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La vitamina D3 contro le malattie dei mitocondri

Mitocondrio


Una vera e propria reazione a catena, attivata da un componente della vitamina B3 permette ai topi colpiti da malattie mitocondriali di ritornare a correre

Una nuova ricerca dell'Istituto Neurologico "Carlo Besta" dimostra che la vitamina B3, già nota per prevenire la pellagra, riduce i problemi motori e i sintomi causati dalle malattie dei mitocondri, piccoli organelli delle cellule che le riforniscono di energia. Inoltre, si è osservato anche che alcuni farmaci antitumorali oggi in sperimentazione clinica (gli inibitori di PARP1) sortiscono lo stesso effetto.
I ricercatori dell'Istituto Neurologico Besta hanno osservato in laboratorio che dopo la somministrazione di queste sostanze per quattro settimane i topi malati miglioravano le loro capacità di correre sino ad arrivare ai livelli dei topi normali. A questo si associava un miglioramento dei valori biochimici che forniscono indicazione del buon funzionamento dei mitocondri.
Si tratta di un importante progresso perché queste patologie genetiche, anche letali, possono colpire sia i bambini sia gli adulti e hanno manifestazioni anche molto diverse tra cui difficoltà di movimento, rallentamento della crescita, anemia grave e disfunzioni di fegato, cuore e pancreas.
Lo studio, realizzato con la collaborazione della Mitochondrial Biology Unit del Medical Research Council di Cambridge, è pubblicato oggi sulla prestigiosa rivista scientifica internazionale Cell metabolism.

Sottolinea Carlo Viscomi, ricercatore dell'Istituto Neurologico "Carlo Besta" e uno dei coordinatori dello studio: "Al momento non ci sono cure per queste malattie e vi è quindi una forte necessità di sviluppare nuovi approcci terapeutici. Il punto di forza di questa nuova strategia è usare composti naturali, di fatto un componente della vitamina B3, e gli inibitori di PARP1, attualmente in sperimentazione clinica come farmaci antitumorali, con effetti collaterali inferiori rispetto ad altri chemioterapici attualmente in uso. Va precisato che si tratta ancora di un esperimento di laboratorio e non di una cura ma, visto che si tratta di sostanze già in studio, si spera di poter passare in tempi rapidi a un trial clinico".

Lo studio
La vitamina B3 agisce sull'organismo malato scatenando un vero e proprio effetto domino: partendo, infatti, da un aumento nell'organismo di un componente della vitamina, il nicotinammide riboside (NR), si innesca una reazione a catena che, attraverso vari intermedi, porta a un aumento di una proteina, chiamata PGC1alpha, che è uno dei principali regolatori della funzionalità dei mitocondri.
Questa scoperta nasce da una ricerca di alcuni anni fa dell'Istituto Besta che dimostrava che l'attività dei mitocondri può essere migliorata stimolando farmacologicamente PGC1alpha, agendo su uno dei suoi regolatori (chiamato AMPK).
Questa scoperta, sebbene costituisse un'importante prova di principio, non era trasferibile all'uomo facilmente in quanto la sostanza usata non era approvata per l'uso clinico e aveva alcune controindicazioni.
Per tale ragione, i ricercatori nel nuovo studio hanno cercato di usare un approccio alternativo per stimolare PGC1alpha.
Questa proteina é regolata, oltre che da AMPK, da una seconda proteina, chiamata Sirtuina 1, la quale a sua volta é regolata dai livelli intracellulari di nicotinammide adenina di nucleotide (NAD+), una sostanza naturalmente presente nelle cellule dove ha importanti ruoli nel metabolismo e come co-fattore per numerosi enzimi. In sintesi, alti livelli di NAD+ attivano Sirtuina 1 e di conseguenza PGC1alpha.

La strategia dei ricercatori è stata quindi quella di cercare dei modi per aumentare la quantità di NAD+ nei muscoli malati. Per fare questo si sono seguiti due approcci: il primo basato sulla somministrazione di un precursore naturale del NAD+ (la nicotinammide riboside, NR) e il secondo sull'uso di un farmaco in grado di bloccare un enzima, detto PARP1, che è uno maggiori consumatori di NAD+ nelle cellule.
Entrambe le strade si sono rivelate adeguate poiché dopo il trattamento per quattro settimane i topi malati miglioravano la loro performance motoria e i paramentri biochimici associati alla funzione dei mitocondri.

I mitocondri
Questi organelli sono in qualche modo le centrali energetiche delle cellule che permettono loro di funzionare a pieno regime. Presenti in grandi quantità nei giovani (2000 - 2500 per cellula), a poco a poco scompaiono con l'età e quelli che rimangono sono meno efficienti e producono più rifiuti.
Da questo malfunzionamento consegue un deficit energetico importante implicato nella maggior parte delle malattie degenerative associate all'invecchiamento: disturbi fisici e cognitivi, degradazione cellulare accelerata, disturbi cardiovascolari.

Le malattie mitocondriali
Queste patologie colpiscono prevalentemente gli organi con il più alto consumo energetico, quali il cervello, i muscoli e il cuore, ma di fatto ogni organo e tessuto può essere affetto. Inoltre, anche l'età di esordio può essere variabile: alcune malattie hanno un esordio in età infantile, altre si manifestano in età adulta Nel loro complesso queste malattie colpiscono circa un bambino ogni 5000 nati.
Le forme infantili sono in genere molto gravi e possono manifestarsi con sintomi complessi e molto variabili che comprendono encefalopatie, grave anemia e disfunzione pancreatica, gravi cardiomiopatie ipertrofiche e neutropenia, epatopatie, gravi miopatie o coma cheto-acidotico con disfunzione epatorenale. Nell'età adulta, i sintomi più ricorrenti sono l'intolleranza allo sforzo, debolezza e dolori muscolari che compaiono dopo l'esercizio, spesso sotto forma di crampi. Frequentemente sono presenti disturbi della motilità oculare.

Approfondimenti: PARP1 Sirtuina

Leggi l'articolo scientifico
"NAD+-Dependent Activation of Sirt1 Corrects the Phenotype in a Mouse Model of Mitochondrial Disease". Cell Metabolism (22014). DOI: 10.1016/j.cmet.2014.04.001

Redazione MolecularLab.it (05/06/2014 14:30:59)
Pubblicato in Biochimica e Biologia Cellulare
Tag: PARP1, Sirtuina, mitocondri, vitamina D3, vitamine
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