Dalla pianta al preparato fitoterapico

La fitoterapia è la disciplina medica che consente un corretto uso a scopo preventivo o curativo di piante medicinali e loro derivati. Questa disciplina segue il medesimo approccio scientifico su cui si fonda la medicina e, in tempi recenti, è stata oggetto di un rinnovato interesse, nonostante i progressi raggiunti con i farmaci di sintesi chimica. Parte di questo successo è dovuto alle numerose ricerche, precliniche e cliniche, che hanno potuto confermare molte proprietà farmacologiche, individuando anche i principi attivi responsabili dell’azione terapeutica.

In questo post affronteremo tre concetti importanti per la preparazione di un prodotto di origine vegetale, purtroppo a volte ancora trascurati: la conservazione, l’estrazione e la standardizzazione.

Come anticipato in un precedente post, i fattori che influenzano la presenza di principi attivi (le molecole responsabili dell’attività biologica) sono numerosi; questi possono dividersi tra fattori intrinseci, legati al patrimonio genetico della pianta stessa, e fattori estrinseci, come le variabili ambientali e di conservazione. Una cattiva conservazione delle droghe vegetali può essere responsabile di fenomeni di contaminazione batterica o fungina, oppure comportare un deperimento dei principi attivi stessi. Le tecniche più utilizzate al fine di ridurre al minimo le alterazioni sono: la protezione da fonti di luce e calore, l’essiccamento, la liofilizzazione, il congelamento, le inibizioni enzimatiche, fino alla sterilizzazione delle droghe.

La pianta, per essere usata in campo fitoterapico, subisce nella maggior parte dei casi un processo di estrazione, attraverso una serie di interventi più o meno complessi, con lo scopo di recuperare dalla matrice vegetale i principi attivi necessari per esercitare una certa attività farmacologica.

Se è più facile immaginare che i principi attivi possano essere concentrati in una specifica parte della pianta, quali foglie, tessuti e radici, è meno chiaro che partendo dalla stessa matrice è possibile con tecniche di estrazione differenti recuperare sostanze diverse e quindi avere attività biologiche differenti da quelle attese.

Il processo di estrazione, ad esempio, è un passaggio fondamentale della produzione industriale di preparati vegetali e richiede una dettagliata analisi delle condizioni migliori per ciascuno dei prodotti utilizzati. La droga, cioè la parte della pianta contenente i principi attivi, è messa a contatto con il solvente, con le tempistiche più adeguate in relazione al tipo di molecole che si desidera estrarre dalla pianta. Differenti metodi di estrazione forniscono estratti con diversa composizione e conseguente attività, così come differenti effetti indesiderati potenziali.

I principi attivi di una pianta, per i vari fattori che abbiamo discusso, sono soggetti a variabilità ed è qui che entra in gioco il concetto di standardizzazione. Ogni molecola dotata di un’attività biologica ha bisogno di raggiungere una certa concentrazione per dare il proprio effetto; la standardizzazione è un requisito dell’estratto, che secondo analisi chimiche quantitative, stabilisce il contenuto minimo di uno o più composti attivi nel lotto analizzato in modo da garantirne l’effetto per le dosi consigliate.

Conservazione, estrazione e standardizzazione sono quindi aspetti fondamentali per la realizzazione di preparati vegetali, per garantirne non solo efficacia ma anche sicurezza d’uso.

Le molecole del metabolismo, messaggeri dell’adattamento, modulano la funzione del genoma

Come vi abbiamo accennato nei precedenti post, nel nostro laboratorio ci occupiamo di studiare la regolazione epigenetica del metabolismo in particolare nel contesto del tessuto adiposo. Abbiamo già detto che lo stile di vita e le abitudini alimentari possono modificare il livello di espressione dei geni andando proprio ad agire sulle proteine epigenetiche.

