Uno dei composti più comuni della vita provoca infiammazione allergica

Di Wallace Raven La schiena del coleottero e il guscio del granchio devono la loro durezza a un composto comune chiamato chitina che ora sembra innescare l’infiammazione delle vie aeree e possibilmente l’asma, gli scienziati UCSF hanno trovato. Insetti, muffe e vermi parassiti – tutte fonti comuni di allergie o infiammazioni-producono miliardi di tonnellate di chitina all’anno. Gli esseri umani e altri mammiferi mancano di chitina, ma abbiamo enzimi specializzati per scomporla. Gli scienziati si sono chiesti perché. Hanno scoperto che la chitina innesca una risposta infiammatoria allergica nei polmoni dei topi, così come una maggiore produzione dell’enzima che distrugge la chitina prodotto dalle cellule che rivestono le vie aeree polmonari. Questo e altri risultati supportano la loro ipotesi, ancora in fase di studio, che la chitina provoca infiammazione e allergia e che l’enzima che distrugge la chitina nel polmone potrebbe svolgere un ruolo importante nella regolazione della risposta del corpo. I risultati dei loro studi sull’infiammazione nei topi sono stati riportati il 22 aprile in una pubblicazione online anticipata dalla rivista Nature. La rivista pubblicherà anche la scoperta in una prossima edizione cartacea. “Ora che abbiamo dimostrato che la chitina può innescare questo tipo di infiammazione allergica nei topi, vogliamo determinare se la chitina naturalmente presente nell’ambiente può contribuire a risposte allergiche o infiammatorie”, ha detto Richard Locksley, MD, autore senior del documento. Locksley è Marion e Herbert Sandler Distinguished Professor nella ricerca sull’asma e un Howard Hughes Medical Institute investigatore presso UCSF. È anche professore di medicina e di microbiologia e immunologia.Nelle persone, l’enzima anti-chitina è noto per avere diverse varianti a causa di piccole mutazioni nel gene. Locksley e colleghi dell’UCSF stanno cercando di determinare se alcune delle varianti sono meno efficaci nell’abbattere la chitina e se le persone con quelle varianti sono più inclini all’asma perché sono meno in grado di controllare la loro esposizione alla chitina inalata.

Richard Locksley

I ricercatori sapevano che la bocca e i gusci d’uovo dei vermi parassiti sono ricchi di chitina e che l’infezione da parte dei vermi innesca una risposta infiammatoria molto simile a quella che si verifica nell’asma e nelle malattie allergiche. Usando un chip genetico contenente la maggior parte dei geni del topo e impiegando anticorpi sollevati in laboratorio, gli scienziati hanno confermato una precedente scoperta che il gene e la proteina per l’enzima anti-chitina erano drammaticamente attivati nei topi durante l’infezione dai vermi parassiti. “La chitinasi – l’enzima che rompe la chitina-si è davvero accesa”, ricorda Locksley. “È apparso come uno dei geni più altamente attivati in risposta ai parassiti.”Poiché l’enzima è noto solo per abbattere la chitina, che non è presente nei topi, gli scienziati hanno successivamente esposto gli animali alla sola chitina, che ha indotto un’infiammazione tissutale simile a quella osservata nei topi dopo l’infezione da vermi e negli esseri umani con asma.La chitina provoca una risposta ImmunitaRocksley pensa che la presenza di chitina in muffe, vermi e insetti, che possono tutti invadere gli esseri umani penetrando la pelle o le membrane mucose, possa aver fatto pressione sui vertebrati per mantenere “molecole di riconoscimento della chitina”, simili a quelle che si sono evolute nelle piante e negli animali primitivi per innescare il riconoscimento di batteri e funghi invasori.Egli ipotizza che le persone normalmente montano un attacco immunitario contro un allergene o un parassita in risposta alla chitina, tra gli altri segnali. Questo tipo di infiammazione è importante nel respingere l’allergene o il parassita estraneo. A loro volta, le cellule infiammatorie stesse innescano le cellule nel tessuto invaso per aumentare la produzione dell’enzima che disabilita la chitina.Le due azioni insieme costituiscono un sistema di feedback, sia promuovendo il riconoscimento degli organismi invasori ricchi di chitina, sia prevenendo una risposta immunitaria fuori controllo alla chitina degradando il “segnale” quando si sono accumulate abbastanza cellule infiammatorie per indurre una maggiore produzione dell’enzima degradante chitina.Locksley osserva che l’industria di trasformazione dei molluschi è stata afflitta da “asma del granchio” tra i suoi dipendenti, un pericolo industriale che ha attirato l’attenzione dei Centri per il controllo e la prevenzione delle malattie.

