L'enterotossina prodotta da Clostridium perfrigens: la CPE

In questo articolo divulgativo prodotto da Microbiologia Italia approfondiremo l’argomento dell’enterotossina di Clostridium.

L’enterotossina di Clostridium

Clostridium perfrigens è un batterio Gram +, anaerobico e sporigeno. Gli organismi ospiti di tale microrganismo possono essere sia l’uomo che il bestiame in cui è responsabile di enteriti o di enterotossiemie. La virulenza di tale microrganismo è dovuta alla produzione di 17 diversi tipi di tossine. DI queste soltanto il 5% di batteri isolati è responsabile della produzione di una particolare enterotossina, CPE (Clostridium Perfringens Enterotoxin).

Il gene che codifica per CPE è espresso solo durante la sporulazione in cui viene dapprima prodotta una spora dormiente (è, infatti, resistente all’inadeguata cottura dei cibi). Tale spora successivamente germina e produce cellule mature dal punto di vista vegetativo. Una volta ingerito un gran numero di cellule vegetative (presenti nel cibo contaminato) queste ultime possono resistere all’acidità dello stomaco e passare, così, agli intestini dove il loro numero può aumentare. Completata la sporulazione la cellula madre va incontro a lisi rilasciando CPE nel lume intestinale.

Le claudine: i recettori di CPE

Le tight junction (giunzioni strette) sono giunzioni cellulari costituite da proteine integrali di membrana chiamate claudine. Le claudine sono formate da 7 domini transmembrana, da una piccola estremità citoplasmatica C-terminale e da due loop extracellulari indicati come ECL-1 ed ECL-2. Diversi studi hanno dimostrato che CPE è il ligando delle claudine e, in particolar modo, ECL-2 è la componente cruciale della claudina affinchè la tossina possa legarsi al recettore (claudine 3, 4, 6, 8 e 14). Il legame di CPE alla claudina porta alla formazione di un piccolo complesso che, però, non è in grado di indurre la citotossicità. L’interazione di numerosi piccoli complessi è responsabile dell’oligomerizzazione di CPE e della formazione di un preporo. A sua volta il preporo forma un motivo a β-barrel che si inserisce nelle membrane per formare un poro attivo chiamato CH-1.

Il poro formato è permeabile ai cationi e soprattutto al calcio, uno ione essenziale per la morte cellulare indotta da CPE. La formazione del poro dipende dalle concentrazioni di CPE: basse dosi di CPE formano piccoli pori che consentono un minimo ingresso di ioni calcio responsabile dell’apoptosi (mediata dalla caspasi-3) delle cellule trattate con CPE; al contrario, elevate concentrazioni di CPE formano un numero di pori maggiore e, di conseguenza, l’ingresso di ioni calcio è maggiore e induce un tipo di morte necrotica, chiamata oncosi.

CPE come potenziale target del cancro gastrico

Diversi sono gli studi che hanno riportato che alla base dei processi cancerogeni ci sia l’overespressione di una claudina specifica, la claudina-4 (CL-4). Visto che la claudina-4 è uno dei recettori di CPE e CPE viene utilizzata nel trattamento di alcuni tumori, nel momento in cui la tossina si lega al recettore si forma il complesso CPE-recettore. Tale complesso porta alla formazione di un poro sulla membrana cellulare delle cellule epiteliali con conseguente ingresso di calcio nella cellula e induzione dell’apoptosi. Tuttavia, poco si conosce degli effetti di CPE su cellule gastriche cancerogene.

Il cancro gastrico rappresenta la seconda causa di morte di cancro nel mondo. Il ricercatore Hung Jung ha riportato che il livello di espressione di CL-4 nei tessuti gastrici cancerogeni è del 44%. In un recente esperimento, condotto su cellule gastriche SGC7901, è stato dimostrato che la membrana cellulare di SGC7901 era integra prima di essere trattata con CPE. Nel momento in cui le cellule venivano trattate con CPE si osservava un’alterazione della membrana, dipendente dalla concentrazione della tossina: la bassa concentrazione di CPE portava all’apoptosi, mentre una concentrazione alta di CPE ne comportava l’oncosi. Perciò da tale studio emerge che CPE potrebbe essere considerato un nuovo potenziale target per trattare il cancro gastrico.