Come può avvenire ciò? Tutta questione di chimica o meglio, di biochimica! Bisogna innanzitutto tenere presente che le proteine epigenetiche sono, di fatto, enzimi, cioè acceleratori di reazioni chimiche. Come tale, l’attività degli enzimi può richiedere altre molecole che prendono parte alla reazione (cofattori). La loro azione può essere anche bloccata o modulata da altre molecole (inibitori). Ebbene, molecole che fanno parte del metabolismo delle cellule possono essere cofattori oppure inibitori degli enzimi epigenetici. Per capire bene questo concetto, dobbiamo sforzarci di fare uno zoom fino a riuscire a vedere la struttura atomica del DNA. Il DNA ha notoriamente una struttura a doppia elica e possiede cariche elettriche negative poste verso l’esterno della doppia elica. È avvolto nel nucleo delle cellule attorno a proteine dette istoni, come fosse un gomitolo di lana. Alcune porzioni delle proteine istoniche possiedono cariche positive. Si può facilmente comprendere che le cariche positive degli istoni e quelle negative del DNA si attraggono tra loro, quindi DNA e istoni si trovano molto vicini nello spazio. Lo stato di avvolgimento attorno al gomitolo istonico regola anche la funzione del DNA e la maggior parte degli enzimi epigenetici agisce proprio a questo livello. Facciamo un esempio: alcuni scrittori epigenetici possono legare molecole, dette gruppi acetile, chimicamente CH3COO, alle proteine istoniche. Gli enzimi che svolgono questa funzione sono pertanto detti istone acetiltransferasi. L’aggiunta di gruppi acetile annulla le cariche positive degli istoni e quindi l’attrazione elettrica tra DNA e istoni diminuisce. Ne consegue che il DNA si allontana dagli istoni. Questo rende accessibile il DNA a tutto quel complesso macchinario che regola la trascrizione dei geni. Viceversa, la rimozione di gruppi acetile è operata da enzimi gomma detti istone deacetilasi. La loro azione renderà il DNA meno accessibile e pertanto non trascritto o silenziato. Questi meccanismi, quindi, regolano in maniera dinamica la funzione del DNA.

Ma cosa c’entra tutto questo con la dieta? Il collegamento è proprio il gruppo acetile. Questi gruppi, infatti, derivano da un mattone fondamentale e centrale per il metabolismo: l’acetil-coenzima A. Questa molecola è, infatti, prodotta dalla degradazione del glucosio, nella famosa glicolisi, ma anche dalla degradazione degli acidi grassi e degli aminoacidi. In conclusione, alcune molecole basilari provenienti dal metabolismo possono modulare la funzione epigenetica. Questo è uno dei modi attraverso cui la cellula sente i cambiamenti del metabolismo e adatta la propria funzione.

Nel nostro progetto, finanziato da Fondazione Cariplo, intendiamo occuparci dello studio approfondito di questi meccanismi e di come possano essere alterati in condizioni patologiche, quali l’obesità e il diabete di tipo 2. Il fine ultimo sarà quello di mettere a punto strategie terapeutiche che possano ripristinare il corretto funzionamento di questa comunicazione tra cellula e ambiente circostante.

Breve intervista a Palma Finelli

Palma chi sei e da quando sei membro di BIOMETRA?
Sono una biologa genetista e faccio parte del dipartimento BIOMETRA dal 2012.

Che cosa fai in Statale?
Attualmente sono Direttore della Scuola di Specializzazione in Genetica Medica e insegno Genetica Medica in diversi corsi di laurea e post-laurea della Facoltà di Medicina e Chirurgia.

Quali sono le tue attuali tematiche di ricerca?
L’attività di ricerca del mio gruppo, specializzato in Citogenetica Molecolare, Citogenomica e Genetica Molecolare, è svolta presso i laboratori dell’Istituto Auxologico Italiano, ed è focalizzata principalmente sullo studio delle cause genetiche della disabilità intellettiva e dei disturbi del neurosviluppo nel contesto di malattie rare (es. Sindrome di Cornelia De Lange, KBG, Smith-Magenis e fenotipi relati). Lavorando in collaborazione con una rete di Genetisti clinici e Neuropsichiatri infantili da diversi anni ci occupiamo inoltre dell’identificazione delle cause genetiche dei disturbi dello spettro autistico e di patologie sindromiche caratterizzate da disturbi di crescita quali Beckwith-Wiedemann e Silver Russell.

Ma oltre alla ricerca che cosa ti piace fare?
Mi piace leggere, andare al cinema e preparare manicaretti per la mia famiglia e i miei amici. Mi gratifica molto spendere un po’ del mio tempo collaborando a progetti ed eventi che coinvolgono la comunità in cui vivo. Faccio parte dell’Associazione genitori della scuola elementare del mio quartiere e contribuisco alla raccolta fondi, usati per sostenere progetti scolastici, sfornando numerose crostate che solitamente vanno a ruba…..

E per chi vuole saperne di più?
Purtroppo sono socievole ma non proprio “social”, non ho siti web personali ma vi allego alcune foto per darvi un’idea della mia vita professionale. Potete contattarmi tramite la mail di Ateneo oppure venire a trovarmi presso BIOMETRA!

