Le ammino ossidasi, enzimi ubiquitari che catalizzano la deaminazione ossidativa delle ammine biogene si suddividono in due classi, una contenente FAD (FAD-AO) e l'altra rame (Cu-AO) e presentano una diversa specificità di substrato. Una forma di Cu-AO, localizzata negli organismi superiori a livello dell'intestino, colon, placenta e reni, utilizza come substrato l'istamina, importante fattore eziologico nello sviluppo del cancro e negli stati infiammatori, quali reazione allergiche, pseudoallergiche connesse all'ingestione di alimenti ricchi di istamina, morbo di Crohn e colite ulcerosa. I farmaci antistaminici attualmente in uso sono spesso poco specifici ed accompagnati da numerosi effetti collaterali e in questo contesto le Cu-AO vegetali, che presentano anch'esse un'attività istaminasica, potrebbero rappresentare un'alternativa per il trattamento di stati infiammatori. A tale scopo sarà analizzato l'effetto delle ammino ossidasi vegetali purificate da Lathyrus sativus e Pisum sativum su cellule in coltura del cancro del colon (CaCo2) trattate con istamina e/o serotonina, mediatori chimici importanti per il mantenimento dell'omeostasi intestinale. Inoltre, sarà testata la capacità delle Cu-AO vegetali di interferire sulle vie di trasduzione del segnale connesse all'infiammazione e innescate dal trattamento delle CaCo2 con la tossina A del Clostridium difficile. Sarà verificato che un eventuale effetto protettivo delle Cu-AO vegetali possa essere riconducibile, oltre all'attività catalitica nei confronti delle ammine biogene, ad una interazione diretta con i recettori di membrana con conseguente alterazione della segnalazione molecolare connessa con i processi infiammatori, compresi quelli innescati dalle specie attive dell'ossigeno. In vista di un possibile uso terapeutico saranno messe a punto procedure per formulazioni orali gastroresistenti per la veicolazione dell'enzima.
L'attività catalitica delle Cu-AO vegetali nei confronti dell'istamina rende questo enzima un possibile candidato nel trattamento di stati infiammatori in cui questo mediatore svolge un ruolo cruciale. Molte sono le molecole disponibili per il trattamento delle condizioni patologiche infiammatorie che agiscono con meccanismi molteplici ed interconnessi, ma la cui azione è spesso poco specifica verso un singolo target ed accompagnata dalla presenza di numerosi effetti collaterali. Poiché grande interesse è rivolto alla ricerca di strategie più selettive, in questo progetto ci proponiamo di purificare e studiare le proprietà antinfiammatorie di Cu-AO da varie fonti vegetali.
L'istamina è infatti un mediatore chimico che agisce attraverso recettori accoppiati a proteine G e che interviene nelle reazioni che coinvolgono il sistema immunitario svolgendo un ruolo critico in varie condizioni patologiche. Il continuo rilascio dell'istamina può contribuire a sostenere una condizione di stress ossidativo, tale da determinare un disordine immunitario in tessuti sensibili. Anche alcune forme di cancro sono determinate da una risposta ipersensibile che è indotta da un caos immunologico a favore della crescita dei tessuti e che coinvolge anche un'eccessiva formazione di specie reattive dell'ossigeno (ROS) che alterano l'omeostasi tissutale determinando danni e condizioni infiammatorie (Bhattacharyya A et al, Physiol Rev 94, 329, 2014). I ROS sono riconosciuti essere secondi messaggeri ma il loro accumulo è in grado di determinare un danno ossidativo a carico dei componenti cellulari lipidi, DNA e proteine nei confronti delle quali, oltre all'ossidazione dei gruppi tiolici, sono state individuate reazioni di carbonilazione (Suzuki YJ et al, F1000Res 10, 455, 2017).
In questo progetto sarà possibile operare un avanzamento delle conoscenze a partire da risultati finora da noi raggiunti negli ultimi anni, che hanno mostrato gli effetti benefici della Cu-AO vegetali su modelli sperimentali di varie condizioni patologiche in cui l'attivazione del sistema immunitario è il fattore scatenante o secondario. Poiché processi infiammatori sono direttamente connessi allo sviluppo di tumori le nostre ricerche sono state effettuate su una linea di cellule CaCo2 al fine di testare l'effetto della Cu-AO di Lathyrus sativus sulla tossicità indotta dall'istamina e sono stati ottenuti risultati in relazione alla capacità da parte dell'enzima di contrastarne la capacità pro-angiogenica e di metastatizzazione attraverso un'azione diretta al mantenimento dell'integrità della barriera intestinale. Sarà importante quindi continuare ad indagare un eventuale effetto protettivo da parte delle Cu-AO purificate da altre fonti vegetali, quali Pisum sativum, per un confronto dei risultati ottenuti anche su cellule esposte ad altri mediatori chimici, quali la serotonina. Infatti, l'azione delle Cu-AO potrebbe essere non solo relativa alla sua attività catalitica ma a meccanismi più complessi legati a pathways di trasduzione del segnale mediati dalla sua interazione con recettori cellulari. Questa ipotesi scaturisce dai risultati recentemente da noi ottenuti sulla capacità della Cu-AO di Lathyrus sativus di modulare l'attivazione dei neutrofili da parte di FMLP che agisce attraverso un recettore accoppiato a proteine G, aprendo nuove prospettive nell'utilizzo terapeutico di Cu-AO vegetali per la risoluzione di condizioni infiammatorie.