Antinfiammatori alternativi: il contributo degli streptomiceti

Succede spesso, negli ultimi travagliati tempi, di ascoltare prediche sulla nostra comunanza in fragilità, come genere umano. Di certo, al netto delle fortune e sfortune biologiche ed individuali, quel che ci accomuna è un moderato e persistente stato infiammatorio. Le cause sono le più varie e ripiegano sempre su azioni ed ambiente. Quel che resta, quindi, dopo aver preso in carico ciascuno il proprio caso, è affidare il nostro bilancio biochimico a farmaci antinfiammatori. Quando strettamente necessario.

Le vie dell’infiammazione sono infinite

Molti disturbi vestiti da artrite reumatoide, patologie infiammatorie enteriche, psoriasi, diabete, asma, riducono tempi e qualità di vita. Ed i costi sanitari pubblici, contestualmente, crescono. Tali patologie si manifestano, dunque, in organi o apparati diversi, con ampio spettro di variabilità individuale e gradazioni di severità di sintomi altrettanto variegate. Ma il comun denominatore biochimico è lo stato infiammatorio costante e sopra soglia. Il processo infiammatorio è l’alfa e l’omega persino nella genesi cellulare più infausta che esista: il cancro.

Nonostante gli sforzi sperimentali immani per raggiungere trattamenti antinfiammatori sempre più efficaci ed equilibrati, però, mancano ancora esiti farmacologici, su scala mondiale, privi di effetti collaterali. La maggior parte dei presidi farmaceutici utilizzati sono rappresentati da anticorpi o agonisti del processo infiammatorio. Anticorpi, per esempio, sono quelli diretti ad IL-1ß (anakinra), TNFα (adalimumab) ed IL-1R (rilonacept).

…ma anche quelle della biologia non sono da meno

Gli attinomiceti sono batteri filamentosi del suolo e incarnano una delle fonti più note di composti bioattivi. Essi strutturano, infatti, un metabolismo secondario immenso e non ancora del tutto decriptato. Gran parte degli antibiotici in circolazione fa capo a metaboliti secondari di attinomiceti. Ormai acclarata è anche la capacità batterica di sintetizzare molecole cancerostatiche (daunorubicina, bleomicina, actinomicina). Non mancano neanche provvidenziali immunomodulatori batterici (FK506, daptomicina). Proprio queste facoltà riequilibranti sono ancora in arretrato di sperimentazione. Eppure FK506 è ampiamente impiegato in medicina dei trapianti. La daptomicina, invece, combina attività antimicrobiche con abilità soppressive della risposta immunitaria innata.

Ma un forte effetto antinfiammatorio è profuso anche da diversi antibiotici macrolidi (azitromicina, claritromicina, eritromicina), utili nei casi di allergia alle penicilline. Solo che il limite, nell’uso costante e massiccio, di questi composti sta nel loro bagaglio di effetti indesiderati: primo tra i primi, la possibile diffusione di forme di resistenza batterica. Si dica, infatti, che tali sostanze siano pertinenti sia contro Gram-positivi che contro Gram-negativi. Il chè, in odore di resistenza farmacologica, non può, certo, più dirsi un vantaggio.

La lunga strada verso antinfiammatori più sicuri

L’esperimento pilota condotto da Jiří Hrdý e colleghi mostra notevoli effetti immunomodulatori dei metaboliti secondari di attinomiceti umani. I ricercatori hanno confrontato quattro composti correlati: manumicina A (Man A), manumicina B (Man B), asukamicina (Asu) e colabomicina E (Col E). Oggetto del confronto è stato il loro effetto singolo su attivazione e sopravvivenza di linee cellulari THP-1 di monociti/macrofagi umani.

Le manumicine

La famiglia dei composti correlati alla manumicina è piuttosto numerosa ed include molecole dalla elevata variabilità strutturale. Sono metaboliti secondari di batteri, funghi ma anche piante e, persino, animali. Solo pochi di essi sono presenti in quantità opportune per sottoporli ad analisi, previa purificazione molecolare. Le loro caratteristiche antinfiammatorie, tuttavia, sono dovute alla facoltà di inibizione dell’enzima caspasi 1: esso è necessario nelle tappe finali di sintesi di due citochine pro-infiammatorie, IL-1ß e IL-18. Ma non solo.