Ricercando la SLA

La Sclerosi Laterale Amiotrofica, o più semplicemente SLA, è una malattia neurodegenerativa, invariabilmente fatale, che colpisce in età adulta impedendo, alle persone affette, ogni forma di movimento del proprio corpo, lasciandoli in una paralisi flaccida. Da anni, nel gruppo dove lavoro, con Angelo Poletti, ci stiamo occupando di SLA, nella speranza di trovare una cura. Purtroppo, la SLA di semplice ha ben poco. Scoperta alla fine del 1800 dal neurologo francese Jean-Martin Charcot, per decenni poco studiata e mal diagnosticata, è stata fortunatamente oggetto di intense ricerche negli ultimi 25 anni, ma resta ancora una malattia ad insorgenza sconosciuta. Nella maggior parte dei casi la SLA insorge in pazienti privi di una storia familiare di malattia (forma sporadica). Esistono tuttavia forme familiari ereditarie, che interessano una piccola percentuale di pazienti, in cui la malattia può manifestarsi a seguito di una particolare mutazione genetica, che può quindi essere trasmessa alle generazioni successive. Ad oggi sono stati identificati diversi geni che, se mutati, causano la malattia; lo studio di questi geni ha permesso di identificare alcuni meccanismi alla base della SLA. Tuttavia, le numerose ricerche condotte fino ad ora non hanno permesso di identificare un meccanismo chiaro e univoco che possa spiegare la morte neuronale associata alla malattia.

La SLA è una malattia che colpisce un particolare tipo di neuroni, i motoneuroni. Queste sono le cellule del sistema nervoso che governano i movimenti del nostro corpo. I motoneuroni sono neuroni altamente specializzati, formati da un corpo cellulare e da un lungo prolungamento (assone), che può raggiungere anche un metro di lunghezza. Il corpo cellulare riceve il messaggio che si origina nel cervello, sotto forma di impulso nervoso, e l’assone lo trasporta fino ai muscoli, che rispondono contraendosi. Esistono due tipi di motoneuroni: il primo motoneurone che decide quando il muscolo si contrae volontariamente e si trova nella corteccia cerebrale: questo motoneurone integra quindi i segnali dal cervello e li invia tramite un impulso elettrico al secondo motoneurone. Il secondo motoneurone si trova a livello del tronco encefalico e del midollo spinale e media lo stimolo del primo motoneurone; inoltre, media i vari riflessi motori. Grazie al suo assone, che esce dal midollo spinale, questo motoneurone si connette direttamente alla fibra muscolare.

I motoneuroni quindi “parlano” ai muscoli, permettendoci di rispondere in modo adeguato ad un particolare stimolo e la loro morte nella SLA porta all’incapacità di controllare i muscoli e alla loro atrofia. Infatti, i motoneuroni ci permettono di bere quando abbiamo sete, di rispondere al telefono quando lo sentiamo squillare, di esultare di gioia quando la nostra squadra del cuore segna un goal, di camminare, o molto più semplicemente di respirare.

Nella SLA sia il primo che il secondo motoneurone “si ammalano” e pian piano muoiono. A differenza di molte altre cellule del nostro organismo, come per esempio le cellule della cute, i motoneuroni non possono essere “sostituiti” da nuovi motoneuroni; questo perché sono cellule post-mitotiche, che si sono formate durante lo sviluppo embrionale e con il tempo, durante lo la crescita del nostro corpo, si sono differenziate e hanno generato la rete di contatti capace di regolare la contrazione muscolare.

La morte dei motoneuroni si traduce quindi in un’iniziale debolezza, nell’incapacità di compiere alcuni semplici movimenti, che porta poi a una paralisi progressiva di tutti gli arti, alla perdita della parola e della capacità di compiere qualsiasi gesto in autonomia. La degenerazione conduce inesorabilmente a morte, generalmente per insufficienza respiratoria, dopo 3-5 anni dall’insorgenza dei primi sintomi. Ad oggi, purtroppo non esiste alcuna cura efficace per la SLA.

Nei prossimi post vi racconterò quello che si è scoperto fino ad ora sulla SLA, entrando nel dettaglio dei possibili meccanismi responsabili della morte dei motoneuroni, della genetica della malattia e degli approcci terapeutici.

BACK TO FOOD: laboratorio di cucina per la riscoperta e il riavvicinamento al cibo

I disturbi del comportamento alimentare (DCA) sono curabili. Come abbiamo già avuto modo di raccontare in un post precedente, la guarigione da queste psicopatologie, largamente diffuse fra gli adolescenti, necessita di un sostegno psicologico accoppiato ad un approccio riabilitativo di riscoperta del proprio corpo e del cibo. In Italia, numerose sono le associazioni impegnate nella sensibilizzazione sulla tematica dei disturbi del comportamento alimentare e nel sostegno delle pazienti che soffrono di DCA e dei loro famigliari. Fra di queste, l’Associazione Nutrimente, con cui abbiamo iniziato a collaborare grazie al finanziamento ottenuto da Fondazione Cariplo, nasce dal desiderio di un gruppo di psicologi e medici, impegnati da anni nella cura e nello studio dei DCA, di condividere le proprie esperienze e di estendere il raggio del proprio agire oltre i confini dell’ambulatorio ospedaliero e degli studi professionali. Abbiamo chiesto all’Associazione Nutrimente di descriverci l’evento Back to Food promosso per il secondo anno consecutivo allo scopo di sostenere da vicino le pazienti nel loro percorso di remissione.

