Come il tuo sistema immunitario usa il caos per prevenire le malattie
Nuova ricerca, apparsa sulla rivista Nature Communications, rivela un nuovo meccanismo che è in gioco nella funzione cellulare. Le oscillazioni caotiche delle concentrazioni di proteine aiutano a mantenere il nostro sistema immunitario vigile e funzionale, prevenendo malattie croniche, come cancro e diabete.
La ricerca moderna ha portato alla luce molti dei meccanismi difettosi che sono in gioco nel cancro, ma la scienza ha ancora molto da scoprire.
A livello cellulare, alcuni di questi meccanismi ruotano attorno a ciò che gli esperti medici chiamano vie di segnalazione. Le vie di segnalazione cellulare regolano la crescita, la sopravvivenza e la proliferazione delle cellule.
Nel cancro, alcune proteine di segnalazione sono iperattive, portando alla crescita e alla proliferazione delle cellule tumorali, mentre altre - che normalmente agirebbero come soppressori del tumore - non funzionano correttamente.
Comprendere la dinamica che è in gioco all'interno delle cellule è, quindi, la chiave per prevenire e superare il cancro e molte altre malattie croniche.
Una nuova ricerca potrebbe aver aperto nuovi orizzonti a questo riguardo, poiché tre scienziati hanno scoperto un nuovo meccanismo di regolazione cellulare: il caos.
Il ricercatore di dottorato Mathias Heltberg e il professor Mogens Høgh Jensen, entrambi dell'Istituto Niels Bohr dell'Università di Copenaghen in Danimarca, insieme a Sandeep Krishna del Centro nazionale per le scienze biologiche di Bangalore, in India, hanno deciso di studiare come una particolare proteina stimola il gene attività.
Gli scienziati hanno scoperto che la dinamica caotica è la risposta. La proteina che hanno studiato è il fattore nucleare-KB (NF-kB).
NF-kB è la chiave per mantenere il sistema immunitario del corpo vigile e funzionale. Quindi i risultati potrebbero aiutare a scongiurare più del cancro: il diabete e il morbo di Alzheimer potrebbero anche essere bersagli se i ricercatori capissero meglio come funzionano le difese naturali del corpo.
Il caos è essenziale per la risposta immunitaria
NF-kB è un fattore di trascrizione critico per le "funzioni immunitarie innate e adattive" e media anche le risposte infiammatorie. Di conseguenza, i suoi livelli nel corpo fluttuano nel tempo, influenzando la funzione genetica e cellulare.
Studi recenti hanno dimostrato che la segnalazione NF-kB svolge anche un ruolo cruciale nel cancro, fornendo il collegamento tra lo sviluppo del cancro e l'infiammazione.
Nello studio attuale, il Prof. Jensen ei suoi colleghi hanno utilizzato calcoli matematici ed esperimenti di laboratorio per dimostrare che alti e bassi caotici nelle concentrazioni di NF-kB attivano geni che altrimenti rimarrebbero silenti.
La proteina NF-kB deve essere in uno stato caotico per attivare i geni giusti che consentono la risposta immunitaria ottimale, ha dimostrato lo studio.
Fino ad ora, i ricercatori credevano che tutti gli organismi viventi evitassero dinamiche caotiche. Ma il nuovo studio sfida questa convinzione, poiché i ricercatori dimostrano che le oscillazioni caotiche delle concentrazioni di proteine sono fondamentali per l'attivazione dei geni chiave.
"Il caos è una dinamica matematicamente ben definita, che, ad esempio, è stata precedentemente utilizzata per spiegare i grandi cambiamenti nei sistemi meteorologici", spiega il prof. Jensen.
“Con l'enorme complessità che caratterizza gli esseri viventi di ordine superiore, è evidente che le dinamiche caotiche si verificheranno in diversi tipi di sistemi. Ma il modo in cui il caos gioca un ruolo decisivo nelle cellule viventi è completamente nuovo ", aggiunge il ricercatore.
Implicazioni per diabete, cancro, Alzheimer
I ricercatori notano anche le implicazioni terapeutiche dei risultati. Nuovi farmaci, afferma Heltberg, coautore dello studio, potrebbero "garantire il corretto funzionamento delle proteine".
"Le terapie potrebbero anche comportare il ritiro e il test di cellule da un corpo per valutare se le cellule sono nella condizione giusta per avere le oscillazioni corrette", continua Heltberg.
"Se non lo sono, potrebbe essere possibile prevedere e scoprire le malattie prima che si verifichino."
Il Prof. Jensen concorda:
"I risultati possono avere un enorme impatto sulla nostra comprensione di come funziona il sistema immunitario e di come potrebbe essere evitata l'incidenza di alcune delle malattie più gravi, tra cui il diabete, il cancro e l'Alzheimer".
Prof. Mogens Høgh Jensen
