La segnalazione Redox è un giocatore chiave nella regolazione dei processi fisiologici. I concetti attuali in biologia redox e medicina del plasma sottolineano il significato della disregolazione redox nell’infiammazione e in diverse patologie tra cui il cancro. L’identificazione e la caratterizzazione di specifici interruttori tiolici proteici e vie di segnalazione regolate redox sono due delle sfide nei campi. Ad esempio, le cellule tumorali sono spesso localizzate in un ambiente ipossico, che porta a una segnalazione redox unica che influenza il metabolismo, la proliferazione, le metastasi e l’apoptosi, così come l’angiogenesi e la risposta immunitaria. Decifrare e comprendere la regolazione redox di particolari molecole e processi in un contesto fisiologico e patologico potrebbe consentire lo sviluppo di nuove vie terapeutiche. Queste strategie potrebbero comprendere lo sviluppo di piccole molecole che mirano specificamente agli interruttori tiolici e alle cascate di segnalazione redox disregolate, o alla generazione localizzata di specie reattive dell’ossigeno, ad esempio, da fonti di plasma fisico freddo. Questo numero speciale è dedicato agli ossidanti e alla segnalazione redox.
Uno dei documenti è un articolo di revisione intitolato “La regolazione redox dei processi infiammatori è controllata enzimaticamente.”I. Lorenzen et al. introdurre molecole attive redox. Riassumono funzioni distinte e implicazioni patologiche degli enzimi che regolano la loro produzione e decadimento, come nicotinamide adenina dinucleotide fosfato ossidasi (NOX), ossido nitrico sintasi (NOS), superossido dismutasi (SOD), e tioredossina (TRX) proteine della famiglia. Inoltre, gli autori descrivono gli interruttori regolatori del tiolo nel fattore nucleare kappa B (NFkB), a disintegrina e metalloproteinasi 17 (ADAM17) e nella proteina 1 della scatola di gruppo ad alta mobilità (HMGB1) nonché nelle vie correlate alla segnalazione infiammatoria comprese le cascate TLR.
Nell’articolo “Il lignano sintetico Secoisolariciresinol Diglucoside previene l’attivazione dell’infiammasoma NLRP3 indotta dall’amianto nei macrofagi murini”, R. A. Pietrofesa et al. analizzare il potenziale utilizzo di LGM2605 nella chemioprevenzione del mesotelioma indotto dall’amianto. LGM2605 precedentemente è stato indicato per indurre l’espressione genica del fattore nucleare (eritroide-derivato 2)-come 2 (Nrf2)-ha regolato gli antiossidanti e per ridurre i livelli cellulari delle specie reattive, indotte dall’amianto. Qui, gli autori mostrano che LGM2605 riduce significativamente l’espressione indotta dall’amianto del NLRP3 inflammasome, iNOS e NFkB, così come il rilascio di citochine proinfiammatorie, livelli di nitrati/nitriti e attivazione di NFkB.
Il lavoro intitolato “Cold Atmospheric Plasma Induces Apoptosis and Oxidative Stress Pathway Regulation in T-Lymphoblastoid Leukemia Cells” di E. Turrini et al. finalizzato ad analizzare meccanicamente l’impatto del plasma atmosferico freddo e l’induzione di specie reattive di ossigeno e azoto (ROS/RNS) sull’apoptosi, sul danno al DNA e sulla successiva sovraregolazione di enzimi legati al redox, come la superossido dismutasi, la catalasi e la glutatione reduttasi, collegando così le specie generate dal plasma di breve durata alle vie di segnalazione redox cellulari centrali.
