REGOLAZIONE DELL’INFLAMMAGING (Cipriani, Ceccarelli)

| a cura del Centro Ricerca e Studi

L'invecchiamento  rappresenta  il  declino  della  funzione  e  dell'integrità  di  cellule, tessuti e organi, questo porta ad un aumento del rischio di malattie, disabilità e infine la  morte. 

Le  cause  dell’invecchiamento  sono  numerose  e,  sul  piano  eziopatogenetico, sono  riferite  ai  processi  di  glicosilazione,  infiammazione,  alterazione  circolatoria  e liberazione di radicali liberi dell’ossigeno. 

In realtà il danno cellulare finale è sempre mediato dalla liberazione dei radicali liberi dell’ossigeno.  

Il  danno  da  glicosilazione  è  determinato  dall’aggiunta  di  zuccheri  alle  proteine  con conseguente alterazione della loro funzione. In particolare, si ha la formazione iniziale delle  Basi  di  Schiff,  cui  segue  la  formazione  dei  Prodotti  di  Amadori  e,  infine,  dei Prodotti  di  Glicazione  Avanzata,  detti  AGE.   

Gli  AGE,  a  livello  cellulare,  inducono l’attivazione del Fattore Nucleare KB che, a sua volta, determina la trascrizione dei geni per  le  citochine.  In  particolare  il  Tumor  Necrosis  Factor  α  e  l’Interleuchina 6, causando  infiammazione.  Inoltre,  l’attivazione  della  NADPH  Ossidasi  aumenta  lo stress ossidativo cellulare con liberazione di radicali liberi. 

I  processi  infiammatori,  definiti  con  il  termine  Inflammaging,  danneggiano  tutte  le 

strutture  biologiche.  Il  danno  infiammatorio,  che  approfondiremo  in  seguito,  induce l’attivazione  dei  Macrofagi  M1  con  liberazione  di  citochine  infiammatorie  ad  azione chemiotattica  per  i  leucociti.  I  leucociti  attivati  liberano  ROS  inducendo  danno tissutale. 

Il  macrofago  attivato  in  fase  M1  produce,  inolte,  tirosina  idrossilasi  con 

produzione  di  norepinefrina. 

L’azione  delle  catecolamine  sul  microcircolo  induce vasocostrizione con alterazione circolatoria. 

L’alterazione  microcircolatoria  con  riduzione  della  perfusione  ematica  ai  tessuti induce  ipossia  acuta  iniziale. 

A  questa  segue  la    riossigenazione  con  aumento  da radicali liberi dell’ossigeno.  Tutti  questi  aumenti  di  ROS  si  possono  sommare  quelli  derivanti  dall’irregolare 

metabolismo  ossidativo  delle  deidrogenasi  ridotte,  nei  mitocondri. 

Nella  catena  del trasporto  degli  elettroni  si  formano  normalmente  radicali  liberi  dell’ossigeno  che 

possono  sfuggire  alla  loro  normale  finalità  (formazione  di  molecole  di  acqua) 

diffondendo e inducendo danno.  

I ROS determinano danno cellulare a vari livelli: 

-  Danno del DNA mitocondriale 

-  Danno dei telomeri cromosomici 

-  Danno lipoperossidativo delle membrane biologiche 

-  Induzione dell’apoptosi cellulare 

Approfondiamo il danno biologico conseguente all’Inflammaging. 

Fisiologicamente  i  processi  pro-infiammatori  sono  regolati  da  processi  anti-

infiammatori. Questo per evitare eccessivo danno biologico conseguente alla reazione 

infiammatoria.  Con  l'avanzare  dell’età  il  sistema  immune  subisce  un  graduale 

deterioramento definito con il termine d’Immunosenescenza. 

Nell’Immunosenescenza: 

-  Diminuisce il numero di mastcells  

-  Diminuisce la citotossicità dei NK 

-  Diminuisce la chemiotassi e la funzione dei neutrofili 

-  Aumentano i Linfociti CD 8 e diminuiscono i CD 4 

-  Diminuiscono le plasmacellule 

-  Diminuisce la fagocitosi macrofagica con aumento della liberazione di citochine 

infiammatorie. 

