La terapia del calore (termoterapia) può essere un trattamento promettente nella lotta contro il cancro, problemi autoimmuni e sforzi per evitare il rigetto d’organo nei pazienti trapiantati, secondo i ricercatori dell’Università del Kentucky. Il team di ricerca ha esposto le cellule del cancro del colon-retto e le cellule T-cellule immunitarie che combattono le malattie a temperature più basse (ipotermiche) e superiori (ipertermiche) rispetto alle normali temperature corporee. Hanno osservato gli effetti di questi cambiamenti di temperatura sulla produzione di energia cellulare (bioenergetica) in entrambi i tipi di cellule. L’uso della termoterapia per combattere la malattia ha una lunga storia che risale all’antico Egitto. Ma gran parte di ciò che è noto sulla terapia termica come trattamento per la malattia, è stato scoperto attraverso prove ed errori. Con le nuove tecnologie di misurazione bioenergetiche come l’analizzatore XF Seahorse, i ricercatori sono ora in grado di applicare metodi più dettagliati, in tempo reale e basati sull’ipotesi per studiare gli effetti della temperatura sulle malattie. Mihail Mitov, PhD, autore principale dell’abstract, spiega: “È evidente che l’alta temperatura è naturalmente coinvolta nella risposta immunitaria e, quando ci ammaliamo, sviluppiamo normalmente un certo livello di febbre, che è implicata nella normale risposta del corpo a Infezioni che attivano il sistema immunitario per attaccare o eliminare infezioni. Una teoria popolare nel campo della termoterapia è che l’ipertermia prolungata causa l’arresto del ciclo cellulare nelle cellule tumorali, il che spiega alcuni degli effetti bloccanti il cancro della termoterapia”.
Ma a quanto pare, ci sono anche cambiamenti nel metabolismo energetico delle cellule e forse altri processi ancora sconosciuti che influenzano i profili energetici delle cellule. Questi processi potrebbero essere sfruttati per lo sviluppo di nuovi trattamenti o approcci terapeutici con minori effetti collaterali rispetto alla chemioterapia. Il team ha precedentemente testato la tecnologia Seahorse XF per studiare la reazione delle cellule del cancro del colon-retto (CRC) all’ipertermia. In condizioni di ipotermia (32°C), i tassi di acidificazione extracellulare delle cellule CRC erano significativamente inferiori rispetto alle stesse velocità basali misurate a 37°C. Lo stress test mitocondriale per le cellule SW480 a 37°C vs 42°C ha dimostrato una maggiore perdita di protoni mentre tutti gli altri parametri cellulari sono rimasti invariati (risultati simili sono stati rilevati anche per le cellule derivate da pazienti; n° di pazienti = 93). La normale funzione delle cellule immunitarie, come le cellule T, dipende in gran parte da un processo di attivazione che comporta un aumento della glicolisi, la trasformazione del glucosio in piruvato. Si ritiene che tali interruttori nel metabolismo delle cellule T contribuiscano a rafforzare la capacità delle cellule di combattere infezioni e malattie. Le cellule tumorali sono anche note per essere più glicolitiche rispetto alle cellule normali.
Il presente studio indaga su come i cambiamenti di temperatura influenzano le caratteristiche bioenergetiche (funzione mitocondriale e glicolisi) di tre linee cellulari del cancro del colon-retto e cellule T umane primarie che utilizzano la tecnologia Seahorse XF96. I ricercatori hanno eseguito esperimenti sulle cellule a 32, 37 e 42 gradi Celsius e hanno scoperto che la temperatura modificava significativamente più componenti del processo glicolitico in tutti i tipi di cellule. Il team ha scoperto che l’ipertermia a breve termine (un’esposizione di 2,5 ore) aumenta la glicolisi delle cellule T, mettendole in uno stato attivo potenzialmente pronto a combattere il cancro o le infezioni. Tuttavia, se l’esposizione all’ipertermia è prolungata, i linfociti T diventano inattivi, il che potrebbe essere utile per le persone che hanno bisogno di una risposta immunitaria soppressa, come quelle con un trapianto di organi o malattie autoimmuni. Questi dati forniscono preziose informazioni sui cambiamenti metabolici e bioenergetici delle cellule tumorali del colon-retto e delle cellule T umane in condizioni di ipo- e ipertermia che potrebbero potenzialmente portare allo sviluppo di strategie meglio mirate e personalizzate per pazienti con cancro, disturbi metabolici, diabete o organi trapiantati. Il lavoro preliminare sarà presentato alla Fisiologia Bioenergetica della American Physiological Society: Mitocondri dalla conferenza Bench to Bedside a San Diego.
- a cura del Dr. Gianfrancesco Cormaci, PhD, specialista in Biochimica Clinica.
Pubblicazioni scientifiche
de Andrade Mello P et al. Oncotarget 2017 Jun 21;8(40):67254-67268.
Park EJ, Baik SH et al. Medicine (Baltimore) 2017 May; 96(21):e6632.
Aghayeva A, Benlice C et al. Tumori 2017 May 12; 103(3):307-313.