La proteomica nello studio dell’ipertensione arteriosa polmonare (PAH)

L’ipertensione arteriosa polmonare (PAH) è una malattia caratterizzata da un'alterata funzionalità delle cellule di rivestimento della parete vasale (cellule endoteliali) delle arterie polmonari. Nelle persone affette da PAH la produzione di ossido nitrico (NO), un importante vasodilatatore, è ridotta a causa dell'inattivazione in sede endoteliale dell'enzima NO sintasi.

Da segnalare, inoltre, come le cellule endoteliali isolate dalle arterie polmonari di pazienti affetti da PAH esibiscono un complesso perturbamento metabolico-funzionale caratterizzato da:

• disfunzione mitocondriale: i mitocondri sono strutture cellulari adibite alla produzione di energia nel nostro organismo;
• incremento della glicolisi: la glicolisi è un processo metabolico che consente di produrre energia a partire dal glucosio;
• resistenza all'apoptosi: l’apoptosi è una forma di morte cellulare programmata;
• modifiche della cinetica cellulare;
• alterata sensibilità a condizioni di ipossia ed aumento dello stress ossidativo: l’ipossia è una condizione patologica determinata dalla carenza di ossigeno, e lo stress ossidativo comporta l’accumulo di molecole ossidanti molto reattive, che possono danneggiare la cellula.

I recenti progressi nella proteomica e fosfoproteomica consentono, rispetto alle procedure di ricerca sin qui esperite, un diverso approccio nell'identificazione e quantificazione di diverse proteine e vie biochimiche che intervengono nella patogenesi della PAH. Le alterazioni nei proteomi del plasma, dei tessuti polmonari e delle cellule muscolari lisce dell'arteria polmonare di pazienti con PAH sono risultate, ad esempio, essere associate alla progressione della malattia e ad una diversa connotazione prognostica.

In un articolo del 2019, Xu e colleghi hanno ipotizzato che un’analisi integrata dei livelli di proteine e del loro stato di fosforilazione nelle cellule endoteliali potesse fornire elementi utili per una maggiore comprensione dei meccanismi molecolari patologici alla base della PAH.
Analisi bioinformatiche e di interazione proteina-proteina nell’interattoma umano, poi confermate tramite studi di proteomica e metabolomica più mirati, hanno consentito di caratterizzare in dettaglio gli aspetti biochimici alla base della ridotta produzione di ossido nitrico e confermare l'aumento dello stress ossidativo a livello cellulare. È stato possibile documentare, altresì, anomalie nel metabolismo del glucosio, nel consumo mitocondriale di ossigeno e nella produzione di specie reattive dell'ossigeno (radicali liberi) nella PAH.

In conclusione, questi risultati mettono in evidenza come l’ipertensione arteriosa polmonare (PAH) sia caratterizzata da complesse modificazioni biochimiche con un precipuo interessamento in sede mitocondriale.

Che cosa si intende per proteoma, metaboloma e interattoma?
Il termine “proteoma” generalmente indica l’insieme delle proteine prodotte da un tipo cellulare specifico, da un tessuto, un organo o un intero organismo.
Il termine “metaboloma” generalmente indica l’insieme di tutti i metaboliti, ossia di tutte le molecole che partecipano ai processi metabolici (più di frequente ci si riferisce ai prodotti finali di un processo biochimico), di un tipo cellulare specifico, di un tessuto, un organo o un intero organismo.

Il termine "interattoma" si riferisce all'insieme complessivo delle interazioni molecolari in una particolare cellula; in particolare, l'insieme delle interazioni molecolari che determinano il meccanismo di azione di una proteina.