Ne  consegue,  inoltre,  una  caduta  dell’immunità  innata  per  riduzione,  a  livello 

macrofagico,  dei  Toll-Like  Receptors.  I  TLR  riconoscono  molecole  espresse 

comunemente dai batteri o dai virus come il lipopolisaccaride.  Dopo il legame con la 

rispettiva molecola del microbo attivano dei fattori trascrizionali che copiano i geni 

che  codificano  le  citochine  infiammatorie.  Tutto  questo  determina  uno  spostamento 

della  bilancia  di  regolazione  dell’Inflammaging  a  favore  delle  risposte  pro-infiammatorie.  Questa  situazione  viene,  poi,  aggravata  dalla  diminuzionei  del  DHEA 

(ormone a funzione antinfiammatoria) caratteristica dell’invecchiamento. 

Nello  stato  d’immunosenescenza  precedentemente  descritto,  l’istaurarsi  di  risposte 

immunitarie  (innate  o  adattive)  verso  patogeni  stanziali  nel  nostro  corpo  (come  il 

Citomegalovirus  e  l’Herpes  virus)  inducono  una  riposta  infiammatoria  cronica  e  il 

conseguente inflammaging. Attore principale in questa risposta è il macrofago. Questo 

deriva  dai  monociti  circolanti  che,  richiamati  dallo  stimolo  chemiotattico 

dell’interferone  gamma  nella  zona  infettata,  si  differenziano  nella  forma  M1  e 

liberano citochine infiammatorie. 

In  particolare,  i  linfociti  NK  (immunità  innata)  aggrediscono  la  cellula  infettata  dal 

virus  e  liberano  interferone  gamma.  Questo,  a  sua  volta,  induce  il  richiamo  dei 

monociti  e  la  formazione  dei  macrofagi  M1.  Possiamo,  infatti,  distinguere  due 

differenti tipi di macrofagi. Quelli pro infiammatori, detti M1, che una volta attivati 

sintetizzano  citochine  infiammatorie  (IL1  e  TNF),  enzimi  lisosomiali  e  ROS.  E  quelli 

antinfiammatori,  detti  M2,  che  liberano  citochine  regolatrici  della  risposta 

infiammatoria (IL10) e stimolano il processo riparativo (collagenogenesi). E’, da tutto 

ciò,  chiara  la  necessità  di  bloccare,  nell’inflammaging,  l’attività  del  macrofago  M1  e 

trasformarlo in macrofago M2. 

Nel  macrofago  M1  attivato  si  hanno  dei  processi  intracellulari  che  portano  alla 

fosforilazione della mitogen-activated protein kinase p38 e alla lettura dei geni che 

sintetizzano  le  citochine  infiammatorie.  Gli  antinfiammatori  si  inseriscono  in  alcuni 

punti di questo processo che può essere ugualmente, e più fisiologicamente, bloccato 

agendo  sulla  espressività  genetica.  La  letteratura  ci  dice  che  possiamo  inibire  la 

risposta infiammatoria mediante la metilazione del DNA dei macrofagi con l’uso della 

S-adenosilmetionina. 

Per  comprendere  questo  meccanismo  d’azione  dobbiamo  approfondire  i  concetti 

dell’epigenetica  (scienza  che  studia  le  variazioni  dell’espressione  genica  senza 

alterazione  del  DNA).  L’espressione  del  DNA  è  regolata  mediante  i  processi  di 

metilazione,  le  modificazioni  degli  istoni  e  l’interferenza  dell’RNA.  Il  processo  di 

metilazione del DNA a livello della posizione 5 della citosina determina una regolazione 

dell’espressione  genica,  con  variazioni  della  risposta  fenotipica  che  possono  essere 

anche ereditate. In particolare è il processo di metilazione a livello del dinucleotide Citosina-Guanina, 

presente  spesso  a  livello  delle  regioni  promoter  del  DNA,  che  induce  attenuazione 

dell’espressione genica (silenziamento del gene). 

