ABSTRACT
Title
Analisi del danno all’RNA per una completa definizione del profilo tossicologico di uno xenobiotico
Authors
M. Lenzi, C. Fimognari, G. Cantelli Forti, P.Hrelia
Alma Mater Studiorum Università di Bologna Dipartimento di Farmacologia
Alma Mater Studiorum Università di Bologna Dipartimento di Farmacologia
Abstract
Da un punto di vista tossicologico, il danno al DNA è ben caratterizzato ed è noto il suo ruolo in tutta una serie di patologie cronico-degenerative, quali il cancro e l’aterosclerosi. Poco invece si sa delle implicazioni patofisiologiche di un danno all’RNA, nonostante la sua capacità di influenzare la fisiologia cellulare.
Inoltre, l’RNA rispetto al DNA è dotato di caratteristiche che potrebbero renderlo ancora più suscettibile ad un danno. La maggior parte dell’RNA infatti è a singolo filamento, è ampiamente distribuito a livello citoplasmatico e, dato rilevante, mentre sono numerosi e ridondanti i meccanismi di riparazione del DNA, non sono al momento noti meccanismi avanzati di riparazione dell’RNA. Inoltre solo il 5% delle sequenze trascritte di DNA codificano per proteine, al contrario la maggior parte dell’RNA svolge un ruolo funzionale. E’ ormai evidente che anche l’RNA non codificante gioca un ruolo fondamentale nella espressione genica e sembra che la complessità di un organismo sia addirittura correlata con il numero di RNA non codificanti.
Ci siamo pertanto posti l’obbiettivo di valutare se l’RNA possa essere il bersaglio di xenobiotici a diverso meccanismo di azione.
Abbiamo quindi trattato le cellule Jurkat con 5 differenti agenti tossici: l’EMS alchilante, l’H2O2 ossidante,la doxorubicina dotata di meccanismo d’azione misto, quindi sia alchilante che ossidante, la spermina e lo SNAP, donatori di radicali liberi centrati sull’azoto. Abbiamo poi estratto l’RNA e analizzatone l’integrità.
I risultati ottenuti dimostrano che l’RNA è suscettibile all’attacco da parte di composti chimici e in particolare una marcata degradazione è stata registrata in seguito al trattamento con doxorubicina, H2O2 , spermina e SNAP, mentre l’RNA estratto dai campioni trattati con EMS risulta perfettamente integro se paragonato a quello di controllo.
A questo punto ci siamo chiesti se fosse possibile identificare dei composti in grado di contrastare questo tipo di danno.
Negli ultimi anni è sorto un crescente interesse nei confronti delle potenzialità chemiopreventive dell’estratto di melograno, intese come capacità di interferire con lo sviluppo tumorale e l’aterosclerosi, di contrastare fenomeni infiammatori e stress ossidativo, tutti fenomeni in cui è stato ipotizzato il coinvolgimento di un danno all’RNA. Ci siamo quindi chiesti se l’estratto di melograno potesse esercitare un’azione protettiva nei confronti dell’attività RNA-lesiva degli xenobiotici saggiati precedentemente.
Il modello di studio ha previsto due diversi approcci sperimentali: nel pre-trattamento, le cellule sono state trattate con l’estratto e poi con i diversi agenti tossici; nel co-trattamento, le cellule sono state trattate contemporaneamente con l’estratto e gli agenti tossici.
I risultati più interessanti sono stati ottenuti nei confronti del danno indotto dalla spermina, dove l’estratto di melograno esercita la sua azione protettiva in entrambi i protocolli di trattamento utilizzati.L’estratto non possiede alcuna attività protettiva nei confronti dell’altro donatore di RNS, lo SNAP, mentre esibisce azione protettiva, ma solo nel co-trattamento, contro gli effetti RNA-lesivi indotti da doxorubicina, e da H2O2.
Concludendo, l’RNA si è dimostrato un target sensibile di diversi xenobiotici e questo risultato potrebbe avere notevoli implicazioni in diversi processi biochimici. I risultati ottenuti suggerirebbero la necessità di inserire l’analisi del danno all’RNA per una completa definizione del profilo tossicologico di uno xenobiotico.
Inoltre, l’RNA rispetto al DNA è dotato di caratteristiche che potrebbero renderlo ancora più suscettibile ad un danno. La maggior parte dell’RNA infatti è a singolo filamento, è ampiamente distribuito a livello citoplasmatico e, dato rilevante, mentre sono numerosi e ridondanti i meccanismi di riparazione del DNA, non sono al momento noti meccanismi avanzati di riparazione dell’RNA. Inoltre solo il 5% delle sequenze trascritte di DNA codificano per proteine, al contrario la maggior parte dell’RNA svolge un ruolo funzionale. E’ ormai evidente che anche l’RNA non codificante gioca un ruolo fondamentale nella espressione genica e sembra che la complessità di un organismo sia addirittura correlata con il numero di RNA non codificanti.
Ci siamo pertanto posti l’obbiettivo di valutare se l’RNA possa essere il bersaglio di xenobiotici a diverso meccanismo di azione.
Abbiamo quindi trattato le cellule Jurkat con 5 differenti agenti tossici: l’EMS alchilante, l’H2O2 ossidante,la doxorubicina dotata di meccanismo d’azione misto, quindi sia alchilante che ossidante, la spermina e lo SNAP, donatori di radicali liberi centrati sull’azoto. Abbiamo poi estratto l’RNA e analizzatone l’integrità.
I risultati ottenuti dimostrano che l’RNA è suscettibile all’attacco da parte di composti chimici e in particolare una marcata degradazione è stata registrata in seguito al trattamento con doxorubicina, H2O2 , spermina e SNAP, mentre l’RNA estratto dai campioni trattati con EMS risulta perfettamente integro se paragonato a quello di controllo.
A questo punto ci siamo chiesti se fosse possibile identificare dei composti in grado di contrastare questo tipo di danno.
Negli ultimi anni è sorto un crescente interesse nei confronti delle potenzialità chemiopreventive dell’estratto di melograno, intese come capacità di interferire con lo sviluppo tumorale e l’aterosclerosi, di contrastare fenomeni infiammatori e stress ossidativo, tutti fenomeni in cui è stato ipotizzato il coinvolgimento di un danno all’RNA. Ci siamo quindi chiesti se l’estratto di melograno potesse esercitare un’azione protettiva nei confronti dell’attività RNA-lesiva degli xenobiotici saggiati precedentemente.
Il modello di studio ha previsto due diversi approcci sperimentali: nel pre-trattamento, le cellule sono state trattate con l’estratto e poi con i diversi agenti tossici; nel co-trattamento, le cellule sono state trattate contemporaneamente con l’estratto e gli agenti tossici.
I risultati più interessanti sono stati ottenuti nei confronti del danno indotto dalla spermina, dove l’estratto di melograno esercita la sua azione protettiva in entrambi i protocolli di trattamento utilizzati.L’estratto non possiede alcuna attività protettiva nei confronti dell’altro donatore di RNS, lo SNAP, mentre esibisce azione protettiva, ma solo nel co-trattamento, contro gli effetti RNA-lesivi indotti da doxorubicina, e da H2O2.
Concludendo, l’RNA si è dimostrato un target sensibile di diversi xenobiotici e questo risultato potrebbe avere notevoli implicazioni in diversi processi biochimici. I risultati ottenuti suggerirebbero la necessità di inserire l’analisi del danno all’RNA per una completa definizione del profilo tossicologico di uno xenobiotico.