Riassunto analitico
Il ruolo dell’arsenico nella patologia umana è vario: i) l’arsenico, sotto forma di ATO, è usato nella terapia antitumorale, in particolar modo per il trattamento della leucemia promielocitica acuta e di tumori solidi come i gliomi; ii) l’arsenico inorganico è un noto e diffuso contaminante ambientale responsabile di patologie umane, come l’insorgenza di tumori e malattie neurodegenerative.
La GSTO1 potrebbe modulare la citotossicità dell’arsenico tramite due meccanismi tra di loro contrastanti. E’ stato dimostrato infatti che la GSTO1 corrisponde alla monometilarseniato reduttasi, enzima responsabile della produzione dell’acido metilarsenioso, cioè del metabolita più tossico dell’arsenico. Date queste premesse, alcuni autori hanno speculato che una sovraespressione di GSTO1 possa incrementare la tossicità dell’ATO, ma chiare evidenze in tal senso non sono state finora apportate. D’altro canto è stato dimostrato nel laboratorio dove ho svolto la tesi che la GSTO1 protegge efficacemente dall’apoptosi indotta dal cisplatino, inibendo vie proapoptotiche (JNK1) e inducendo vie antiapoptotiche (ERK1/2 e AKT). Questi meccanismi antiapoptotici potrebbero essere validi anche nei confronti dell’apoptosi indotta dall’ATO, per cui la sovraespressione di GSTO1 potrebbe, al contrario, proteggere dalla citotossicità dell’ATO.
Abbiamo indagato il ruolo della GSTO1 nel trattamento con ATO inizialmente tramite la sovraespressione di GSTO1 in cellule HeLa, ottenuta tramite transfezione permanente. Questi studi sono stati condotti con bassa densità cellulare, situazione in cui l’espressione dell’enzima endogeno è trascurabile. In tale situazione la sovraespressione di GSTO1 nelle cellule transfettate conferisce una netta protezione nei confronti della citotossicità indotta dall’ATO; in altre parole l’effetto antiapoptotico della GSTO1 permane inalterato anche con questo tossico. Un risultato opposto si è però ottenuto con l’enzima spontaneamente espresso dalle cellule HeLa: non si osserva infatti protezione nelle cellule HeLa coltivate ad alta densità che sovraesprimono spontaneamente la GSTO1; silenziando in tali cellule la GSTO1 con i siRNA, osserviamo una netta protezione nei confronti dell’ATO. Sembra pertanto che, nel caso della espressione spontanea, il ruolo della GSTO1 nell’attivare la citotossicità dell’ATO prevalga sull’effetto anti-apoptotico. In conclusione i due modelli sperimentali – transfezione vs. espressione spontanea – evidenziano ruoli opposti dell’enzima. E’ possibile che tale discrepanza dipenda dalla presenza nelle cellule HeLa di uno dei polimorfismi noti della GSTO1 o altra mutazione, che, pur mantenendo le capacità metaboliche della GSTO1, ne ostacoli il ruolo anti-apoptotico. Esperimenti con altre linee cellulari - A2780, U937 e HL60- sembrano confermare questa ipotesi: queste linee cellulari, coltivate ad alta densità, sovraesprimono la GSTO1 e risultano protette rispetto a quelle a bassa densità, che esprimono quantità minime dell’enzima. Il silenziamento della GSTO1 nelle cellule ad alta densità comporta un netto aumentato della tossicità. Questi dati fanno supporre che in queste linee, contrariamente a quanto avviene nelle cellule HeLa, l’attività anti-apoptotica dell’enzima spontaneamente espresso prevalga sull’induzione della citotossicità legata al metabolismo dell’ATO.
Tutti questi dati suggeriscono fortemente la presenza di un polimorfismo della GSTO1 o in alternativa di una GSTO1 mutata nelle cellule HeLa.
Procederemo pertanto alla ricerca dei polimorfismi della GSTO1 nelle HeLa con la tecnica della mappatura di restrizione (RFLP, Restrictio Fragment Lenght Polymorphism) ed eventualmente al sequenziamento del gene.
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