1 Unità Mieloma, Istituto Scientifico San Raffaele, Milano, Italia; 2 Dipartimento di
Morfologia Umana e Scienze Biomediche – Città Studi, Università degli Studi di Milano,
Milano, Italia; 3 Laboratorio clinico di biologia cardiovascolare, Istituto Scientifico San
Raffaele, Milano, Italia
I mitocondri dell’endotelio, il principale sito di produzione di ATP, modulano le dinamiche intracellulari di specie reattive all’ossigeno (ROS), le quali, a loro volta, controllano la funzione endoteliale. Un adeguato apporto di ossigeno (O2) è richiesto dalle cellule endoteliali (EC). Ipossia ed iperossia possono favorire l’iper-produzione di ROS, inducendo stress ossidativo, danneggiamento dei mitocondri e disfunzioni endoteliali. Abbiamo studiato la capacità e i meccanismi del composto antiossidante CellfoodTM (CF), in un modello di cellule endoteliali coltivate in vitro, di modulare la disponibilità di ossigeno e il metabolismo respiratorio dei mitocondri e di regolare la generazione di ROS in condizioni di ipossia. Abbiamo utilizzato cellule prelevate da vena ombelicale umana (HUVEC) e cellule ECV-304. Il consumo di ossigeno da parte delle cellule è stato misurato con l’impiego di un elettrodo di Clark. I risultati hanno messo in evidenza che l’aggiunta di CF induceva, dopo pochi minuti, l’incremento del consumo d’ossigeno, associato ad un aumento della capacità ossidativa dei mitocondri e ad un’ottima vitalità cellulare. Simili comportamenti sono stati osservati dopo 8 giorni di coltura in presenza di Cellfood.
L’incremento del consumo di ossigeno era associato ad un aumento di ATP e al mantenimento delle concentrazioni di LDH. CF è stato in grado di inibire significativamente la produzione di ROS in condizioni di ipossia mediante un’alta espressione di Mn superossido-dismutasi, un antiossidante responsabile della preservazione della funzione dei mitocondri. La risposta ipossica è mediata dal regolatore centrale dell’ipossia HIF-1 alfa, la cui attivazione era attenuata da CF, in concomitanza con l’overespressione di MnSOD. I risultati da noi ottenuti suggeriscono un ruolo di CF nel miglioramento del metabolismo respiratorio e nell’attivazione di meccanismi antiossidanti nelle EC, preservando così la funzione endoteliale.
INTRODUZIONE
L’endotelio partecipa a diverse funzioni fisiologiche e patologie umane e le cellule endoteliali (EC) svolgono un ruolo importante nella mediazione della natura focale degli stadi della patologia (1). In particolare, le EC sono capaci di regolare l’omoestasi della funzione vascolare. Sembra pertanto essere cruciale preservare le corrette funzioni, forma e vitalità delle EC. Le EC sono particolarmente sensibili all’O2 e sono dotate di meccanismi che regolano il metabolismo in base ai diversi apporti di O2 (2). In particolare, il meccanismo di sensibilità all’O2 nelle EC crea una risposta attraverso la sovraregolazione del fattore 1 alfa (HIF-1alpha) indotto da ipossia (3). I mitocondri svolgono un ruolo centrale nell’omeostasi dell’energia cellulare e funzionano come principale fonte energetica. Si ritiene che l’endotelio sia un organo che non necessiti di molta energia, trovandosi l’endotelio vascolare in stato quiescente. Ciononostante, le EC dispongono di un’estesa rete mitocondriale.
Questo suggerisce che la funzione dei mitocondri possa essere importante nel mantenimento del metabolismo fisiologico dell’O2 e dello stato bioenergetico delle EC (4). Inoltre, i mitocondri dell’EC possono contribuire alla patofisiologia endoteliale in relazione con lo sviluppo e l’avanzamento di patologie cardiovascolari (5, 6). Uno dei principali iniziatori di lesioni endoteliali è lo stress ossidativo derivante dalla rottura dell’equilibrio tra un’aumentata generazione di specie reattive all’ossigeno (ROS) e l’insufficiente attività antiossidante intracellulare. Lo stress ossidativo dovuto ad un’eccessiva formazione di ROS e la capacità difettosa di disintossicare gli ossidanti intracellulari sono alla base di diverse patologie cardiovascolari, benché non sia ancora pienamente compresa la relazione di causa-effetto tra il danno ossidativo e le disfunzioni cardiovascolari
