Titolo

Espressione dell’eme-ossigenasi-1 in due linee cellulari polmonari umane con diverso profilo polimorfico per GSMT1 esposte a fumo di sigaretta

 

Autori

Caglieri A.1,2, Goldoni M. 1,2, Mozzoni P. 1,2, De Palma G.5, Galetti M.4, Alfieri R.4, Tagliaferri S.3, Costa LG.3, Petronini PG.4, Mutti A.2 1Centro Studi e Ricerche ISPESL, 2Dipartimento di Clinica Medica, Nefrologia e Scienze della Prevenzione, Laboratorio di Tossicologia Industriale Università degli Studi di Parma, Via Gramsci 14, 43100 Parma. 3 Dipartimento di Anatomia Umana, Farmacologia e Scienze Medico-Forensi, Università degli Studi di Parma, Via Volturno 39, 43100 Parma 4 Dipartimento di Medicina Sperimentale, Università degli Studi di Parma 5 Dipartimento di Medicina Sperimentale ed Applicata, Laboratorio di Tossicologia, Igiene e Prevenzione Occupazionale, Università degli Studi di Brescia.

 

Abstract

Background. Il fumo di sigaretta è una miscela complessa costituita da migliaia di composti chimici, alcuni dei quali sono noti per avere proprietà tossiche e/o cancerogene, tra cui metalli pesanti, idrocarburi policiclici aromatici, amine aromatiche e N-nitrosamine, in grado di determinare stress ossidativo ed infiammazione a livello dei tessuti polmonari. Tali composti sono considerati tra i principali fattori eziologici di varie malattie respiratorie, come la broncopneumopatia cronica ostruttiva (BPCO), l’enfisema polmonare ed il tumore al polmone. Scopo. Valutare il comportamento, dopo esposizione a fumo di sigaretta, di due linee cellulari polmonari umane caratterizzate da un diverso profilo polimorfico per il gene eme ossigenasi 1 (HO-1), enzima inducibile sintetizzato per contrastare l’azione dello stress ossidativo indotto dal fumo di sigaretta, ed il gene glutatione S-trasferasi M1 (GSTM1), enzima in grado di detossificare i composti chimici, o gli intermedi reattivi da essi derivati, presenti nel fumo di sigaretta. Metodi. Cellule epiteliali bronchiali immortalizzate (BEAS2B) e fibroblasti polmonari umani (HFL1) sono stati esposti a concentrazioni crescenti (1.25 – 10 %) di estratto di fumo di sigaretta (EFS) per 4 e 24 ore. La loro vitalità è stata determinata mediante saggio MTT. La diversa sensibilità a EFS è stata quindi valutata dopo pretrattamento cellulare con inibitori della sintesi del glutatione e con inibitori e/o attivatori specifici dell’HO-1, sia attraverso la quantificazione dell’espressione del gene HO-1 in Real Time PCR, sia attraverso la quantificazione dei livelli intracellulari di glutatione (GSH) e di perossidazione lipidica (TBARS). Risultati. Il test di citotossicità (MTT) ha evidenziato una diversa resistenza cellulare al trattamento con EFS. La linea epiteliale bronchiale BEAS2B, caratterizzata dalla presenza del gene GSTM1 e dal polimorfismo che rende l’enzima HO-1 meno inducibile, appariva molto più sensibile già dopo breve esposizione (4h) a EFS rispetto ai fibroblasti polmonari umani (HFL1). Tale risultato era supportato dall’evidenza di una minore induzione dell’espressione genica dell’enzima HO-1, già in fase precoce di esposizione a EFS (4h), e da un calo del GSH intracellulare. Dopo esposizione a 4h era possibile evidenziare anche un incremento della perossidazione lipidica nelle BEAS2B rispetto alle HFL1. Il pretrattamento delle cellule BEAS2B con un attivatore specifico dell’HO-1 (Emina) ha determinato un significativo recupero della vitalità cellulare, così come il pretrattamento con inibitori specifici, o della sintesi del glutatione (BSO), o dell’espressione dell’HO-1 (ZnPPIX) ha provocato, nelle HFL1, un drastico calo della vitalità. Conclusioni. Questo studio dimostra che l’espressione dell’HO-1 è determinante nel contrastare lo stress ossidativo intracellulare indotto dal fumo di sigaretta, anche dopo breve esposizione. La linea cellulare BEAS2B, caratterizzata dalla presenza del polimorfismo che rende l’enzima HO-1 meno inducibile, appare più sensibile all’esposizione a EFS, nonostante la presenza protettiva dell’enzima GSTM1. Al contrario, la linea cellulare HFL1, caratterizzata da un polimorfismo che rende l’enzima HO-1 facilmente inducibile, risulta essere molto più resistente all’azione del fumo di sigaretta. Questi risultati sono supportati dall’evidenza di una minore induzione dell’espressione genica dell’enzima HO-1 già in fase precoce di esposizione a EFS (4h), da un calo del GSH intracellulare, causato sia dal trattamento con EFS che dal suo utilizzo nell’attività come scavenger, e da un incremento del danno ossidativo a livello dei lipidi di membrana.