(Virus-Immagine Credit Public Domain).
Nuovo modo di combattere le malattie? Impedisci ai virus di rubare i nutrienti!
Il sistema immunitario è stato a lungo pubblicizzato come la principale difesa del corpo contro i virus invasori, con la consapevolezza che una forte risposta immunitaria elimina rapidamente un’infezione, mentre una debole le consente di persistere, portando a una malattia prolungata o addirittura alla morte.
Ora, i ricercatori della Tulane University stanno esaminando un sistema completamente diverso – la capacità del corpo di utilizzare i nutrienti a livello cellulare – per prevedere la risposta e la gravità della malattia.
L’immunologo di Tulane Clovis Palmer, Ph.D., studia i cambiamenti metabolici derivanti dalle infezioni virali. In una revisione della letteratura pubblicata su Nature Metabolis, Palmer ha analizzato una serie di prove che hanno esaminato i cambiamenti metabolici che si verificano nelle cellule quando gli invasori virali, come l’HIV, l’epatite B o la SARS-CoV-2, rappresentano una minaccia.
I virus hanno sviluppato vari meccanismi per eludere il sistema immunitario e replicarsi. Uno di questi meccanismi si basa sulla manipolazione del metabolismo dell’ospite prendendo di mira i principali nodi metabolici e interrompendo le vie metaboliche critiche.
Una visione di lunga data afferma che, in risposta alle infezioni virali, il sistema immunitario innato innesca rapidamente l’espressione di diversi geni stimolati dall’interferone (ISG), i cui prodotti limitano direttamente la replicazione e la diffusione virale. È stato anche ben stabilito che le malattie metaboliche come l’insulino-resistenza e la steatosi epatica sono manifestazioni cliniche di infezioni virali, come il virus dell’epatite C (HCV), una conseguenza e/o un prodotto della disregolazione del metabolismo lipidico e glucidico osservato localmente nel fegato e in periferia.
A livello cellulare, diverse classi di virus applicano vari meccanismi per riprogrammare metabolicamente le cellule in modi che sono vantaggiosi per la replicazione virale. Ad esempio, l’infezione da SARS-CoV-2 nell’uomo interrompe l’omeostasi mitocondriale, che è compensata dall’aumento della glicolisi. Allo stesso modo, il virus dell’immunodeficienza umana (HIV) eleva sia la glicolisi che il metabolismo mitocondriale nelle cellule CD4 + T e monociti/macrofagi per generare metaboliti che possono supportare la sintesi di lipidi, nucleotidi e proteine virali strutturali necessarie per completare il ciclo di vita dell’HIV oltre a facilitare la latenza. La riprogrammazione metabolica delle cellule immunitarie controlla anche i loro stati infiammatori, che contribuiscono allo sviluppo della malattia.
Palmer ha concluso che il modo in cui le cellule, anche quelle non immunitarie, utilizzano i nutrienti in presenza di un agente patogeno virale può determinare l’esito e la gravità della malattia nelle prime fasi dell’infezione o anche molto tempo dopo che l’agente patogeno ha lasciato il corpo.
Alcune molecole sulla superficie di una cellula determinano come vengono utilizzati i nutrienti. Queste cellule consentono a nutrienti come glucosio e grassi di facilitare la produzione di energia o, se necessario, di attaccare gli agenti patogeni invasori. In queste condizioni, i nutrienti rafforzano la cellula. Ma i patogeni virali possono anche dirottare queste molecole di superficie per ottenere l’ingresso nella cellula e quindi utilizzare i nutrienti per replicarsi.
Vedi anche:Virus ibrido che elude il sistema immunitario osservato per la prima volta
“Se i nutrienti vengono utilizzati per rafforzare e difendere la cellula o vengono dirottati dal virus dipende dalle condizioni dell’ospite come l’età avanzata, lo stato nutrizionale e l’obesità“, ha affermato Palmer. “Abbiamo visto che questi erano tutti fattori di rischio significativi per i peggiori esiti di COVID, ma non sapevamo davvero cosa stesse guidando il virus”.
Capire come le cellule utilizzano i nutrienti in presenza di agenti patogeni virali nei primissimi stati di infezione è la chiave per lo sviluppo di trattamenti in grado di rafforzare la cellula, non il virus. Mentre la maggior parte dei farmaci antivirali prende di mira il virus, Palmer cerca di prevenire o ridurre la malattia mantenendo i nutrienti dalla parte della cellula.
Spiegano gli autori:
“L’adattamento metabolico alle infezioni virali determina in modo critico il decorso e le manifestazioni della malattia. A livello sistemico, una caratteristica significativa dell’infezione virale e dell’infiammazione che ne consegue è il passaggio metabolico dal metabolismo anabolico a quello catabolico. Le sequele metaboliche sistemiche come l’insulino-resistenza e la dislipidemia rappresentano conseguenze sulla salute a lungo termine di molte infezioni come il virus dell’immunodeficienza umana, il virus dell’epatite C e il coronavirus 2 della sindrome respiratoria acuta grave. Questa recensione si concentra sul cambio di paradigma emergente proponendo che gli impegni metabolici e la riconfigurazione metabolica delle cellule immunitarie e non immunitarie in seguito al riconoscimento del virus modulino il corso naturale delle infezioni virali. È probabile che le prime impronte metaboliche influenzino le manifestazioni a lungo termine della malattia dell’infezione. Un maggiore apprezzamento e comprensione di come gli aggiustamenti biochimici locali nella periferia e nei tessuti influenzano l’immunità porteranno infine a interventi che riducono la progressione della malattia e identificano biomarcatori prognostici nuovi e migliorati“.
Immagine:il metabolismo dei nutrienti dell’ospite viene alterato in risposta ai virus. Credito Nature
Palmer sta lavorando con Jay Rappaport, Ph.D., Direttore del Tulane National Primate Research Center e Professore di microbiologia e immunologia presso la Tulane University School of Medicine, sul ricablaggio della risposta metabolica nei modelli di primati non umani di COVID e HIV per prevenire e curare sintomi a lungo termine.
“Sappiamo che quando il metabolismo è compromesso, aumenta la suscettibilità alle infezioni”, ha affermato Rappaport. “La modulazione della risposta metabolica ha vaste implicazioni per tutte le malattie infettive , dall’ottimizzazione dell’immunità alla mitigazione degli effetti dell’invecchiamento, dell’autoimmunità e di altri fattori di malattia”.
Fonte:Nature
