Riepilogo Gli esosomi, mediatori chiave della comunicazione cellula-cellula, derivati dal diabete mellito di tipo 2 (T2DM) mostrano effetti dannosi . L’esercizio migliora la funzione endoteliale in parte attraverso la secrezione di esosomi nella circolazione. La superossido dismutasi extracellulare (SOD3) è un importante enzima antiossidante che secerne rame (Cu) che catalizza la dismutazione di O2− in H2O2 la cui attività richiede il trasportatore di Cu ATP7A. Tuttavia, il ruolo di SOD3 negli effetti angiogenici indotti dall’esercizio fisico degli esosomi plasmatici circolanti sulle cellule endoteliali (EC) nel T2DM rimane sconosciuto. Qui, abbiamo dimostrato che le proteine SOD3 e ATP7A erano presenti negli esosomi plasmatici dei topi, che aumentavano significativamente dopo due settimane di esercizio volontario sulla ruota. Una singola sessione di esercizio negli esseri umani ha mostrato anche un aumento significativo dell’espressione delle proteine SOD3 e ATP7A negli esosomi plasmatici. Gli esosomi plasmatici dei topi T2DM hanno ridotto significativamente le risposte angiogeniche nei modelli di guarigione delle ferite della pelle umana o di topo, che è stato associato a una diminuzione dell’espressione di ATP7A, ma non di SOD3, negli esosomi. L’allenamento fisico nei topi T2DM ha ripristinato gli effetti angiogenici degli esosomi T2DM nella CE aumentando l’ATP7A negli esosomi, cosa che non è stata osservata nei topi T2DM/SOD3 −/− sottoposti a esercizio. Inoltre, gli esosomi che sovraesprimono SOD3 hanno migliorato significativamente l’angiogenesi nella CE aumentando i livelli locali di H2O2 in modo dipendente dal dominio legante l’eparina, oltre a ripristinare la guarigione difettosa delle ferite e l’angiogenesi nei topi T2DM o SOD3-/. -. In conclusione, l’esercizio aumenta il potenziale angiogenico degli esosomi circolanti nel T2DM in modo SOD3-dipendente. La SOD3 esosomiale può fornire una terapia mimetica dell’esercizio che supporta la neovascolarizzazione e la riparazione delle ferite nelle malattie cardiometaboliche. |
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Un modo in cui l’esercizio fisico può contrastare i danni del diabete è consentendo l’attivazione di un sistema naturale necessario per far crescere nuovi vasi sanguigni quando quelli esistenti sono devastati da questa malattia, riferiscono gli scienziati.
L’angiogenesi è la capacità di formare nuovi vasi sanguigni, e il diabete non solo danneggia i vasi sanguigni esistenti, ma ostacola questa capacità innata di sviluppare nuovi vasi sanguigni di fronte a malattie e lesioni, affermano gli esperti del Centro di Biologia Vascolare della Facoltà. della Medicina della Georgia.
Le cellule endoteliali rivestono i nostri vasi sanguigni e sono essenziali per la crescita di nuovi vasi sanguigni. Ora, gli scienziati del MCG hanno la prima prova che, di fronte al diabete, anche una sessione di 45 minuti di esercizio a intensità moderata consente a più esosomi, pacchetti submicroscopici pieni di carico biologicamente attivo, di fornire più proteina, ATP7A, direttamente a quelli cellule. , che può dare il via all’angiogenesi, riportano sul FASEB Journal.
Come i servizi di consegna più sofisticati ed efficienti su cui tutti facciamo affidamento, in particolare durante la pandemia, ciò che trasportano gli esosomi dipende da dove provengono e dove vanno, afferma il dottor Tohru Fukai, biologo vascolare e cardiologo MCG .
Anche se lui e il biologo vascolare coautore del MCG, il dottor Masuko Ushio-Fukai, non sono ancora sicuri da dove provengano questi utili esosomi, è chiaro che un posto che raggiungono sono le cellule endoteliali, dice Fukai.
Sia in un modello animale di diabete di tipo 2 che in una manciata di persone sane sulla cinquantina, due settimane di corsa volontaria su una ruota per i topi e quella sessione di cardio per gli esseri umani hanno aumentato i livelli di ATP7A negli esosomi che si univano alle cellule endoteliali. .
