CHITINA ► Uno dei composti più comuni della vita causa infiammazione allergica

Il dorso dello scarabeo e il carapace del granchio devono la loro durezza a un composto comune chiamato chitina che ora sembra scatenare l'infiammazione delle vie aeree e forse l'asma, hanno scoperto gli scienziati dell'UCSF. Insetti, muffe e vermi parassiti, tutte fonti comuni di allergie o infiammazioni, producono miliardi di tonnellate di chitina all'anno. 

Gli esseri umani e altri mammiferi sono privi di chitina, ma abbiamo enzimi specializzati per scomporla. Gli scienziati si sono chiesti perché. Hanno scoperto che la chitina scatena una risposta infiammatoria allergica nei polmoni dei topi, così come una maggiore produzione dell'enzima distruttore della chitina prodotto dalle cellule che rivestono le vie aeree polmonari. Questo e altri risultati supportano la loro ipotesi, ancora in fase di studio, che la chitina provoca infiammazione e allergia e che l'enzima distruttore della chitina nei polmoni potrebbe svolgere un ruolo importante nella regolazione della risposta dell'organismo. 

I risultati dei loro studi sull'infiammazione nei topi sono stati riportati il ​​22 aprile in una prima pubblicazione online della rivista Nature. La rivista pubblicherà anche la scoperta in una prossima edizione cartacea. 

"Ora che abbiamo dimostrato che la chitina può innescare questo tipo di infiammazione allergica nei topi, vogliamo determinare se la chitina naturalmente presente nell'ambiente possa contribuire a risposte allergiche o infiammatorie", ha affermato Richard Locksley, MD, autore senior del documento. 

Locksley è professore emerito di ricerca sull'asma presso il Marion and Herbert Sandler Distinguished Professor in Asthma Research e ricercatore presso l'Howard Hughes Medical Institute presso l'UCSF. È anche professore di medicina e di microbiologia e immunologia. Nelle persone, è noto che l'enzima anti-chitina ha diverse varianti dovute a piccole mutazioni nel gene. Locksley e i colleghi dell'UCSF stanno cercando di determinare se alcune delle varianti sono meno efficaci nel scomporre la chitina e se le persone con tali varianti sono più inclini all'asma perché sono meno in grado di controllare la loro esposizione alla chitina inalata. 

I ricercatori sapevano che la bocca e i gusci d'uovo dei vermi parassiti sono ricchi di chitina e che l'infezione da parte dei vermi innesca una risposta infiammatoria molto simile a quella che si verifica nell'asma e nelle malattie allergiche. Utilizzando un chip genetico contenente la maggior parte dei geni dei topi e impiegando anticorpi prodotti in laboratorio, gli scienziati hanno confermato una precedente scoperta secondo cui il gene e la proteina per l'enzima anti-chitina venivano attivati ​​in modo significativo nei topi durante l'infezione da parte dei vermi parassiti. 

"La chitinasi, l'enzima che scompone la chitina, si è davvero illuminata", ricorda Locksley. "È saltata fuori come uno dei geni più altamente attivati ​​in risposta ai parassiti". Poiché si sa che l'enzima scompone solo la chitina, che non è presente nei topi, gli scienziati hanno quindi esposto gli animali alla sola chitina, che ha indotto un'infiammazione dei tessuti simile a quella osservata nei topi dopo l'infezione da vermi e negli esseri umani con asma. 

La chitina provoca una risposta immunitaria 

Locksley pensa che la presenza di chitina in muffe, vermi e insetti, che possono tutti invadere gli esseri umani penetrando nella pelle o nelle mucose, potrebbe aver spinto i vertebrati a mantenere "molecole di riconoscimento della chitina", simili a quelle che si sono evolute nelle piante e negli animali primitivi per innescare il riconoscimento di batteri e funghi invasori. Egli ipotizza che le persone normalmente attacchino un sistema immunitario contro un allergene o un parassita in risposta alla chitina, tra gli altri segnali. Questo tipo di infiammazione è importante per respingere l'allergene o il parassita estraneo. A loro volta, le cellule infiammatorie stesse innescano le cellule nel tessuto invaso per aumentare la produzione dell'enzima che disabilita la chitina. 

Le due azioni insieme creano un sistema di feedback, promuovendo sia il riconoscimento degli organismi invasori ricchi di chitina, sia impedendo una risposta immunitaria fuori controllo alla chitina degradando il "segnale" quando si sono accumulate abbastanza cellule infiammatorie da indurre una maggiore produzione dell'enzima che degrada la chitina. Locksley fa notare che l'industria di lavorazione dei molluschi è stata colpita da "asma del granchio" tra i suoi dipendenti, un rischio industriale che ha attirato l'attenzione dei Centri per il controllo e la prevenzione delle malattie.

