Riassunto analitico
Le cellule cancerose che producono lattato ("lattagene") sono caratterizzate da un aumento della glicolisi aerobica e da un'eccessiva formazione di lattato, un fenomeno descritto da Otto Warburg, che rimane ancora inspiegabile. Nella fisiologia normale, il lattato, il prodotto obbligatorio della glicolisi, è un'importante fonte energetica di combustibile metabolico, il più importante precursore gluconeogenico e una molecola di segnalazione (cioè un 'lactormone') con importanti proprietà regolatorie.
Nei tumori “lattageni”, gli oncogeni e le mutazioni di oncosoppressori si comportano in modo altamente orchestrato, apparentemente con lo scopo di aumentare l'utilizzo del glucosio per scopi di lattagenesi e di scambio di lattato tra le cellule.
L’acido lattico chimicamente è presente in forma enantiomerica: l’enantiomero L (L-LA) e l’enantiomero D (D-LA).
L-LA, che nelle cellule tumorali viene convertito dal piruvato, è ampiamente noto come fonte di energia e sottoprodotto metabolico. Tuttavia, le sue funzioni non metaboliche nella fisiologia e nella malattia rimangono sconosciute. Recentemente alcuni lavori hanno mostrato che la lattilazione dei residui di lisina delle proteine istoniche, è una modificazione epigenetica che stimola direttamente la trascrizione genica dalla cromatina.
Il D-LA può riconoscere due fonti: 1) endogena, come prodotto finale del sistema della gliossalasi coinvolto nella detossificazione di prodotti formati metabolicamente ed enzimaticamente quando il glucosio viene degradato. Il sistema della gliossalasi protegge le cellule convertendo il gliossale e il metilgliossale in D-lattato. I tumori della vescica, della mammella, del colon, del polmone, della prostata e dello stomaco mostrano un aumento dell'attività gliossalasi 1 come uno dei processi di mutazione osservati durante la carcinogenesi; 2) esogena, come prodotto della flora batterica. In particolare, studi sul microbiota vaginale hanno dimostrato come il D-LA moduli l'omeostasi delle cellule epiteliali vaginali regolando l’espressione genica, mediante modificazioni epigenetiche, portando alla riduzione del ciclo cellulare e alla modulazione della risposta infiammatoria esercitando così l’effetto di protezione contro le infezioni da Chlamydia Trachomatis e da HIV.
Questo lavoro di tesi è stato finalizzato a studiare gli effetti indotti dai due enantiomeri dell’acido lattico in due modelli tumorali: - una linea di tumore alla cervice uterina, HeLa, normalmente esposta ai due enantiomeri prodotti dal microbiota vaginale; e - una linea di tumore alla mammella, MCF7, la quale produce l’acido D-lattico per via endogena attraverso il pathway del metilgliossale.
I risultati di questo studio hanno evidenziato differenti effetti dei due enantiomeri nelle due linee cellulari. In particolare, mediante la tecnica del Live Cyte è stato osservato un aumento del tempo di duplicazione concentrazione dipendente fino a 40 mM, dose che comporta un arresto completo della crescita cellulare. L’arresto della crescita si accompagna a modificazioni morfologiche importanti, come la ridotta motilità e la perdita di sfericità cellulare. Questi risultati si associano sia a modificazioni epigenetiche, valutate come stato di acetilazione e lattilazione delle proteine istoniche, sia a modificazioni trascrizionali di geni coinvolti nel metabolismo, come i trasportatori di glucosio e quelli degli acidi monocarbossilici, e di geni coinvolti nel controllo della proliferazione come la CDKN1A, ESR1 ed ESR2.
I risultati ottenuti in questo lavoro di tesi, seppure preliminari, indicano che l’acido D-LA è un metabolita importante che causa effetti diversi rispetto all’enantiomero L, osservazione che merita un proseguimento più approfondito di questo studio.
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