I ricercatori della Johns Hopkins Medicine hanno identificato una via biochimica che collega lo stress ossidativo e la cisteina nella malattia di Huntington.
I risultati, descritti nel numero della scorsa settimana degli Atti della National Academy of Sciences, forniscono un meccanismo attraverso il quale lo stress ossidativo provoca danni alle cellule nervose nella malattia di Huntington, una malattia neurodegenerativa ereditaria e fatale.
( Vedi anche:La malattia di Huntington è più comune di quanto pensiamo?).
Poiché la carenza di cisteina e lo stress ossidativo sono stati collegati ad altre malattie, come ad esempio il morbo di Alzheimer, artrite, malattie cardiovascolari, l’AIDS e il cancro, i risultati di questo studio possono fornire strategie terapeutiche per molte gravi condizioni.
I ricercatori, Juan Sbodio, Solomon Snyder e Bindu Paul della Johns Hopkins University School of Solomon H. Snyder Department of Neuroscience affermano che la carenza di cisteina interessa la maggior parte delle difese antiossidanti.
In esperimenti precedenti sui topi, pubblicati nel numero di maggio 2014 dalla rivista Nature, i ricercatori hanno dimostrato che la proteina responsabile della produzione di cisteina, la cistationina gamma-liasi (CSE), è presente a bassi livelli nella malattia di HUntington. Quando i livelli di questi aminoacidi sono bassi, le cellule normali CSE attivano e utilizzano una proteina chiamata fattore di trascrizione 4 (ATF4) che riconosce le sequenze di DNA che codificano per proteine coinvolte nella sintesi degli aminoacidi, compresa CSE e indicano alla cellula di avviare la produzione di cisteina per la sintesi proteica e la generazione di altre molecole protettive derivate dalla cisteina. Le cellule carenti di cisteina possono utilizzare questi percorsi alternativi per un breve periodo di tempo, tali cellule infatti, sono infine sopraffatte dalla ossidazione e muoiono. In questo studio, i ricercatori hanno scoperto che nella malattia di Huntington il percorso ATF4 è interrotto.
Per caratterizzare questo percorso, i ricercatori hanno coltivato in laboratorio, sia le cellule cerebrali di controllo sane che le cellule cerebrali derivate da topi con malattia di Huntington, in condizioni di scarsa cisteina. Essi hanno scoperto che nelle cellule sane l’attività di ATF4 aumenta in condizioni di bassa cisteina, mentre non sono riusciti a rilevare la presenza di ATF4 nelle cellule di topi con malattia di Huntington. Questo effetto è unico nel suo genere: quando i ricercatori hanno coltivato le cellule in condizioni di impoverito di altri aminoacidi, i livelli di ATF4 erano normali sia nel controllo che nelle cellule di Huntington. “Questo ci ha incuriosito e ci siamo chiesti se elevato stress ossidativo poteva influenzare la risposta di ATF4 nella difesa cellulare a causa del ruolo della cisteina “, dice Paul.
Per verificare ciò, i ricercatori hanno indotto stress ossidativo nelle cellule sane esponendole a perossido di idrogeno, un forte agente ossidante e poi hanno ridotto il loro approvvigionamento di cisteina. In queste condizioni, l’espressione di ATF4 delle cellule è risultata notevolmente ridotta. Al contrario, quando le cellule di Huntington sono state coltivate in condizioni di cisteina-ridotta, ma state trattate con un antiossidante, la vitamina C, le cellule hanno riacquistato la loro capacità di produrre ATF4 e la cisteina.
“Questi risultati implicano un circolo vizioso in cui bassi livelli di cisteina causano stress ossidativo che porta alla diminuzione ulteriore dei livelli di cisteina creando quindi più stress ossidativo e rallentando ulteriormente la produzione di cisteina”, dice Sbodio.
Precedenti studi hanno dimostrato che l’integrazione di cisteina nella dieta di topi che presentano la malattia di Huntington ha ritardato la progressione dei sintomi della malattia. Il presente studio rivela i meccanismi attraverso i quali la cisteina è regolata e come lo stress ossidativo colpisce questo sistema.
Paul ed i suoi colleghi avvertono tuttavia, che anche se gli antiossidanti hanno attenuato i sintomi della malattia di Huntingoton in laboratorio, molte più informazioni sul ruolo della cisteina nel corpo sono necessarie prima che si possa confermare il loro valore terapeutico. In effetti, i ricercatori hanno sottolineato che l’integrazione con troppa cisteina potrebbe essere dannosa. Secondo Paul, per alcune condizioni si possono trarre benefici dagli antiossidanti, ma è necessario “consultare sempre il proprio medico prima di iniziare il trattamento con qualsiasi integratore”.
Fonte:Johns Hopkins