Back to food è il laboratorio di cucina edito dall’Associazione Nutrimente Onlus, che da anni si occupa della prevenzione e cura dei disturbi del comportamento alimentare, riunendo l’esperienza di professionisti in questo campo (medici psichiatri ed internisti, psicoterapeuti e dietisti).

Back to food nasce nel 2017 dall’esigenza di portare l’intervento terapeutico anche al di fuori del contesto ospedaliero, ovvero nella vita reale delle persone affette da un disturbo dell’alimentazione.

Nutrire il corpo è una delle funzioni primarie per la sopravvivenza, ma oltre a questo importante aspetto, il cibo ha acquisito sempre più un significato sociale, oltre che biologico. Così i disturbi del comportamento alimentare coinvolgono la quotidianità della persona affetta: una semplice pausa pranzo al lavoro o la condivisione dei pasti in un evento conviviale diventano momenti carichi di ansia e conflittualità, tali da portare ad un evitamento progressivo fino al ritiro sociale.

Back to food si propone di accompagnare le pazienti alla riscoperta sensoriale del cibo, basandosi sui principi dell’esposizione graduale, una tecnica di derivazione comportamentale, che ha mostrato risultati significativi anche quando applicata ai disturbi alimentari (Gutiérrez-Maldonado et al., 2006), per cui, scomponendo l’obiettivo (il comportamento problematico) in sotto-obiettivi di difficoltà minore ed esponendosi a questi, la persona riesce ad affrontare lo stimolo fobico, diminuendone gradualmente la quota d’ansia associata.

Due psicoterapeute ed una dietista guideranno il progetto in collaborazione con alcuni chef del territorio milanese, con i seguenti obiettivi: restituire al cibo il valore di nutrimento della persona, apprendere strategie di gestione e di monitoraggio della propria emotività, utilizzare il contesto di condivisione come risorsa di confronto e di apprendimento, promuovere il benessere psicologico e ridurre il ritiro sociale.

Dopo una prima edizione, in collaborazione con lo chef Claudio Di Dio del ristorante BistròBio di Milano, quest’anno daremo il via alla seconda edizione, che avrà inizio a maggio tra le mura dello spazio FOODSPOT (Via F. Argelati, 47/A – Fermata metropolitana Romolo) laboratorio di cucina dello chef Tommaso Fara, unendo l’esperienza e la conoscenza di chi fa del cibo la sua arte e professione a quella di terapeuti, che quotidianamente si occupano di chi invece fa del cibo lo strumento di espressione del proprio malessere psichico.

I 4 incontri si svolgeranno con il seguente calendario: 8 maggio, 22 maggio, 8 giugno e 22 giugno dalle 19:00 alle 22:00 per un numero di 10 partecipanti. Potranno essere persone già coinvolte in un percorso di cura per il trattamento di un disturbo alimentare o persone che più generalmente presentano una difficoltà nel rapportarsi con un’alimentazione equilibrata.

Il contatto con il cibo avverrà utilizzando tutti e 5 i sensi, poiché è importante che vista, olfatto, tatto, udito e gusto siano stimolati e guidati all’unisono in uno spazio professionale ed accogliente per veicolare un messaggio positivo e modificare un comportamento disadattivo.

Il tutto verrà monitorato tramite questionari autosomministrati finalizzati alla valutazione dei sintomi, al fine di calibrare l’intervento terapeutico sulla specificità del singolo caso nel rispetto delle difficoltà e delle possibilità di ognuno e per verificare l’effettivo miglioramento della psicopatologia presentata.

Dalla precedente esperienza abbiamo già raccolto un giudizio positivo da parte dei singoli partecipanti in termini di riduzione dell’ansia nel momento dell’esposizione al cibo e di miglioramento nella capacità di condividere un momento di difficoltà.

Quest’anno il laboratorio si concluderà con la creazione di un ricettario contenente le preparazioni dei 4 incontri, per favorire la riproduzione dei piatti sperimentati.

Dal 15 marzo al 15 aprile rimarrà aperta una campagna di raccolta fondi per finanziare il progetto: è possibile donare tramite il seguente link https://eppela.com/it/projects/18303-back-to-food un contributo volontario per garantire la sostenibilità del laboratorio.

Chiunque sia interessato a partecipare al progetto può contattare l’associazione all’indirizzo: attivita@nutrimente.org , cell. 3662349163; oppure la responsabile del progetto: la dott.ssa Chiara Maria Elena Orlandi, cell. 3492640322.