L’effetto antinfiammatorio dei composti manumicina-simili è determinato anche da:

  • inibizione della subunità ß dell’enzima IKK chinasi, che interrompe le funzioni del centro di regolazione della risposta immunitaria;
  • inibizione dell’NF-kB, influenzando, così, l’espressione di geni “pro-infiammatori”.

Nonostante, dunque, molti studi abbiano descritto la manumicina A come discreto anti-cancro su numerose linee cellulari, la proprietà antinfiammatoria viene indagata proprio in questo nuovo studio.

Antinfiammatori microbici e come sondarli

I ceppi di attinomiceti impiegati per l’estrazione dei metaboliti Asu A e Col E, rispettivamente, sono Streptomyces nodosus sp. asukaensis (Fig.1) e Streptomyces aureus SOK1/5-04. Il metodo sperimentale applicato fu descritto da Petrickova e colleghi.

Nuovi antinfiammatori emergeranno dal bagaglio molecolare degli streptomiceti.
Fig. 1 – Streptomyces nodosus
Fonte: https://alchetron.com/Streptomyces-nodosus

Le cellule THP-1, poste in coltura di RPMI-1640 arricchito con siero fetale bovino (10%), L-glutammina (2 mM), penicillina e streptomicina, hanno proliferato in tubi da coltura rinfrescati ogni tre giorni. Così, per valutare l’effetto immunostimolante dei metaboliti microbici, i ricercatori hanno trasferito le cellule su piastra 12 well. La concentrazione colturale si attestava su 10^6 cells/1 mL. Incubazione a 37°C con 5.5 % di CO2. Stimolazione con LPS (1 microgrammo/mL) e supplementazione delle quattro molecole sotto studio, a tre diverse concentrazioni (5 microM, 1 microM, 0.25 microM).

Le cellule stimolate con solo LPS sono diventate il controllo positivo della sperimentazione. L’impatto della streptomicina sulla vitalità delle cellule THP-1 è, poi, emerso grazie al colorante trypan blue. Esso, infatti, oltrepassa la parete delle cellule morte, colorandole di blu. Per semplice osservazione al microscopio, quindi, si individuano facilmente le cellule vive.

Metodi e risultati

Estrazione dell’RNA totale e conseguente analisi genetica, attraverso RT-PCR quantitativa, hanno fruttato ai ricercatori l’espressione dei geni Il-1b e Tnfa. Lo studio ha valutato, a questo punto, la possibile tossicità dei metaboliti da streptomiceti a spese della vitalità delle cellule THP-1, a tempi differenti. Tuttavia, nessuno dei metaboliti ha procurato effetti sostanziali sulla vitalità cellulare, in tempi brevi (1-4 ore) e nei range di concentrazione del protocollo sperimentale. Dopo 24 ore, però, si è osservata citotossicità di Man A (5 microM ed 1 microM) e Man B (5 microM). Invece, Asu A e Col E non hanno espresso effetti citotossici, nelle condizioni sperimentali.

La concentrazione di Man A in grado di sopprimere maggiormente l’espressione del gene Il-1b è risultata pari a 5 microM. Lo stesso dicasi per Man B e gli altri metaboliti.

Svariati dati sperimentali biomolecolari suggeriscono che le manumicine fungeranno da antinfiammatori. Nonostante la Man A dimostri una elevata citotossicità, variazioni nella sua catena polichetide superiore possono modificare il rapporto tra azione pro-apoptosi e quella antinfiammatoria. Da questo punto di vista, Coll E appare, tra i metaboliti microbici, il candidato più promettente per le future ulteriori analisi sul suo meccanismo antinfiammatorio.

Aspettative non miraggi di antinfiammatori

Le proprietà chimico-fisiche delle manumicine assomigliano a quelle dei fosfolipidi di membrana. Ci si figura, infatti, che questi composti possano attraversare le membrane plasmatiche senza l’ausilio di alcuna forma di trasporto “assistito”.

Ed inoltre, prove parallele su sistema murino confermano la ridotta tossicità di questi sottoprodotti batterici, in termini di effetti secondari. Il futuro reale richiede prove e incrocio di dati ma la speranza, in questo caso, è più un’attesa che un’illusione.

Riferimenti bibliografici

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