Gli aminoacidi essenziali portano le cellule tumorali a consumare se stesse

Pubblicato il 26 settembre 2018 in , , da redazione grey-panthers
aminoacidi essensiali

Le cellule tumorali hanno bisogno di energia e di materiale per sopravvivere, duplicare e crescere, in un ambiente biologico in cui sono in competizione con le cellule sane.

Finora pochi studi hanno indagato in che modo, in quali condizioni ambientali, le cellule del tumore crescano e cerchino di riprodursi con maggior efficienza rispetto alle cellule normali, in quanto l’argomento è complesso e finora  la ricerca si è impegnata invece a comprendere soprattutto in che modo il tumore producesse energia, così da individuare strategie terapeutiche che interferissero con questo processo in modo da neutralizzare il tumore attraverso mezzi  fisici e biologici.

Per la prima volta un gruppo di ricercatori italiani, guidati dal Professor Francesco Dioguardi dell’Università di Milano, ha analizzato questa problematica partendo dall’ipotesi che una cellula tumorale, in quanto derivata da una sana, sia soggetta alle stesse regole di sopravvivenza e abbia le medesime necessità della cellula da cui proviene.

Sebbene il ruolo della nutrizione nel rallentare la progressione tumorale e nel favorire la sopravvivenza alla chemioterapia sia noto fin dai primi anni ’50, molto poco si conosce dei meccanismi attraverso i quali la cellula del tumore regoli le sintesi cellulari necessarie per replicare e si avvantaggi dal punto di vista metabolico rispetto a una cellula sana.

Lo studio, pubblicato a giugno 2017 su The FEBSJournal, una tra le più prestigiose riviste internazionali di Biochimica e Biologia molecolare, è partito dal presupposto che nel metabolismo dei mammiferi l’utilizzo di macronutrienti avvenga secondo una precisa gerarchia, in cui gli aminoacidi (aa) rappresentano le uniche fonti di azoto. Gli aminoacidi rappresentano elementi fondamentali per la cellula anche perché, oltre che rappresentare una fonte calorica, influenzano e modulano numerosi processi , contribuendo a mantenere la cellula in vita e consentendole di crescere. Gli aminoacidi,, però non sono tutti uguali, sono contenuti in proporzioni diverse nelle diverse proteine e, soprattutto, non possono essere tutti sintetizzati a livello endogeno .

La categorizzazione più rilevante ai fini biologici distingue infatti tra aminoacidi essenziali (EAA) e aminoacidi non essenzia li (NEAA): i primi non sono sintetizzabili in quantità sufficienti da parte dell’organismo mentre i secondi lo sono a partire dagli essenziali , quando questi ultimi siano disponibili in sufficienti quantità nell’ambiente circostante .

La ricerca pubblicata su FEBS ha ipotizzato che alterare l’equilibrio tra EAA e NEAA introdotti con l’alime ntazione potesse alterare l’ambiente di sviluppo della cellula tumorale e influenzarne così il destino di vita o morte.

Cosa dice l’importante studio

I ricercatori hanno testato due miscele di aminoacidi: una costituita al 100% da EAA, l’altra da un 85% di EAA e un 15% di NEAA, valutando poi i loro effetti sulla sopravvivenza  di linee cellulari sane e tumorali). Ciò che è emerso dallo studio è che la somministrazione di queste diverse formulazioni di aminoacidi ha comportato un effetto particolarmente evidente nelle cellule tumorali del colon e del tutto non osservabile nelle linee cellulari sane.

Un effetto dipendente dal tipo di cellula dunque, specifico, però, per le cellule neoplastiche. Nello specifico, dal punto di vista molecolare , l’effetto era conseguenza di due differenti strumenti impiegati dalla cellula sana per degradare le proteine vecchie e/ o inutilizzate e rinnovarle. Tra queste anche l’attivazione dell’autofagia.

