Effetto delle nanoparticelle di cerio sulla permeabilità dell'acqua mediata da acquaporine: un possibile mezzo per modulare lo stress ossidativo.

Le acquaporine (AQPs) sono una famiglia di canali che agisce come regolatore del flusso dell’acqua intracellulare e intercellulare. Il movimento dell’acqua attraverso la cellula è un processo fondamentale, infatti, il flusso dell’acqua non solo regola l’attività delle singole cellule, ma è anche responsabile di varie funzioni come il mantenimento del corretto bilancio idrico all’interno di un organismo. Ad oggi, sono note 13 isoforme di AQPs nell’uomo, localizzate in diversi tessuti e numerate da 0 a 12. Le AQPs si possono raggruppare in 3 categorie: 1. AQPs classiche o “ortodosse”: AQP0, AQP1, AQP2, AQP4, AQP5, AQP6 e AQP8; 2. Acquagliceroporine: AQP3, AQP7, AQP9 e AQP10, permeabili all’acqua e al glicerolo; 3. AQPs non ortodosse/super-AQPs: AQP11 e AQP12. Recentemente, alcune AQPs hanno evidenziato la capacità di poter trasportare il perossido di idrogeno (H2O2) e, quindi, denominate perossiporine (AQP3, AQP5, AQP8, AQP9 e AQP11). H2O2 è una delle più abbondanti e stabili specie reattive dell’ossigeno (ROS) negli organismi. I ROS vengono prodotti dalle cellule sia in condizioni fisiologiche che fisiopatologiche. Il mantenimento di un livello fisiologico di ossidanti è essenziale per regolare i processi vitali attraverso la via di segnale redox. Un loro squilibrio determina quello che prende il nome di stress ossidativo che determina l’insorgenza di un danno molecolare. Le AQPs giocano un ruolo rilevante nel regolare la permeabilità di H2O2 assicurandone l’eliminazione od impedendone l’entrata nelle cellule. Alcune sostanze sono in grado di inibire, ridurre o aumentare la permeabilità delle AQPs. Negli ultimi anni si è assistito a una crescita senza precedenti della ricerca e delle applicazioni nell'area delle nanoscienze e delle nanotecnologie. Le nanoparticelle di ossido di Cerio (CeO2) note anche con il nome di nanocerio, sono ottimi catalizzatori in grado di mimare l’attività delle ossidasi biologiche. La presenza di ossigeno sulla loro superficie consente alle nanoparticelle di essere usate come antiossidanti in grado di contrastare i danni ossidativi indotti dalle radiazioni o dai processi infiammatori. Le proprietà antiossidanti sono legate al pH ed alle dimensioni controllabili delle nanoparticelle. Scopo di questa tesi è stato quello di comprendere la risposta cellulare delle AQPs in combinazione con nanoparticelle di cerio e cerio non formulato sotto forma di nanoparticelle. Infatti, numerosi studi hanno evidenziato che le nanoparticelle possono avere un ruolo antiossidante all’interno della cellula. Questo potrebbe favorire la sopravvivenza cellulare migliorando i sintomi di svariate patologie legate all’accumulo di ROS. La ricerca è stata condotta utilizzando cellule HeLa in coltura e si è incentrata sullo studio: 1. dell’espressione proteica delle AQPs mediante immunoblotting; 2. della loro localizzazione cellulare mediante immunofluorescenza; 3. dell’effetto del trattamento con NP di cerio e con il Cerio sulla permeabilità dell’acqua e al glicerolo mediante Stopped-Flow Light Scattering (SFLS). Come dimostrato in precedenza, la permeabilità osmotica dell’acqua è anche un indice di quella di H2O2; 4. della colocalizzazione AQP e NP mediante immunofluorescenza; 5. dell’effetto del trattamento con NP di cerio sulla permeabilità all’acqua di cellule HeLa silenziate per AQP8 mediante specifici siRNA. L’obiettivo ultimo di questo progetto di ricerca è stato quello di ottenere risultati validi che potranno portare ad importanti risvolti in ambito clinico in termini di trattamenti terapeutici, soprattutto nel caso di malattie quali cancro e disturbi degenerativi in cui si producono elevate quantità di ROS.