Ulteriori informazioni sul sito www.nutrimente.org

Malattie cardiovascolari, risposta infiammatoria e immunitaria: una questione di… colesterolo

Molteplici evidenze derivanti dalla letteratura scientifica ci indicano chiaramente che, in parallelo all’aumento dei livelli di colesterolo nel sangue, un’alterazione della risposta immunitaria contribuisce alla progressione delle malattie cardiovascolari; di conseguenza, la comprensione dei meccanismi alla base di questo cortocircuito offre nuovi bersagli farmacologici per il trattamento dei pazienti affetti da tali patologie.

Numerose cellule costituiscono il nostro sistema immunitario, ciascuna caratterizzata da una funzione peculiare; nel progetto finanziato da Fondazione Cariplo ci occupiamo di linfociti e cellule dendritiche e dell’effetto che il colesterolo ha sulla loro attività. Se immaginassimo il sistema immunitario come un esercito, potremmo identificare i linfociti come soldati che, suddivisi in battaglioni, svolgono con un compito preciso, cioè l’assalto di una specifica sostanza, spesso di natura proteica, riconosciuta come estranea (not self), mentre le cellule dendritiche come capitani, che istruiscono i linfociti ad attaccare. Nelle malattie cardiovascolari si assiste a un “ammutinamento” con conseguente alterazione della risposta immunitaria. Per quale motivo questo avviene? Molti meccanismi sono stati ipotizzati quali potenziali colpevoli e sono tuttora in fase di studio, tuttavia l’eccesso di colesterolo rappresenta il principale imputato. Infatti, il colesterolo che circola nel sangue come parte delle LDL (lipoproteine a bassa densità, anche note come colesterolo cattivo), quando è in eccesso, si accumula sia nei vasi, contribuendo alla formazione della placca aterosclerotica, sia nelle cellule, tra cui quelle immunitarie, alterandone la funzionalità. Per contrastare questo processo, l’organismo ha messo in campo dei meccanismi di protezione per rimuovere l’accumulo di colesterolo e facilitarne l’eliminazione, quali le HDL (lipoproteine ad alta densità, o colesterolo buono). Nel dettaglio, il progetto finanziato da Fondazione Cariplo si pone come obiettivo quello di approfondire uno di questi meccanismi di mobilitazione del colesterolo, studiando il ruolo di una proteina, l’apolipoproteina E, sulla funzionalità delle cellule dendritiche. L’apolipoproteina E risulta fondamentale per controllare la quantità di colesterolo che si accumula nella cellula e una sua mancanza o alterazione della funzionalità si traduce in un’iperreattività delle cellule dendritiche e, di conseguenza, della risposta infiammatoria e immunitaria mediata dai linfociti.

I risultati, provenienti sia dalla nostra ricerca sia da quella di altri gruppi, confermano che individuare i meccanismi che controllano la mobilizzazione del colesterolo a livello delle cellule immunitarie rappresenta un promettente bersaglio terapeutico per controllare l’eccessiva risposta immunitaria che accompagna le malattie cardiovascolari.

Sclerosi laterale amiotrofica e oligodendrociti

La sclerosi laterale amiotrofica (SLA) è una malattia neurodegenerativa progressiva dell’età adulta caratterizzata dalla perdita di motoneuroni: le cellule del cervello e del midollo spinale responsabili della contrazione della muscolatura volontaria. Questo comporta il fatto che i pazienti SLA mantengono intatte le capacità cognitive e sensoriali, mentre perdono gradualmente le funzioni motorie, arrivando alla completa incapacità di muoversi, parlare, deglutire e respirare.

Si conoscono due forme della malattia, quella sporadica più diffusa (90-95% dei casi), non legata a trasmissibilità familiare e quella familiare (10-5% dei casi), associata a mutazioni di specifici geni. Dopo la diagnosi, l’aspettativa di vita è mediamente 3-5 anni, proprio perché non esistono attualmente terapie farmacologiche in grado di fermare o rallentare significativamente la progressione della malattia.

Nel corso degli anni, tuttavia, la costruzione di centri clinici specializzati, il supporto di ausili tecnologici e la maggiore consapevolezza dei bisogni dei pazienti hanno permesso di migliorare la qualità di vita dei malati, ma la grande sfida della ricerca rimane quella di arrivare ad una terapia efficace e risolutiva. Comprendere i complessi meccanismi molecolari responsabili dello sviluppo della malattia rappresenta pertanto il punto di partenza per identificare nuovi approcci alla patologia.

Ad oggi, diverse sono le ipotesi che potrebbero essere alla base degli eventi che conducono a neurodegenerazione. Il danno eccito-tossico legato al glutammato, lo stress ossidativo, accumuli anomali di proteine alterate nella loro struttura come SOD1, TDP-43, FUS (link) e disfunzioni dei mitocondri sono alcuni dei meccanismi fisiopatologici su cui i ricercatori stanno concentrando i propri sforzi.

