Proteina che relaziona il diabete e l'eczema

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Il diabete e l'eczema possono sembrare due malattie a sé stanti, ma un gruppo di biologi dell'Università di San Diego in California ha scoperto quello che sembrerebbe essere un vincolo biochimicho tra le due.

La proteina caspase 8 regola la produzione di cellule madre nella pelleLa relazione scientifica apparsa nella rivista Nature mostra la scoperta che una proteina, finora vincolata esclusivamente alla morte delle cellule, svolge un ruolo fondamentale nella cicatrizzazione delle ferite, dopo prove su topi da laboratorio. Questa proteina, conosciuta come la caspase 8 è carente negli esseri umani con eczema, ma è prodotta in quantità eccessive dai diabetici.

I ricercatori dicono che la loro scoperta potrebbe spiegare perché molti diabetici non presentano una risposta normale alle ferite e soffrono gravi complicazione in seguito a piccoli tagli e perché le persone con eczema presentano un'infiammazione cronica della pelle che compromette la sua funzione protettrice.

"La perdita di proteina caspase 8 non solo stimola l'infiammazione che apporta un elevato numero di cellule destinate a detenere i microbi che impediscono l'infezione della ferita" ha detto Colin Jamora, professore assistente di biologia all'Università di San Diego a capo del team di ricerca, "ma anche la produzione di cellule madre che forniscono il materiale per aiutare a chiudere la ferita. Questo è importante in quanto nelle fasi iniziali di una ferita la barriera protettrice della pelle si rompe e l'organo interno è sottoposto a microbi e tossine ambientali."

La scoperta è avvenuta per caso quando Jamora, che studia le cellule madre progenitrici delle cellule della pelle e i follicoli pelosi, chiese al collega Steve Hedrick, professore di biologia all'Universita di San Diego, se voleva esaminare un topo mutante con la pelle inusualmente grossa ottenuta da esperimenti d'ingegnieria genetica nel suo laboratorio. Il team di Hedrick aveva eliminato il gene dell'epidermide necessario alla produzione della proteina caspase 8.

Topo con deficienza di proteine caspase 8 (sotto) e topo normale

La pelle è l'organo più grande nel corpo dei mammiferi. In media gli adulti, secondo Jamora, contano con sei chili di pelle che si estende approssimativamente su circa 6 metri e mezzo quadrati. La nostra pelle è costantemente sostituita, in quanto le cellule della pelle hanno una vita breve e sono geneticamente programmate per morire.

Jamora ha detto che inizialmente si pensava che il motivo della pelle eccezzionalmente grossa del topo mutante fosse la mancanza della caspase 8 nell'epidermide che in qualche modo interferiva con il "programma di morte" delle cellule della pelle, dando quindi luogo a un accumulo di cellule della pelle che sarebbero dovute morire. Come risultato, il topo mutante aveva uno strato epidermico cinque volte più grosso del normale. L'insorgere di infezioni, disidratazione e altri problemi portano questi topi a una media di vita di 15 giorni.

"Quello che stava succedendo non era che le cellule della pelle vivessero più tempo, ma la mancanza di caspase 8 stava stimolando le cellule della pelle a dividersi, qualcosa di inaspettato" ha detto Jamora. "Quando cercammo più a fondo, riscontrammo che c'era un'infiammazione della pelle di questi topi. Queste due cose ci fecero sospettare che la perdita di caspase 8 possa provocare una cicatrizzazione in assenza di qualsiasi trauma della pelle."

Per curare le ferite, gli animali hanno tre risposte: l'infiammazione (dove il corpo lotta contro l'infiammazione della ferita), la proliferazione (dove le cellule madre si attivano per produrre più cellule della pelle per coprire la ferita) e il rimodellamento (dove la pelle diventa più morbida per tornare alla normalità).

Dovuto al fatto che la caspase 8 si trova nelle cellule superficiali dell'epidermide, questo era un dilemma per Jamora che sapeva che le cellule madre responsabili della fase di proliferazione erano più profonde nel tessuto e le cellule responsabili di lottare contro l'infezione nei vasi sanguigni nella fase d'infiammazione stavano ancorà più in profondità.

"La domanda era come può una proteina nelle cellule della parte superiore della pelle dare segnale delle cellule madre nel tessuto profondo, così come le cellule che circolano nel torrente sanguigno per arrivare alla ferita, proliferare e fare il loro lavoro?" ha detto Jamora. "Quello che ha scoperto fu che con la perdita di caspase 8 nell'epidermide si libera una proteina delle cellule chiamata interleuchina 1-alfa che può viaggiare in profondità nel tessuto per ottenere cellule immunitarie e far sì che le riserve locali depositino la cellule madre nella pelle per iniziare la proliferazione. Questa proteina è conosciuta come stimolatore di una risposta infiammatoria, ma è la prima volta che qualcuno dimostra che la caspase 8 provoca la liberazione di questa proteina e come."

Il team dei ricercatori dell'Università di San Diego che hanno contribuito a questo studio hanno incluso i membri del laboratorio di Jamora, Pedro Lee, Dai-Jen Lee, Carol Chan e Shih-Wei Chen in collaborazione con Irene Ch'en del laboratorio di Steve Hedrick.

Jamora e i suoi colleghi stanno adesso studiando i modelli di topi da laboratorio con diabete che producono quantità eccessive di proteina caspase 8 per determinare se la loro produzione artificiale di caspase 8 possa ristabilire la loro capacità di curare le ferite.

"Stiamo anche usando i topi senza caspase 8 come un sistema modello per studiare l'eczema con lo scopo d'identificare gli agenti che contribuiscono a questo trastorno e quindi svelare nuovi obiettivi terapeutici per attaccare una malattia che colpisce dal 10 al 20% dei bambini in tutto il mondo".

"Il numero di casi di eczema e diabete con complicazioni di deterioramento della cicatrizzazione delle ferite stanno aumentando e speriamo che i nostri sforzi per capire la regolarizzazione e la funzione della caspase 8 nella pelle contribuiscano ad aliviare il dolore e la sofferenza di milioni di persone che soffrono di queste malattie".

Lo studio è stato sovvenzionato da stage e premi del National Institutes of Health, dell'American Skin Association e la Dermatology Foundation.

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