Notícia

Il Mio Diabete (Itália)

Le alterazioni cellulari aumentano la vulnerabilità degli individui obesi e diabetici alle infezioni

Publicado em 26 fevereiro 2019

Uno studio pubblicato su Scientific Reports identifica le modifiche ai neutrofili che sembrano spiegare perché le persone affette da obesità e diabete di tipo 2 hanno maggiori probabilità di contrarre malattie infettive.

Le persone che soffrono di obesità e diabete di tipo 2 hanno maggiori probabilità di essere vittime di malattie infettive. Entrambe le condizioni influenzano il sistema immunitario e quindi aumentano il rischio di infezioni. Gli scienziati hanno a lungo cercato una comprensione più profonda del meccanismo alla base di questa debolezza nel sistema immunitario di individui obesi e diabetici.

Uno studio condotto presso l’Istituto di Scienze Biomediche dell’Università di San Paolo (ICB-USP) in Brasile ha ora dimostrato che la propensione delle persone con obesità e diabete di tipo 2 a contrarre malattie infettive è associata ad alterazioni dei neutrofili, che sono globuli bianchi i quali fanno parte del sistema immunitario e della risposta infiammatoria e le prime cellule reagiscono alla presenza di un patogeno invasivo nell’organismo.

I risultati dello studio sono stati pubblicati su Scientific Reports, un giornale online di proprietà di Springer Nature. Lo studio è il risultato della ricerca di dottorato del biochimico Wilson Mitsuo Tatagiba Kuwabara ed è stato supervisionato dalla biologa Tatiana Carolina Alba-Loureiro, attualmente alla Southern Cross University (UNICSUL).

Lo studio è stato condotto presso ICB-USP nel laboratorio precedentemente guidato dal professor Rui Curi, attualmente al Butantan Institute e UNICSUL.

“La ricerca di Kuwabara è molto importante perché mostra che le condizioni per l’insulino-resistenza, che chiamiamo sindrome metabolica, sono associate a una maggiore alterazione dei neutrofili e suggerisce che questa alterazione possa spiegare la suscettibilità di persone obese e diabetici a processi infettivi, “Ha detto Curi.

Kuwabara ha ricordato che il meccanismo che rende le persone obese e gli individui diabetici più vulnerabili a gravi malattie infettive è sempre stato poco compreso. “Abbiamo trovato la risposta indagando su cosa succede nei neutrofili alla proteina transmembrana e al recettore toll-like TLR4 quando riconosce la tossina LPS nei patogeni invasori”, ha detto.

I recettori Toll-like (TLR) sono una famiglia di proteine ??che svolgono un ruolo chiave nel sistema immunitario innato. L’alterata attivazione di TLR4 è un meccanismo che può indebolire la capacità delle cellule immunitarie di combattere i patogeni.

“TLR4 è un recettore di membrana e si trova nella membrana esterna della maggior parte delle cellule nell’organismo, ma il suo ruolo principale si svolge nelle cellule immunitarie. Quando TLR4 entra in contatto con agenti patogeni invasori, innesca una risposta immunitaria da parte dell’organismo”, ha detto Kuwabara .

TLR4 viene attivato quando entra in contatto con batteri gram-negativi. Più specificamente, l’attivazione di TLR4 si verifica quando il recettore rileva una tossina chiamata lipopolisaccaride (LPS) nella membrana esterna dei batteri gram-negativi. Quando ciò accade, TLR4 dice all’organismo di produrre più sostanze infiammatorie per combattere gli agenti patogeni invasori. LPS è una endotossina solubile e può anche essere trovata nel flusso sanguigno di individui infetti.

I batteri gram-negativi sono tra le principali cause di gravi malattie infettive come la clamidia, la brucellosi, la salmonellosi, la meningite, il colera, la sifilide e la peste bubbonica, tra gli altri.

Lo studio fa parte del progetto di sovvenzione regolare ” Il ruolo dei neutrofili nella risposta infiammatoria durante il diabete mellito di tipo 2: meccanismi cellulari e molecolari “, di cui Alba-Loureiro è il principale ricercatore, ed è associato al Progetto Tematico ” Meccanismi cellulari e molecolare di resistenza all’insulina e infiammazione nei ratti obesi Wistar e nei ratti Goto-Kakizaki magri: cause e associazioni con la dieta e l’esercizio fisico “, per i quali Curi è il principale investigatore.

Kuwabara è attualmente ricercatore postdottorato presso ICB-USP, con una borsa di studio FAPESP . La sua ricerca è supervisionata dal professor José Cipolla Neto .