Più recentemente è stato proposto un meccanismo definito “non cell autonomous”, in cui le cellule gliali sarebbero implicate nella morte dei motoneuroni. In particolare, è stato dimostrato che la degenerazione dei motoneuroni nella SLA è strettamente associata a disfunzione e morte degli oligodendrociti (link). Il danno a carico degli oligodendrociti porta a demielinizzazione e interrompe l’apporto di sostanze nutritive essenziali per la sopravvivenza di questi neuroni.

Ecco allora che anche in questa malattia, così come nella sclerosi multipla e nell’ischemia cerebrale (link), emerge il ruolo chiave dei precursori degli oligodendrociti (OPC). Studi condotti in un modello sperimentale di SLA hanno dimostrato che vi è un’aumentata proliferazione di OPC nel tentativo di generare nuovi oligodendrociti in grado di ripristinare la mielina ma questi precursori non riescono a maturare correttamente e rimielinizzano i motoneuroni soltanto in parte (Kang SH 2013). Preservare il supporto trofico degli oligodendrociti e aumentare le capacità rimielinizzanti dei loro precursori potrebbe quindi rappresentare un approccio innovativo per il trattamento della SLA.

Grazie al supporto della Fondazione Arisla, il mio gruppo di ricerca valuterà se il recettore GPR17, importante regolatore del processo di maturazione di questi progenitori (link), possa rappresentare un bersaglio farmacologico utile anche nella SLA. In particolare, il nostro progetto si propone di analizzare le alterazioni di OPC, che esprimono GPR17, a diversi stadi della malattia in un modello sperimentale di SLA e di valutare se e come queste alterazioni possano essere ripristinate da composti attivi su GPR17. Questi esperimenti forniranno informazioni sul ruolo di GPR17 nella SLA e sulla possibilità di ritardare la degenerazione dei neuroni con approcci farmacologici che vanno ad agire su questo recettore.

Kang et al., Nat Neurosci 2013, May; 16(5) 571-9

Cosa sono le prochineticine?

Vi ho recentemente parlato di un progetto finanziato da Fondazione Cariplo che mi ha permesso di studiare il ruolo del sistema delle prochineticine (PK) nello sviluppo di dolore neuropatico associato al trattamento con farmaci chemioterapici. Nel mio post ho parlato di PK ma probabilmente la maggior parte di noi non ha mai sentito questa parola apparentemente di difficile pronuncia. A dire il vero è successo anche a me prima di iniziare questa avventura, quindi direi che forse è meglio iniziare a fare chiarezza su cosa sono le PK e perché stanno attirando l’attenzione di numerosi ricercatori.

Sono state isolate per la prima volta dalle secrezioni della rana Bombina variegata e per questo motivo sono note anche come Bv8 (Bombina variegata, 8 sta per il peso molecolare di 8 KDa). Ben presto però omologhi di Bv8 sono stati identificati in numerose specie tra cui i mammiferi nei quali sono note anche come EG-VEGF o PK1. Nel corso evolutivo le PK hanno conservato motivi strutturali comuni importanti per il legame con i recettori. Le PK ed i loro recettori sono espresse in molti tessuti ed organi umani e per questo motivo sembrano essere importanti regolatori di numerose attività biologiche. Inizialmente identificate per la loro capacità di contrarre la muscolatura liscia intestinale, sono state successivamente riconosciute come importanti regolatori dell’angiogenesi, dei ritmi circadiani, di comportamenti ingestivi inoltre nel nostro laboratorio abbiamo dimostrato un ruolo delle PK come regolatori della risposta immune. Le PK sono state equiparate a delle vere e proprie chemochine capaci di reclutare cellule nel sito di infezione e di orchestrare una risposta immunitaria.

Considerando che il sistema delle PK svolge un ruolo chiave nella regolazione di cruciali attività biologiche, va da sé che un suo malfunzionamento sia associato allo sviluppo di numerose malattie di natura autoimmune, a disturbi dell’umore, allo sviluppo di tumori e in generale a condizioni patologiche sostenute da una marcata attivazione del sistema immunitario. Sono certa che sentirete ancora parlare di PK e non soltanto in questo blog.

Tossicologia in silico: una sfida che non possiamo perdere

L’ancora scarsa diffusione dei metodi in silico, a causa dell’alta specializzazione richiesta, ha fatto in modo che la percezione delle potenzialità e dei limiti degli approcci computazionali fosse approssimativa e poco accurata, anche tra gli scienziati che si occupano di ricerca biomedica in laboratorio. Infatti, mentre alcuni ne trascurano completamente il potenziale innovativo, altri ne esaltano limiti di applicabilità ed estensibilità, pensando che si possa trattare dal punto di vista modellistico qualunque problema biologico o quasi.