Nell’articolo “Tossicità e immunogenicità nel melanoma murino a seguito di esposizione a ossidanti fisici derivati dal plasma”, S. Bekeschus et al. dimostrare gli effetti antitumorali del plasma fisico freddo sulle cellule di melanoma in vitro. In particolare, queste cellule sono soggette all’ossidazione mediata dal plasma, alla morte cellulare e alla ridotta motilità delle restanti cellule vitali. Questo è accompagnato da alterazioni nelle proprietà biomeccaniche, cioè una maggiore rigidità e regolazione differenziale delle proteine zonula occludens 1 (ZO1) nelle cellule di melanoma dopo il trattamento plasmatico. È importante sottolineare che il trattamento al plasma aumenta l’espressione delle principali molecole di classe I del complesso di istocompatibilità e della calreticulina, due proteine principali per il riconoscimento e la fagocitosi delle cellule che presentano l’antigene necessarie per montare una risposta immunitaria.
Nel documento “2-Deoxy-D-glucose Restore Glucocorticoid Sensitivity in Acute Lymphoblastic Leukemia via Modifying of N-linked Glycosylation in an Oxygen Tension-Independent Manner” di Z. Leni et al., viene descritto un modo possibile, come affrontare il problema della chemioresistenza nella leucemia infantile. Alimentando un analogo del glucosio a diverse linee cellulari di leucemia linfoblastica acuta, gli autori potrebbero mostrare l’uccisione efficiente delle cellule tumorali che è stata accompagnata dallo stress del reticolo endoplasmatico e dall’induzione delle risposte proteiche spiegate. Entrambi i processi sono critici nel provocare la morte cellulare immunogenica che è in linea di principio in grado di guidare l’infiammazione e le risposte immunitarie antitumorali.
Il lavoro di L. Hu et al. intitolato “I ruoli protettivi della mitofagia mediata dal ROS sulla morte cellulare indotta dalle radiazioni dei semi 125I nelle cellule HCT116” scopre un ruolo critico della fagocitosi dei mitocondri danneggiati nella morte cellulare indotta dall’irradiazione. Esponendo le cellule tumorali del colon umano all’irradiazione derivata dallo ioduro in vitro, hanno trovato una sovraregolazione di ROS intracellulari e bersagli (ad esempio, fattore α inducibile dall’ipossia, HIF1A; BCL2/adenovirus E1B 19 kDa proteina interagente proteina 3, BNIP3; NIP3-like protein X, NIX) coinvolti nell’induzione della mitofagia, proteggendo le cellule tumorali dalla morte cellulare. Gli autori hanno suggerito percorsi mitofagici per servire come possibili bersagli farmacologici in futuro.
Nell’articolo di revisione “Il profilo di espressione genica dello stress ossidativo correla con prognosi infausta del paziente oncologico: l’identificazione di percorsi cruciali potrebbe selezionare nuovi approcci terapeutici” di A. Leone et al., gli autori discutono il ruolo double-face delle specie reattive dell’ossigeno nell’iniziazione, nella progressione e nella prognosi del cancro. La loro analisi, che si estende su 6 tipi di tumore distinti, si basa sui profili dei geni dello stress ossidativo specifici del tipo di cancro e sui dati del database Cancer Genome Atlas. Tra i geni statisticamente significativi associati all’iniziazione e alla progressione del cancro, gli autori hanno trovato la scatola di Forkhead M1 (FoxM1) e la tioredossina reduttasi 1 (TrxR1) fondamentali per la regolazione dei livelli di stress ossidativo in tutti i tipi di tumore analizzati. Inoltre, A. Leone et al. discutere di come le reti di segnalazione identificate correlano alle firme delle cellule staminali del cancro e forniscono da quella conoscenza su cui i percorsi redox potrebbero essere prioritari per lo sviluppo di nuove terapie.
Ringraziamenti
La redazione ospite ringrazia tutti gli autori dei contributi e degli articoli di revisione presentati in questo numero speciale. Siamo molto grati ai numerosi recensori, che hanno donato il loro tempo, conoscenza ed esperienza ad ogni singolo articolo. Speriamo che ti piacerà questo numero speciale, dedicato all’eccitante campo della segnalazione redox con enfasi sul cancro, l’infiammazione e la medicina al plasma.
Sander Bekeschus
Lars Bräutigam
Kristian Wende
Eva-Maria Hanschmann