Studio degli effetti di citochine a basso dosaggio (LOW DOSE) su cellule di origine animale (3T3-L1) ed umana (hASC)

Nella sindrome metabolica l’insulino-resistenza e l’obesità rappresentano i fattori chiave nello sviluppo di tale patologia, ma il principale player risulta un’infiammazione cronica di basso grado (Chronic Low Grade Inflammation) a carico del tessuto adiposo. Lo scopo di questo progetto di ricerca è quindi stato quello di testare citochine a basso dosaggio come possibile trattamento dell’infiammazione cronica. Le citochine utilizzate (GUNA®-Interleukin 4 (IL-4), GUNA®-Interleukin 10 (IL-10), GUNA®-Melatonin, GUNA®-Melatonin+GUNA®-IL-4.) sono state fornite dall’azienda GUNA S.p.a. Poiché l’infiammazione cronica a basso grado inizia in seguito ad un aumento eccessivo del tessuto adiposo, inizialmente si è valutato l’effetto su una linea di preadipociti murini (3T3-L1). Questa prima parte dello studio ha messo in evidenza come le citochine a basso dosaggio non modificano la vitalità cellulare, anche se agiscono sull’espressione e la localizzazione di vimentina e E-caderina. Inoltre IL-4 e IL-10 sembrano avere una parziale attività inibitoria, non significativa, sull’adipogenesi ad eccezione dell’espressione dell’adiponectina che appare significativamente aumentata. In ultimo i trattamenti con IL-4 e IL-10 hanno mostrato una diminuzione del contenuto di ROS e una ridotta attività antiinfiammatoria dovuta alla diminuzione di IL-6 secreto. Un’altra popolazione cellulare principale nel tessuto adiposo è rappresentata dalle ASC (Adipose Stem Cell). Per tale motivo si è proseguito valutando l’effetto che le citochine low-dose su questo citotipo, evidenziando che il trattamento con le citochine non risulta essere tossico, anche se sembrerebbe rallentare la crescita cellulare, e determina un’inibizione del processo adipogenico. Inoltre il trattamento con IL-10 sembra stimolare le ASC a produrre fattori che inducono una maggiore vasculogenesi e le induce a produrre fattori chemiotattici che determinano una maggiore capacità di rigenerazione tissutale da parte di MSC da derma. Infine, il trattamento con IL-4 e IL-10 stimola probabilmente una minore produzione di citochine pro-infiammatorie che inducono in maniera significativa una minore mobilità di cellule MSC.

Ions and Small Molecules as Modulators of F1FO-ATPase, Mitochondrial Bioenergetics and Cell Metabolism

The properties of the mitochondrial F1FO-ATPase activated by the natural cofactor Mg2+ or by Ca2+, were studied, mainly on heart mitochondria from swine, widely used in translational medicine. The Ca2+ driven conformational changes in the F1FO-ATPase form the mitochondrial permeability transition pore (mPTP), which triggers regulated cell death and is involved in severe pathologies. The Ca2+-activated F1FO-ATPase hydrolyzes ATP with kinetics slightly different from those of the Mg2+-ATPase. Known F1-ATPase inhibitors inhibit both the Ca2+-activated F1FO-ATPase and the mPTP formation strengthening the molecular link between them. The different Gd3+ effects on the Ca2+- and Mg2+-activated F1FO-ATPases confirm their difference as also phenylglyoxal which preferentially inhibits the Ca2+-activated F1FO-ATPase. The effects of phenylarsine and dibromobimane, which interact with differently distant Cys thiols, show that mPTP opening is ruled by nearby or distant dithiols. Bergamot polyphenols and melatonin inhibit the mPTP and ROS formation. H2S, a known cardiovascular protector, unaffects the F1FO-ATPase, but inhibits Ca2+ absorption and indirectly the mPTP, both in swine heart and mussel midgut gland mitochondria. New generation triazoles inhibit the Ca2+-activated F1FO-ATPase and the mPTP, but unaffect the Mg2+-activated F1FOATPase. In parallel, the energy metabolism was investigated in mammalian cells. In boar sperm ATP is mainly produced by mitochondrial oxidative phosphorylation (OXPHOS), even if it decreases over time because of less active mitochondria. Insufficient ATP may induce sperm dysfunction. Also, canine mesenchymal stem cells rely on OXPHOS; those from umbilical cord which produce more ATP than those from adipose tissue, seem preferable for transplant studies. The intestinal porcine enterocyte cell line IPEC-J2, used for human gut research, responds to different fetal bovine serum concentrations by remodeling OXPHOS without altering the bioenergetic parameters. The IPEC-J2 bioenergetics is modulated by Vitamin K vitamers. These data shoulder cell bioenergetics as precious tool for medical research.