solforato vengono prodotte come molecole di segnalazione nelle cellule dei mammiferi. Qui, mostriamo che basse concentrazioni di cianuro vengono generate endogenamente in vari tessuti e cellule dei mammiferi. Rileviamo il cianuro in diversi compartimenti cellulari delle cellule umane e in vari tessuti e nel sangue dei topi. La produzione di cianuro è stimolata dalla glicina, avviene al basso pH dei lisosomi e richiede attività perossidasica. Quando generato a una velocità specifica, il cianuro esercita effetti stimolatori sulla bioenergetica mitocondriale, sul metabolismo cellulare e sulla proliferazione cellulare, ma compromette la bioenergetica cellulare ad alte concentrazioni. Il cianuro può modificare i residui di cisteina tramite la proteina S -cianilazione, che è rilevabile basalmente nelle cellule e nei topi e aumenta in risposta alla glicina. L’integrazione di cianuro a basso dosaggio mostra effetti citoprotettivi nei modelli di ipossia e riossigenazione in vitro e in vivo. Al contrario, la produzione di cianuro patologicamente elevata nell’iperglicinemia non chetotica è dannosa per le cellule. I nostri risultati indicano che il cianuro dovrebbe essere considerato parte dello stesso gruppo di gasotrasmettitori regolatori endogeni dei mammiferi come l’ossido nitrico, il monossido di carbonio e l’idrogeno solforato”.
L’autore principale dello studio, Csaba Szabo, ritiene che queste scoperte “cambieranno radicalmente il nostro modo di pensare alla biologia cellulare e al metabolismo”.
La ricerca futura si concentrerà sulla comprensione approfondita del ruolo preciso del cianuro endogeno nella salute e nella malattia, esplorandone il potenziale terapeutico e gestendo attentamente la sua tossicità.
Fonte: Nature