In questi ultimi anni, l’opinione pubblica ha ricevuto informazioni parziali in merito alla ricerca computazionale, presentata spesso come un’alternativa alla ricerca di laboratorio e clinica. I principali errori di comunicazione che si sono fatti hanno contribuito a diffondere due punti di vista, entrambi inaccurati e in forte antitesi, a proposito della ricerca basata su metodi computazionali. È sbagliato pensare che i metodi in silico siano così avanzati da permetterci di simulare in toto ciò che accade nell’interazione tra essere vivente e xenobiotici. Al momento, questa possibilità non è realistica, a causa dell’enorme complessità e variabilità, anche individuale, degli organismi nei quali il bersaglio molecolare dello xenobiotico in studio si trova. Ci basti pensare alla scala dimensionale lungo la quale spaziano questi studi, che copre 10 ordini di grandezza in termini di dimensione lineare: dalla lunghezza di un legame covalente (10 elevato alla -10 metri) fino alla dimensione dell’organismo (altezza) su cui vengono misurati gli effetti (10 elevato alla 0 metri). Soltanto in casi speciali e soltanto per alcuni aspetti si può predire ciò che accade quando un organismo incontra uno xenobiotico, mentre per la maggioranza dei casi abbiamo la necessità di raccogliere dati sperimentali/osservazionali, che non è facile trasferire ad altri composti. D’altra parte, è sbagliato anche considerare i metodi computazionali come approccio a sé stante, basato su “algoritmi fantascientifici”, del tutto inutili a simulare le bio-molecole e incapace di fornire risultati affidabili che possano ridurre significativamente il costo della ricerca, i tempi della scoperta e il tanto deprecato uso degli animali da laboratorio.

Nessuno di questi due punti di vista è realistico. I metodi in silico ci stanno mostrando il proprio potenziale di complementarietà ai metodi tradizionali della ricerca scientifica, i propri limiti e la lunga strada che ancora dobbiamo percorrere. Non è più nemmeno pensabile che una ricerca, volta ad esempio a scoprire nuovi farmaci, si basi esclusivamente su prove di laboratorio, nella speranza di ottenere molecole potenti e selettive in tempi e con costi ragionevoli. Ogni progetto di ricerca biomedica applicata aggiornato si deve servire anche di metodi computazionali. La farmacologia e la tossicologia debbono passare dalla conoscenza molecolare della struttura dei bersagli, che può essere guidata dagli studi e dalla progettazione in silico di molecole potenzialmente bio-attive, che verranno validate attraverso esperimenti di laboratorio. Il lavoro computazionale non finisce qui; nel caso in cui le molecole si dimostrino attive in laboratorio, i risultati verranno rianalizzati in silico, alla ricerca di modelli tossicoforici più generali o nel tentativo di ottimizzare la relazione struttura-attività delle molecole in studio, in funzione degli obiettivi della ricerca. Questo circolo virtuoso non fornisce soltanto dettagli molecolari dell’attività dei composti chimici, ma permette di minimizzare significativamente i costi dei progetti e l’impiego di animali di laboratorio.

La tossicologia applica da tempo metodi basati sulla relazione quantitativa struttura attività e di read across per cercare di predire gli effetti delle sostanze tossiche sull’uomo e sull’ambiente. Accanto a questi metodi è necessario iniziare a considerare gli effetti tossici delle sostanze chimiche come eventi scatenati da specifici meccanismi di riconoscimento molecolare tra xenobiotico e bersaglio. La conoscenza strutturale di questi bersagli e la simulazione dei meccanismi di interazione in silico suggeriscono ai tossicologi che questi metodi possono diventare uno strumento indispensabile, da affinare sempre di più, allo scopo di ridurre l’incertezza derivante dalla mancanza del dato scientifico ottenuto in vivo, nelle attività di valutazione del rischio di singoli composti e di miscele di questi. I metodi in silico, che non richiedono l’impiego di animali da esperimento, caratterizzati da una maggior processività e più economici di quelli di laboratorio, non possono essere l’unico approccio alla ricerca farmaco-tossicologica, ma si configurano come il primo passo verso lo sviluppo di una maggiore comprensione dei meccanismi molecolari alla base di effetti biologici, farmacologi, avversi o tossici, in un continuo scambio e complementazione tra lavoro computazionale e sperimentale. L’Unione Europea sta investendo anche sui metodi computazionali, considerando rilevante questa attività di ricerca in diversi bandi del proprio programma di ricerca e innovazione “Horizon 2020”. Sono convinto che questa sia una grande occasione e spero che gli enti finanziatori della ricerca in Italia e in Europa, gli scienziati del vecchio continente e, soprattutto, l’accademia italiana non perdano questa occasione. C’è ancora molto lavoro da fare, anche nella comunicazione all’opinione pubblica di queste metodologie, ma sono certo che ne avremo grande beneficio in termini di innovazione, con ricadute ancora difficili da immaginare completamente.