Sappiamo  che  la  trascrizione  di  un  gene  strutturale  (sintesi  di  RNA  messaggero) 

richiede  particolari  processi  di  attivazione  (proteine  regolatrici)  che  consentono 

l’attacco dell’RNA polimerasi e la lettura del DNA con sintesi dell’RNA messaggero. La 

RNA polimerasi, per iniziare la lettura del gene strutturale, riconosce delle particolari 

sequenze nucleotidiche del promoter (dette di consenso). La metilazione dei nucleotidi 

di consenso determina blocco della lettura del gene e della sintesi delle proteine da 

questo codificate. 

Il  processo  di  silenziazione  genica  attraverso  la  SAM  utilizza  una  DNA 

metiltransferasi  che  cede  il  gruppo  metile  della  SAM  alla  cisteina.  Il  processo  è 

reversibile e la citosina metilata può essere riattivata mediante un’ossidazione iniziale 

e  una  successiva  deaminazione.  Attraverso  il  processo  di  metilazione  e  di 

demetilazione  possiamo  regolare  l’espressività  genica  mediante  la  silenziazione  o 

l’attivazione del gene. 

Il  gruppo  metile  (CH3)  della  SAM  è  chimicamente  reattivo  e  le  reazioni  di 

transmetilazione  sono  presenti  in  più  di  40  reazioni  metaboliche.  La  SAM  è  anche 

coinvolta nella biosintesi di neurotrasmettitori collegati all'umore (come la dopamina e 

la serotonina).  

Esiste un ciclo della SAM. Le metilasi utilizzano una molecola di SAM come substrato 

e  producono  S-adenosil-omocisteina.  Questa  viene  idrolizzata  ad  omocisteina  ed 

adenosina dalla adenosilomocisteinasi. La omocisteina viene successivamente riciclata 

a  metionina  attraverso  il  trasferimento  di  un  metile  da  una  molecola  di  5-

metiltetraidrofolato.  La  metionina  può  esser  poi  convertita  successivamente  a  SAM 

dalla metionina adenosiltransferasi, completando il ciclo. 

Da ciò, l’utilizzazione di SAM consente la metilazione della citosina a livello del DNA 

del macrofago M1 e porta alla risoluzione dell’infiammazione. La metilazione porta al 

silenziamento  dei  geni  che  sintetizzano  le  citochine  infiammatorie  con  riduzione 

dell’inflammaging.  Otteniamo così lo spostamento dell’equilibrio tra pro-inflammaging 

e anti-inflammaging a favore di quest’ultimo. 

Sul  piano  pratico  effettuiamo  il  trattamento  dello  stato  clinico  che  consegue  alla 

caduta della risposta immune per immunosenescenza e all’esaltazione dell’inflammaging 

con attivazione dei macrofagi e liberazione di interleuchina 6 e TNF. L’interleuchina 6, liberata, svolge numerose funzioni a livello di diversi tessuti e, in particolare, a livello 

epatico  determina  la  sintesi  della  Proteina  C  Reattiva  (PCR)  una  delle  principali 

proteine  indice  di  infiammazione.  Valutiamo,  perciò,  la  PCR  nel  sangue  del  paziente 

quale principale marker dell’inflammaging e indice proditorio del rischio del paziente 

verso le patologie che conseguono all’inflammaging. 

Oltre  alla  valutazione  delle  proteine  infiammatorie,  risposta  oggettiva 

dell’inflammaging, valutiamo anche la predisposizione genetica mediante lo studio dei 

polimorfismi responsabili dell’esaltazione del processo infiammatorio. 

Effettuata  la  valutazione,  passiamo  poi  al  trattamento,  sia  sistemico  che  locale.  La 

letteratura  ci  dice  che  500  micromoli  di  SAM  diminuiscono  la  secrezione  di  TNF  e 

Interleuchina  6,  controllando  l’infiammazione.  Da  ciò,  calcoliamo,  conoscendo  il  peso 

molecolare  della  SAM,  la  concentrazione  percentuale  della  soluzione  da  utilizzare  e 

utilizziamo soluzioni con 2 mg% di S-adenosil metionina..