A quel tempo, l’attività non aveva un impatto significativo sul peso dei topi, notano gli scienziati, ma aumentava un indicatore della funzione endoteliale e fattori come il fattore di crescita endoteliale vascolare, necessario per l’angiogenesi.
L’esercizio fisico ha anche aumentato la quantità del potente antiossidante naturale extracellulare superossido dismutasi , o SOD3, ma è il carico utile più pesante di ATP7A, noto anche per fornire il minerale essenziale rame alle cellule, che è la chiave per farne buon uso. del SOD3 presente, dice Ushio-Fukai.
SOD3, è un importante antiossidante naturale prodotto dalle cellule muscolari lisce vascolari nelle pareti dei vasi sanguigni, nonché dalle cellule muscolari scheletriche, che ci aiuta a mantenere livelli sani di specie reattive dell’ossigeno, o ROS. I ROS sono un sottoprodotto naturale del nostro utilizzo dell’ossigeno che è un importante segnale cellulare, che consente una varietà di funzioni. Ma nel diabete, alti livelli di zucchero nel sangue determinano alti livelli di ROS che, a loro volta, ostacolano importanti funzioni normali.
I Fukai hanno dimostrato che i livelli di ATP7A sono ridotti nel diabete.
Ora hanno anche alcune delle prime prove che gli esosomi circolanti nel plasma di modelli animali sedentari di diabete di tipo 2 alterano effettivamente l’angiogenesi quando placcati con cellule endoteliali umane, così come in un modello animale di guarigione delle ferite. ferite.
Gli scienziati suggeriscono che gli esosomi sintetici, già studiati come meccanismi di somministrazione dei farmaci, potrebbero un giorno funzionare come un “mimetico dell’esercizio” per migliorare la capacità dei pazienti di far crescere nuovi vasi sanguigni quando il diabete ha compromesso la loro capacità. innato
In effetti, hanno già generato esosomi in cui la SOD3 è sovraespressa e hanno riscontrato un miglioramento dell’angiogenesi e della guarigione in un modello murino di diabete.
Il modo in cui dovrebbe funzionare è che la SOD3 viene naturalmente silenziata nelle cellule endoteliali, quindi devono ottenerla da altre cellule, osserva Ushio-Fukai, da qui l’importanza del rilascio di esosomi. La SOD3 deve quindi legarsi alle cellule endoteliali nel suo sito naturale chiamato dominio di legame dell’eparina, e il trasportatore del rame ATP7A deve essere presente per consentire alla SOD3 di essere attiva lì, dice Fukai. Sia l’ATP7A che il sito di legame sono fondamentali, osserva Fukai. Ad esempio, quando hanno rimosso il sito di attacco delle cellule endoteliali, cosa che può accadere in natura, i benefici sono andati perduti.
Una volta sulla scena e attivo, SOD3 converte i ROS del superossido in perossido di idrogeno, o H2O2, un altro ROS di segnalazione che aiuta a mantenere la normale funzione delle cellule endoteliali. I Fukai hanno riferito che nelle cellule endoteliali umane la sovraespressione di SOD3 promuove l’angiogenesi aumentando l’H2O2.
Durante questo processo è presente anche una connessione con il rame, poiché le cellule endoteliali utilizzano regolarmente molto rame e l’ATP7A, noto per trasportare il minerale essenziale che consumiamo in alimenti come noci e cereali integrali, dipende dal rame stesso. .
L’esercizio fisico, come correre o camminare su un tapis roulant, provoca la contrazione dei muscoli, che a sua volta provoca il rilascio di esosomi nel sangue.
Quando Fukai era post-doc presso la Sezione di Cardiologia della Emory University, faceva parte del gruppo di ricerca che fu il primo a dimostrare che l’esercizio fisico aumenta l’attività della SOD3. I livelli di SOD3 diminuiscono con l’età e con alcuni stati patologici come il diabete e l’ipertensione.
Gli esosomi vengono studiati come biomarcatori per un’ampia gamma di malattie come il cancro e il diabete, nonché come strumenti precisi per la somministrazione di trattamenti. Ad esempio, gli esosomi prodotti da una cellula cancerosa ricresceranno diventando una cellula cancerosa.
Secondo i Centri per il controllo e la prevenzione delle malattie, circa 1 americano su 10 ha il diabete.