"L'esposizione alla chitina potrebbe essere particolarmente elevata tra i lavoratori dell'industria, che devono rimuovere e distruggere i gusci duri di chitina di granchi e altri crostacei", afferma. "È anche possibile che i lavoratori colpiti abbiano forme della proteina che degrada la chitina che funzionano meno bene rispetto alle altre varianti genetiche comuni. Queste sono aree che siamo interessati a seguire". 

Suggerisce che potrebbe valere la pena confermare i livelli di chitina negli impianti di lavorazione dei molluschi e, se elevati, considerare modi per ridurre l'esposizione alla chitina tra i lavoratori. Il suo laboratorio sta ora conducendo studi in collaborazione con Esteban Burchard, MD, professore associato di scienze biofarmaceutiche e medicina presso l'UCSF, per determinare se i pazienti con asma avranno maggiori probabilità di avere una versione meno attiva del gene per l'enzima anti-chitina. 

Asma e "ipotesi igienica" 

Negli ultimi 10 anni, l'"ipotesi igienica" è stata proposta ed esplorata per spiegare perché l'asma e altre allergie sono notevolmente aumentate in molte nazioni industrializzate, spiega Locksley. L'ipotesi sostiene che le società moderne abbiano ampiamente ripulito le condizioni di vita in modo che le persone siano esposte a molto meno sporco e a tutti i suoi costituenti organici. Allo stesso tempo, antibiotici e microbicidi hanno ridotto il numero di microbi nell'ambiente. È noto che i batteri degradano la chitina e Locksley suggerisce che la riduzione dei batteri potrebbe portare a un aumento della chitina nell'ambiente, in gran parte da muffe e insetti, forse spiegando i risultati di diversi studi secondo cui il rischio più elevato di asma infantile tende a essere associato alla minima esposizione ai batteri. Locksley è direttore del Sandler Asthma Basic Research Center, o SABRE Center, presso l'UCSF, un'organizzazione di ricerca di sette anni dedicata allo studio della patogenesi di base dell'asma con l'intenzione di scoprire nuove direzioni per la terapia nel controllo della malattia. Il SABRE Center è composto da un corpo docente di scienze di base, alcuni dei quali sono ancora in fase di reclutamento presso l'UCSF, un gruppo più ampio di scienziati interattivi provenienti sia da discipline cliniche che da scienze di base e strutture di base in genetica, genomica, imaging, fisiologia dei piccoli animali, citometria a flusso e tecniche per l'inattivazione genica che consentono agli scienziati di far progredire rapidamente le nuove scoperte. 

"L'asma è in aumento in tutte le società industrializzate", afferma, "non solo in alcune delle aree meno servite delle grandi città, ma anche nelle periferie. Si tratta di un enorme problema di salute che colpisce un numero enorme di bambini ovunque". Come molte malattie moderne, come diabete, malattie autoimmuni e obesità, le cause sono molteplici e riflettono le interazioni di molti geni diversi. Comprendere le esposizioni ambientali, come la chitina, che possono influenzare lo sviluppo dell'asma potrebbe portare a trattamenti o nuove pratiche di sanità pubblica per ridurre la malattia o la gravità dei suoi sintomi per molte persone. L'autore principale del documento è Tiffany A. Reese, una studentessa laureata presso Locksley nel programma di scienze biomediche presso UCSF. 

I coautori sono ricercatori post-dottorato attuali ed ex nel laboratorio Locksley, Hong-Erh Liang, PhD, e David Voehringer, PhD, entrambi in microbiologia e immunologia presso UCSF. Inoltre, Andrew M. Tager, MD, e Andrew Luster, MD, PhD, entrambi in reumatologia, allergologia e immunologia presso il Massachusetts General Hospital e la Harvard Medical School; e Nico Van Rooijen, uno scienziato in biologia cellulare molecolare presso la Vrije Universiteit nei Paesi Bassi. La ricerca è stata finanziata dall'Howard Hughes Medical Institute, sovvenzioni dal National Institute of Allergy and Infectious Diseases presso NIH e dal SABRE Center presso UCSF. 

La chitina induce l'accumulo nei tessuti di cellule immunitarie innate associate all'allergia 

Tiffany A. Reese, Hong-Erh Liang, Andrew M. Tager, Andrew D. Luster, Nico Van Rooijen, David Voehringer e Richard M. Locksley Nature, pubblicazione online anticipata 22 aprile 2007 

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Di Wallace Ravven

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