Monossido di carbonio – regolatore metabolico antinfiammatorio
L’organismo umano attiva diversi meccanismi cellulari per prevenire e combattere l’infiammazione. Uno di questi è il sistema eme ossigenasi 1 (HO-1), il quale riduce lo stress ossidativo e infiammatorio. HO-1 è una proteina in grado di scomporre un costituente dell’emoglobina del sangue (eme) e generare CO. Recenti studi hanno scoperto che il CO interagisce con i mitocondri, gli organelli cellulari che generano energia sotto forma di ATP. Il progetto INFLAM-MITO-CO (Mechanistic studies on carbon monoxide (CO)-induced modulation of mitochondrial function in neuroinflammation), finanziato dall’UE, ha verificato l’ipotesi relativa al fatto che le attività antinfiammatorie del sistema HO-1/CO siano mediate dai mitocondri. È stata posta particolare attenzione sugli effetti del CO in relazione a metabolismo e stato infiammatorio delle cellule microgliali. Queste sono le cellule immunitarie del cervello che controllano la neuroinfiammazione. In precedenza, il laboratorio del progetto aveva studiato molecole che rilasciano CO progettate per il rilascio controllato di CO alle cellule. Gli scienziati hanno mirato a progettare molecole con doppia funzionalità al fine di massimizzare le attività protettive del sistema HO-1/CO. In questo sforzo di progetto, sono state sintetizzate e caratterizzate diverse molecole in grado di rilasciare CO, per via delle loro proprietà benefiche nelle cellule dei mammiferi. Tali molecole hanno attivato il sistema HO-1/CO nelle cellule cardiache, in quelle cerebrali microgliali e nelle cellule infiammatorie circolanti, riducendo l’infiammazione. Questi risultati hanno dimostrato la fattibilità della creazione di molecole che rilasciano CO con doppia funzionalità e ha ispirato la creazione di nuove strutture chimiche. Per le analisi metaboliche, gli scienziati hanno studiato nel dettaglio la funzione dei mitocondri, i quali utilizzano l’ossigeno per produrre energia nelle cellule. È stato scoperto che bassi livelli di CO disaccoppiano il consumo di ossigeno dalla produzione di energia. Tale disaccoppiamento è un processo di regolazione che protegge i mitocondri dagli effetti dannosi dello stress ossidativo. I risultati del progetto hanno confermato che tale processo si verifica quando l’HO-1 viene indotto nelle cellule, il che indica che il CO endogeno potrebbe essere responsabile dell’effetto osservato. I risultati suggeriscono che il CO esercita azioni utili modulando in modo diretto la funzione mitocondriale. Il progetto ha ottenuto dati importanti circa sintesi e applicazione di nuovi strumenti terapeutici potenzialmente utili che utilizzano il sistema protettivo HO-1/CO. I risultati hanno dimostrato l’importanza del CO come modulatore del metabolismo cellulare, con importanti implicazioni per il targeting farmaceutico della risposta infiammatoria.
Parole chiave
Monossido di carbonio, infiammazione, malattie neurodegenerative, eme ossigenasi 1, INFLAM-MITO-CO