Questi risultati hanno  dimostrato (per la prima volta) che alla variazione del rapporto ambientale tra EAA e NEAA la cellula tumorale reagisce cercando di mantenere un equilibrio a lei favorevole, autodistruggendosi nel processo per incapacità di adattamento. Già altri studi clinici avevano dimostrato che la supplementazione con miscele bilanciate di EAA comportasse benefici organici in numerose patologie, in particolare nell’insufficienza cardiaca cronica, migliorando qualità di vita e performance fisica, nell’animale anche un prolungamento della sopravvivenza, ma nessuno mai aveva individuato e indagato i meccanismi molecolari sulle cellule cancerose.

Lo studio del Professor Francesco Dioguardi e dei suoi compagni di ricerca ha per la prima volta offerto una nuova visione della biologia del tumore, dimostrando che la cellula tumorale si è evoluta per sopravvivere in un ambiente ristretto a concentrazioni di NEAA prevalenti sugli EAA, che essa sfrutta appieno adattandosi completamente e in cui sa riprodursi e crescere in modo estremamente efficiente , ma che questo potenziale punto di forza in realtà può diventare la sua principale debolezza.

Un cambiamento improbabile in natura nell’ambiente circostante, in cui si crei un eccesso di EAA rispetto ai NEAA , rappresenta un messaggio cui la cellula tumorale è costretta a rispondere in maniera “obbligata ” mantenendo la spinta alla duplicazione , ma attivando l’autofagia per mantenere un flusso di aminoacidi non essenziali proporzionato alla disponibilità di aminoacidi essenziali. Nel corso del processo di duplicazione (che non è più arrestabile) la carenza relativa di NEAA costringe la cellula ad aumentare enormemente l’autofagia per procurarseli, attivando cosi il processo di morte spontanea, che è un processo scritto nel DNA di ogni cellula, sana o neoplastica che sia.

L’ipotesi è che la cellula tumorale non sia in grado di sintetizzare i NEAA  cosa che non le permette di ridurre i carichi metabolici e il fabbisogno enzimatico, di sfruttare la propria produzione  energetica in modo specifico per aumentare la propria efficienza a duplicare e poter competere con la cellula sana per la sopravvivenza in uno specifico ambiente.

Tutti questi eventi hanno come risultato finale la duplicazione in due cellule quanto più “vuote”, prive delle strutture proteiche sufficienti per sopravvivere, quindi destinate alla morte nel processo stesso di duplicazione.

La scoperta di una così specifica debolezza metabolica può permettere degli sviluppi straordinari nel campo della ricerca,in quanto se è stato dimostrato che un aumento degli EAA nella dieta prolunga la sopravvivenza delle cavie, ora è evidente anche che queste stesse condizioni aumentano la probabilità di morte delle cellule tumorali.

Ai lettori interessati all’argomento, che non si lascino intimidire dalla stretta terminologia medica, suggeriamo la lettura dell’intero documento

NB: Sono definiti essenziali quegli aminoacidi che l’organismo umano non riesce a sintetizzare in quantità sufficiente a far fronte ai propri bisogni. Per l’adulto sono nove e più precisamente: fenilalanina, isoleucina, lisina, leucina, metionina, treonina, triptofano, istidina e valina.

aminoacidi essenziali (EAA)- aminoacidi non essenziali (NEAA)

 Bibliografia

  • Bonfili L, Cecarini V, Cuccioloni M, Angeletti M, Flati V, Corsetti G, Pasini E, Dioguardi FS, Eleuteri AM. Essential amino acid mixtures drive cancer cells to apoptosis through proteasome inhibition and autophagy activation. FEBS 2017Jun;284(11):1726-1737.
  • Dioguardi FS. Gli aminoacidi. Lettere di un alfabeto più antico della vita. 2018; Sintesi lnfomedica.
  • D’AntonaG,RagniM (ardileA,TedescoL,DossenaM,BruttiniF,CaliaroF,CorsettiG,BottinelliR,CarrubaMO, Valerio A, Nisoli E. Branched-chain amino acid supplementation promotes survival and supports cardiac and skeletal muscle mitochondrial biogenesis in middle-aged mice. Cell Metab. 2010 Oct 6;12(4):362-