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Rivedere il ruolo dello stress ossidativo nelle malattie

Lo stress ossidativo è considerato responsabile di una serie di malattie e finora era normale misurarne il livello determinando lo stato di ossidazione di una piccola molecola chiamata glutatione negli estratti cellulari.

Scienziati del German Cancer Research Center (Deutsches Krebsforschungszentrum, DKFZ) sono i primi a scoprire che le cellule sotto stress depositano il loro glutatione ossidato in una discarica cellulare. Ciò protegge le cellule dallo stress ossidativo e mette in discussione la validità del metodo convenzionale di misura.


Un biosensore traccia il glutatione ossidato nel
vacuolo di cellule di lievito. (Credit: © Tobias Dick,
German Cancer Research Center)


Cancro, Alzheimer, arteriosclerosi; la lista di malattie collegate allo stress ossidativo è lunga e comprende anche il processo stesso di invecchiamento. Lo stress ossidativo è causato dai cosiddetti composti reattivi dell'ossigeno, che comprendono i famigerati "radicali liberi". Se una cellula viene esposta a più composti reattivi di quanti ne può degradare immediatamente, è sotto stress ossidativo. Come risultato, componenti importanti come le proteine, il DNA e i lipidi sono ossidati e quindi si danneggiano.


Per determinare se una cella è sotto stress ossidativo, gli scienziati spesso analizzano lo stato di ossidazione del glutatione. Il glutatione è una piccola molecola che viene ossidato per proteggere la cellula dai composti reattivi dell'ossigeno. In teoria, la quantità di glutatione ossidato dovrebbe quindi indicare se una cellula è sana o sotto stress ossidativo.


Tuttavia, i ricercatori del team del Professore Associato (PD) Dr. Tobias Dick hanno dimostrato che questa ipotesi, che è alla base di un gran numero di studi scientifici, è ingannevole. "Fino ad ora, era necessario distruggere le cellule per misurare la quantità di glutatione ossidato", spiega Tobias Dick. "Tuttavia, questo implica la perdita di qualsiasi risoluzione spaziale". Pertanto non si poteva sapere quasi nulla di dove esattamente si trova nelle cellule il glutatione ossidato. Gli scienziati presumevano che restasse nel citoplasma, dove si forma.


Per saperne di più circa la posizione del glutatione nella cellula, Tobias Dick e collaboratori hanno sviluppato biosensori che indicano lo stato di ossidazione del glutatione nelle cellule intatte con il rilascio di segnali luminosi. Nelle cellule di lievito, i ricercatori sono riusciti, per la prima volta, a seguire il percorso del glutatione ossidato attraverso la cellula vivente in tempo reale. Sono rimasti sorpresi di scoprire che, piuttosto che rimanere nel citoplasma, esso viene prontamente bloccato in un deposito sicuro, il vacuolo.


Il citoplasma, dove avvengono tutti i processi metabolici cellulari importanti, è quindi sufficientemente protetto dal danno ossidativo. Le cellule che, secondo il metodo convenzionale, dovrebbero essere considerate sotto stress ossidativo, sono apparse completamente sane nel loro citoplasma. Tobias Dick e il suo team hanno poi potuto dimostrare che questo non è vero solo per le cellule di lievito, ma anche per diverse cellule di mammiferi e anche per le cellule tumorali.


Questi risultati significano che - contrariamente alle idee precedentemente sostenute - il livello di glutatione ossidativo non indica se una cellula è sotto stress ossidativo. "Pertanto è importante riesaminare studi precedenti che hanno stabilito un legame tra stress ossidativo e varie malattie in base al metodo convenzionale".

 

 

 

 

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Fonte: Materiale della Helmholtz Association of German Research Centres.

Riferimento:
Bruce Morgan, Daria Ezeriņa, Theresa NE Amoako, Jan Riemer, Matthias Seedorf, Tobias P Dick. Multiple glutathione disulfide removal pathways mediate cytosolic redox homeostasis. Nature Chemical Biology, 2012; DOI: 10.1038/NCHEMBIO.1142.

Pubblicato in ScienceDaily il 17 Dicembre 2012 - Traduzione di Franco Pellizzari.

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