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“L’esposizione alla chitina può essere particolarmente elevata tra i lavoratori dell’industria, che hanno bisogno di rimuovere e distruggere i gusci duri di chitina dei granchi e di altri crostacei”, dice. “È anche possibile che i lavoratori afflitti abbiano forme della proteina degradante la chitina che funzionano meno bene delle altre varianti genetiche comuni. Queste sono aree che siamo interessati a seguire.”Suggerisce che potrebbe valere la pena confermare i livelli di chitina negli impianti di lavorazione dei molluschi e, se elevati, considerare i modi per ridurre l’esposizione alla chitina tra i lavoratori. Il suo laboratorio sta ora conducendo studi in collaborazione con Esteban Burchard, MD, un assistente professore UCSF di scienze biofarmaceutiche e di medicina, per determinare se i pazienti con asma avranno maggiori probabilità di avere una versione meno attiva del gene per l’enzima anti-chitina. Asma e l ‘ “Ipotesi igiene “Negli ultimi 10 anni, l ‘”ipotesi igiene” è stato proposto ed esplorato per spiegare perché l’asma e altre allergie sono notevolmente aumentati in molte nazioni industriali, Locksley spiega. L’ipotesi sostiene che le società moderne hanno in gran parte ripulito le condizioni di vita in modo che le persone siano esposte a molto meno sporco e tutti i suoi costituenti organici. Allo stesso tempo, antibiotici e microbicidi hanno ridotto il numero di microbi nell’ambiente. I batteri sono noti per degradare la chitina, e Locksley suggerisce che la riduzione dei batteri può portare ad un aumento della chitina nell’ambiente – in gran parte da muffe e insetti – forse spiegando i risultati di diversi studi che il più alto rischio di asma infantile tende ad essere associato con la più bassa esposizione ai batteri. Locksley è direttore del Sandler Asthma Basic Research Center, o SABRE Center, presso UCSF, un’organizzazione di ricerca di sette anni dedicata allo studio della patogenesi dell’asma di base con l’intenzione di scoprire nuove direzioni per la terapia nel controllo della malattia. Il Centro SABRE è costituito da una facoltà di scienze di base di base, alcuni dei quali sono ancora reclutati per UCSF, un gruppo più ampio di scienziati interattivi provenienti sia dalla scienza di base e discipline cliniche e strutture di base in genetica, genomica, imaging, fisiologia dei piccoli animali, citometria a flusso e tecniche per l’inattivazione genica che consentono agli scienziati di”L’asma è in aumento in tutte le società industrializzate”, dice, ” non solo in alcune delle aree meno servite delle grandi città, ma anche nei sobborghi. Questo è un enorme problema di salute che ha un impatto enorme numero di bambini in tutto il mondo.”Come molte afflizioni moderne, come il diabete, le malattie autoimmuni e l’obesità, le cause sono molte e riflettono le interazioni di molti geni diversi. Comprendere le esposizioni ambientali, come la chitina, che possono influenzare lo sviluppo dell’asma potrebbe portare a trattamenti o nuove pratiche di salute pubblica per ridurre la malattia o la gravità dei suoi sintomi per molte persone.Autore principale del documento è Tiffany A. Reese, uno studente laureato con Locksley nel programma di scienze biomediche presso UCSF. Co-autori sono attuali ed ex ricercatori post-dottorato nel Locksley lab, Hong-Erh Liang, PhD, e David Voehringer, PhD, sia in microbiologia e immunologia presso UCSF.Inoltre, Andrew M. Tager, MD, e Andrew Luster, MD, PhD, sia in reumatologia, allergia e immunologia presso il Massachusetts General Hospital e Harvard Medical School; e Nico Van Rooijen, uno scienziato in biologia cellulare molecolare presso Vrije Universiteit nei Paesi Bassi.La ricerca è stata finanziata dal Howard Hughes Medical Institute, sovvenzioni dal National Institute of Allergy and Infectious Diseases presso NIH e il Centro SABRE presso UCSF. “Curiosità” foto concesso in licenza da Steve Jurvetson

Link Correlati:Gusci di granchio e funghi possono contenere una chiave per l’asma Howard Hughes Medical Institute, 22 aprile 2007