Contributo già pubblicato su SitoxInforma.

Valutare il rischio cardiovascolare nella popolazione: incontro tra beneficio per il paziente, per la popolazione e per la comunità scientifica

Le malattie cardiovascolari rappresentano oggi la principale causa di morbilità e mortalità nella popolazione italiana. La necessità di ottimizzare le risorse economiche pubbliche in campo sanitario e la spinta ad investire denaro pubblico per interventi che siano mirati ai soggetti che più ne beneficeranno sono argomenti di grande interesse sia dal punto di vista medico‐legale che dal punto di vista sociale. Al contempo, benché in ambito farmacologico siano stati raggiunti negli ultimi anni traguardi sempre più elevati, la ricerca (per sua stessa definizione) non può e non deve fermarsi. Abbiamo ancora molto da imparare per vivere meglio.

Proprio per ottimizzare l’utilizzo delle risorse disponibili, è evidentemente necessario conoscere i livelli di rischio cardiovascolare dell’intera popolazione.

Con questo obbiettivo nasce lo studio PLIC (progressione delle lesioni intimali carotidee), uno studio epidemiologico prospettico che a oggi ha coinvolto oltre 2.600 soggetti afferenti all’area Nord di Milano, seguiti in un follow-up di oltre quindici anni presso il Centro per lo Studio dell’Aterosclerosi, con il supporto della Società Italiana per lo Studio della Arteriosclerosi (www.sisa.it).

Le informazioni raccolte nel corso di questi anni su questa casistica sono inoltre impiegate per lo studio di differenti tematiche di ricerca, finanziate dalla Fondazione Cariplo, tutte con l’obiettivo di comprendere i diversi meccanismi che stanno alla base del complesso fenomeno dell’aterosclerosi e delle malattie cardiovascolari.

Questa vision ha posto il razionale per la struttura dello studio PLIC. Sono state effettuate numerose visite di controllo seriali nel corso degli anni, raccogliendo informazioni sulla storia clinica, patologica e farmacologica, personale e famigliare di ogni singolo partecipante. Lo studio prevede anche la raccolta di campioni di sangue per determinazioni di biochimica clinica e di genetica; la valutazione ecografica dello spessore medio-intimale carotideo (IMT), quale noto marcatore pre-clinico di aterosclerosi; la quantificazione della deposizione di tessuto adiposo in regione addominale attraverso metodica DEXA (Energia Duale a raggi-X), associata con il rischio cardiovascolare. Attraverso l’attività dell’Ambulatorio di Dietistica nello stesso Centro sono state raccolte nel tempo le informazioni circa le abitudini alimentari e dello stile di vita di tutti i partecipanti, avvalendosi di validati parametri clinici (vedasi il questionario di aderenza alla Dieta Mediterranea PREDIMED).

Tutte queste informazioni, integrate tra loro, hanno permesso di calcolare (e tracciarne l’andamento nel tempo) del rischio cardiovascolare, secondo l’algoritmo SCORE accettato internazionalmente.

Come già testimoniato da diversi anni, la progressiva esecuzione dello studio apporta benefici sia individuali sia per l’intera popolazione in tutte le componenti rilevanti (cittadini, medici di medicina generale, farmacisti, amministratori pubblici).

Infatti, questo studio ha rappresentato fino ad oggi:

  • un mezzo di identificazione e mappatura della presenza di fattori di rischio per malattie cardiovascolari e altre patologie croniche
  • un supporto allo sviluppo di strategie economicamente sostenibili per la prevenzione di tali patologie e per l’ottimizzazione della loro gestione quando presenti
  • uno strumento divisibilità medico‐scientifica come potenziale modello virtuoso per una gestione sanitaria sostenibile

La possibilità di esplorare la distribuzione dei fattori di rischio cardiovascolare noti e di altre caratteristiche associate al profilo di salute e di studiarne le associazioni trasversali e longitudinali con le patologie cardiovascolari e con altri stati patologici costituisce un’occasione unica. Infatti questo approccio permette di approfondire le conoscenze in questo ambito e di identificare strumenti che possano supportare la prevenzione, la personalizzazione delle terapie e l’ottimizzazione del loro effetto, anche in una logica socioeconomica.

Sulla scia di questa esperienza, grazie al contributo della Società Italiana per lo Studio Arteriosclerosi, stiamo estendendo l’indagine epidemiologica oltre la realtà milanese, al fine di investigare in maniera più approfondita l’impatto dell’esposizione a differenti fattori di rischio cardiovascolare, ma di questo peleremo in un prossimo post.

Chiodo L et al. “Profilo Cardio-metabolico in una coorte lombarda: Lo Studio PLICGiornale Italiano di Farmacoeconomia e Farmacoutilizzazione 2017;9 (2): 35-53.