La carenza di zinco, che colpisce circa il 20% della popolazione mondiale, compromette il buon funzionamento del sistema immunitario e riduce le difese contro le infezioni virali.
Lo zinco è un micronutriente essenziale per la salute, è legato come cofattore a numerose proteine ed è coinvolto in molte funzioni fisiologiche, tra cui il potenziamento del sistema immunitario. I livelli intracellulari di zinco sono controllati da processi dinamici che implicano il suo trasporto e immagazzinamento; tuttavia, i meccanismi di regolazione del metallo a livello sistemico sono ancora poco noti.
Un team internazionale, che riunisce ricercatori dell’Università di Bari Aldo Moro, del Centro studi avanzati di Città del Messico (Cinvestav), del Paul Scherrer Institute in Svizzera e della libera Università di Berlino, ha scoperto un importante legame tra lo stoccaggio dello zinco e il metabolismo del triptofano, un aminoacido essenziale, presente nelle proteine ed assunto attraverso la dieta.
Lo studio dal titolo “Tryptophan regulates Drosophila zinc stores”, pubblicato sulla prestigiosa rivista Proceedings of the National Academy of Sciences of the U.S.A.,1 descrive una nuova funzione ormonale per la chinurenina, un metabolita del triptofano che regola l’immagazzinamento dello zinco nell’organismo, con implicazioni per la nutrizione e l’immunità.
La ricerca suggerisce che la carenza di zinco, un problema di salute che colpisce circa il 20% della popolazione mondiale, potrebbe derivare da una dieta povera di triptofano e potrebbe spiegare perché i pazienti Covid-19 che sviluppano una forma grave della malattia presentino un’alta concentrazione di chinurenina e una bassa concentrazione di zinco nel sangue, ha commentato il prof. Fanis Missirlis del Dipartimento di Fisiologia, Biofisica e Neuroscienze di Cinvestav, coordinatore della ricerca.2
“La carenza di zinco sierico è stata associata a un’elevata mortalità da Covid-19 negli studi epidemiologici condotti in Giappone e in India”, ha spiegato il ricercatore.
Sebbene esistano programmi dell’Organizzazione Mondiale della Sanità per fornire un’integrazione di zinco alla popolazione, lo studio suggerisce che la carenza di zinco nell’organismo potrebbe non essere correlata esclusivamente alla mancanza di questo elemento nella dieta, poiché il modello animale ha mostrato che, nel caso carenza di triptofano, il metallo integrato non si accumula.
Il triptofano subisce dei processi degradativi che lo trasformano nei suoi metaboliti, come la chinurenina o la più nota serotonina. A sua volta, la chinurenina viene convertita in 3-idrossichinurenina e acido xanturenico, che, in presenza di ioni cloruro, legano lo zinco e lo sequestrano all’interno di granuli, ovvero organelli intracellulari simili ai lisosomi delimitati da membrane lipidiche.
L’analisi genetica è stata effettuata sul moscerino della frutta (Drosophila melanogaster), un modello animale che permette di studiare decine di mutazioni che interessano geni specifici, con l’obiettivo di identificare le proteine che facilitano la formazione dei granuli di zinco ed i trasportatori di membrana che confinano il metallo e i suoi leganti nel lume del granulo.
“I complessi di zinco con i metaboliti del triptofano sono stati sintetizzati in laboratorio, caratterizzati mediante risonanza magnetica nucleare ed analizzati al sincrotrone (con raggi X ad alta intensità) per rilevarne presenza all’interno dei granuli di zinco dell’insetto”, ha spiegato il prof. Fabio Arnesano del Dipartimento di Chimica dell’Università di Bari, che con la dott.ssa Alessandra Barbanente e il dottorando Daniele Vitone ha condotto la caratterizzazione chimica dettagliata dei complessi, in collaborazione con il gruppo della prof.ssa Liliana Quintanar del Dipartimento di Chimica di Cinvestav.
Non sempre lo stoccaggio di zinco nei granuli rappresenta un vantaggio, poiché il metallo deve anche essere mobilizzato. Un eccessivo accumulo intracellulare di zinco, come nel caso di infezioni, rende il metallo meno disponibile nel circolo sanguigno e può predisporre a condizioni patologiche.
Il prossimo obiettivo della ricerca sarà quello di dimostrare che i risultati ottenuti in Drosophila sono validi anche negli esseri umani.
(Immagine confocale dei granuli di zinco (in blu) all’interno dei tubuli Malpighiani di Drosophila e modelli strutturali dei complessi di zinco identificati).
