Il glutatione(GSH) è un tripeptide (L-γ-glutamyl-L-cysteinyl-glycina) presente in alte concentrazioni in tutte le cellule dell’organismo umano, così come nel plasma e in alcune secrezioni. E’ una molecola che svolge numerose funzioni , tra cui quella più nota è certamente la sua azione protettiva nei confronti dei danni causati dai radicali dell’ossigeno. Tuttavia, accanto a questo ruolo antiossidante è ormai ben chiaro che il GSH modula numerosi altri processi, tra cui la risposta infiammatoria, la proliferazione cellulare e la regolazione genica. Sappiamo, inoltre, che la capacità di molti virus di moltiplicarsi nelle cellule di mammifero è associata ad una consistente deplezione del loro contenuto di GSH e che studi degli ultimi anni hanno anche evidenziato che il GSH ha un ruolo importante nel controllare la moltiplicazione intracellulare di Mycobacterium tuberculosis.
La Fibrosi Cistica è una patologia associata ad alterazioni nel metabolismo del glutatione ed in particolare ad una diminuzione, dipendente dall’assenza di una proteina CFTR funzionale, del contenuto di GSH nel fluido che riveste gli epiteli respiratori. Le funzioni del GSH nelle secrezioni polmonari non sono conosciute con certezza, ma sappiamo che nei soggetti sani la sua concentrazione in questo ambiente può aumentare in risposta alle infezioni da Pseudomonas aeruginosa o a stimoli ossidativi, quali il fumo di sigaretta. A tutt’oggi non è noto se la diminuzione del GSH nelle secrezioni polmonari dei pazienti FC favorisca la colonizzazione da parte di patogeni polmonari.
Lo studio recentemente pubblicato dal mio gruppo sulla rivista Plos One (1) e realizzato nell’ambito di progetti finanziati dalla FFC, prende per la prima volta in esame la possibilità che il GSH extracellulare possa avere un ruolo nel modulare l’interazione tra cellule dell’epitelio respiratorio e uno specifico patogeno responsabile di gravi infezioni polmonari in FC: Burkholderia cenocepacia.
Abbiamo osservato che questo microrganismo ha un’impressionante capacità di aderire e penetrare nelle cellule epiteliali e che la risposta infiammatoria di queste cellule è proporzionale al numero di batteri che penetrano all’interno delle cellule. Inoltre, abbiamo dimostrato che alte concentrazioni di GSH extracellulare inibiscono l’adesione e l’ingresso di B. cenocepacia, con conseguente riduzione della risposta infiammatoria. La nostra ipotesi è che l’effetto del GSH sia legato alla capacità di questa molecola di modificare (attraverso la riduzione di legami disolfuro) la struttura di alcune proteine di membrana coinvolte nel riconoscimento del microrganismo. Conseguente alle nostre osservazioni sperimentali, che suggeriscono una possibile relazione tra le alterazioni del contenuto in GSH extracellulare e aumentata predisposizione all’infezione batterica, è l’ipotesi che il ripristino di normali livelli di GSH extracellulare possa essere utile per controllare le infezioni da B. cenocepacia e, forse, di altri microrganismi responsabili delle infezioni tipiche della FC.
Non altrettanto ovvia è un’interpretazione del nostro studio come di un possibile sostegno sperimentale diretto all’ipotesi che terapie basate sulla semplice somministrazione di GSH per via inalatoria siano efficaci nel prevenire o controllare le infezioni batteriche nei pazienti FC (a questo proposito si veda anche il commento precedente Glutatione: non vi sono dimostrazioni sperimentali che ne giustifichino al momento l’uso in fibrosi cistica).
Infatti, va osservato che il nostro studio è stato condotto in vitro e che l’utilizzo di cellule primarie non può essere considerato sufficiente a ricreare le complessa situazione che caratterizza il tessuto polmonare, dove sono presenti numerosi altri tipi cellulari (in primo luogo neutrofili ed altre cellule impegnate nella risposta infiammatoria), condizioni ambientali difficili da riprodurre in vitro (ad esempio un muco particolarmente spesso oppure condizioni variabili di esposizione all’ossigeno) e , verosimilmente, diverse specie batteriche in contemporanea.
Inoltre, questa ricerca ha analizzato esclusivamente l’effetto del GSH su B. cenocepacia. Poichè ogni microrganismo è caratterizzato da specifiche modalità di interazione con il suo ambiente, prima di affermare che il GSH è utile al controllo delle infezioni batteriche sarà necessario analizzare l’effetto del GSH su altri patogeni più comunemente rintracciati nel polmone dei pazienti (Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus) e, più in generale, sull’intero microbioma polmonare. Infine, vorrei evidenziare che nei nostri esperimenti abbiamo utilizzato concentrazioni di GSH superiori a quelle fisiologiche al fine di garantire il mantenimento di un elevato rapporto tra il glutatione ridotto (GSH) e la sua forma ossidata (GSSG). Nei soggetti sani questo rapporto può essere garantito da efficaci sistemi di riciclo della forma ossidata, che nei pazienti potrebbero essere poco efficaci a causa della ridotta capacità di esportare la forma ridotta del glutatione.
Sono personalmente convinto che il difetto nell’esporto di GSH possa contribuire a diversi aspetti della malattia polmonare in FC e che sia utile approfondire ulteriormente i rapporti tra GSH extracellulare e colonizzazione batterica. Tuttavia, non è affatto scontato che la somministrazione di GSH per aerosol rappresenti una terapia adeguata a ripristinare uno stato di “normalità” nel paziente FC, proprio per la difficoltà nel garantire un corretto rapporto tra la forma ridotta ed ossidata del glutatione attraverso una modalità discontinua di rifornimento del GSH. A questo proposito ricordo che siamo in attesa della pubblicazione dei risultati di due trial clinici sulla somministrazione di GSH per via inalatoria, uno dei quali condotto in Germani e i cui risultati sono stati in parte anticipati alla recente Conferenza Europea sulla Fibrosi Cistica, tenutasi a Dublino nel giugno scorso (si veda la pagina http://www.fibrosicisticaricerca.it/Fibrosi-Cistica/Progressi-di-ricerca/Da-Dublino-i-risultati-di-alcuni-trial-clinici-su-nuove-terapie) e un altro condotto in Italia sotto la supervisone del Centro di Riferimento di Napoli. Sarà particolarmente interessante, a mio avviso, esaminare se e fino a che punto in questi studi sia stata valutato l’effetto della somministrazione del GSH sulla colonizzazione polmonare da parte di diversi microrganismi.
1) D’Orazio M, Pacello F and Battistoni A. (2012) Extracellular glutathione decreases the ability of Burkholderia cenocepacia to penetrate into epithelial cells and to induce an inflammatory response. Plos One, 7 e47550