Modelli sperimentali

Per comprendere il meccanismo di attivazione del TLR4 in persone obese e diabetici, Kuwabara ha condotto esperimenti utilizzando due diversi modelli sperimentali con ratti Goto-Kakizaki (GK) e Wistar.

Il ratto GK è un substrain Wistar sviluppato in Giappone negli anni ’70 per lo studio del diabete. Mostra spontaneamente tutti i sintomi classici del diabete di tipo 2, come l’insulino-resistenza, l’iperglicemia a digiuno, l’iperinsulinemia e l’aumento dei livelli di trigliceridi e colesterolo nel sangue. Questi ratti sono stati importati in particolare per l’esperimento presso ICB-USP e sono gli unici ratti GK in Brasile.

Il secondo modello utilizzato nello studio riguardava i ratti Wistar, uno dei ceppi di ratto più comunemente usati negli studi scientifici. In questo caso, sono stati alimentati con una dieta ricca di grassi (60% di calorie da grassi) o una dieta di controllo per otto settimane. In ogni modello sono stati utilizzati almeno otto animali.

Dopo otto settimane di dieta ricca di grassi, i ratti Wistar mostravano obesità, accumulo di grasso nel fegato, intolleranza al glucosio, insulino-resistenza e infiammazione.

Per valutare la risposta dei neutrofili a LPS, l’instillazione intratracheale di LPS è stata eseguita su ratti nei modelli per l’obesità e il diabete di tipo 2. Una cannula è stata inserita nella trachea e LPS in soluzione è stato iniettato direttamente nelle vie aeree.

Dopo sei ore, i ratti sono stati sottoposti ad eutanasia per determinare la risposta del sistema immunitario all’installazione di LPS in ciascun gruppo. Sono stati prelevati campioni di sangue e è stato eseguito un lavaggio broncoalveolare per raccogliere i neutrofili dall’ambiente infiammatorio.

Per analizzare la risposta immunitaria a LPS, sono stati contati i neutrofili isolati dal lavaggio, misurati i volumi di citochine e chemochine e è stata valutata l’attività della mieloperossidasi (MPO), un enzima utilizzato come marcatore dei neutrofili.

I ricercatori hanno scoperto che l’instillazione intratracheale di LPS favoriva la migrazione dei neutrofili nei polmoni. Il numero di neutrofili raccolti nel lavaggio broncoalveolare era minore nei ratti obesi e nei ratti GK rispetto al gruppo di controllo. Allo stesso modo, i ratti obesi e i ratti GK hanno mostrato meno attività MPO e una minore produzione di citochine proinfiammatorie rispetto al gruppo di controllo.

“Dopo stimolazione con LPS, abbiamo osservato una minore vitalità nei neutrofili raccolti dai ratti GK. Rispetto al gruppo di controllo, i neutrofili del sangue dei ratti GK hanno mostrato un più alto tasso di mortalità in termini di perdita di integrità della membrana cellulare e aumento dei livelli di caspasi-3 cleata, una proteina che svolge un ruolo chiave nella morte delle cellule “, ha detto Kuwabara.

“Per quanto riguarda i ratti obesi, abbiamo trovato i loro neutrofili più sensibili alla morte cellulare anche mentre circolavano nel sangue e quindi prima di migrare verso i polmoni per combattere l’infiammazione indotta dall’infiammazione della LPS.”

I dati hanno mostrato che la risposta dei neutrofili di GK e ratti obesi a LPS era compromessa, ha aggiunto Kuwabara. In altre parole, erano tolleranti ai LPS. “Questa tolleranza può spiegare il più alto tasso di mortalità nei pazienti obesi e negli individui diabetici a causa di un’infezione batterica”, ha affermato.

Ragione biochimica

Secondo Curi, lo studio è importante perché è riuscito a dimostrare che i neutrofili erano coinvolti in un processo infiammatorio aumentato nei ratti obesi e diabetici.

“Così, quando i neutrofili entrano in contatto con i batteri, non sono in grado di rispondere efficacemente a questi agenti: è così che viene installato il processo infettivo”, ha affermato.

TLR4 è un recettore essenziale per la risposta immunitaria innata e la perdita della sua attivazione compromette il processo infiammatorio e la risposta alle infezioni.

“Ora conosciamo la ragione biochimica per cui le persone obese e gli individui diabetici hanno maggiori probabilità di sviluppare malattie. Ulteriori ricerche sono necessarie per scoprire perché il TLR4 è inattivato nei neutrofili, come descritto”, ha detto Curi.