I ricercatori di Unimore, Andrea Cossarizza e Lara Gibellini, insieme a Rebecca Borella e Sara De Biasi, hanno identificato e descritto alcuni dei meccanismi molecolari con cui i granulociti neutrofili, le principali cellule dell’infiammazione acuta, vengono attivati in modo massivo e rilasciano molecole capaci di danneggiare le cellule e i tessuti dei pazienti con COVID-19.

Lo studio, pubblicato sull’European Journal of Immunology, a cui hanno partecipato anche i proff. Cristina Mussini, Massimo Girardis, Daniela Quaglino e Federica Boraldi, ha dimostrato che i granulociti neutrofili, circolanti nel sangue dei pazienti con COVID-19, rilasciano in modo massivo il contenuto dei loro granuli, tra cui gli enzimi mieloperossidasi ed elastasi, capaci di causare un forte stress ossidativo nelle cellule circostanti e di degradare l’elastina, una componente fondamentale della matrice extracellulare dei tessuti connettivi ed in particolar modo dei polmoni.

La degradazione della elastina e la sua sostituzione con materiale fibrotico causa un danno irreversibile con perdita della elasticità tessutale e della funzionalità respiratoria. Le cellule studiate sono anche capaci di produrre e rilasciare complessi macromolecolari formati da mieloperossidasi e DNA, che formano le cosiddette trappole extracellulari dei neutrofili (NET), fondamentali nel mantenere il processo di infiammazione acuta.

Quanto scoperto dai ricercatori modenesi avviene perché in un ambiente povero di ossigeno i mitocondri (gli organelli che sono le vere e proprie centrali energetiche di tutte le cellule) presenti nei neutrofili smettono di funzionare in modo adeguato, e di conseguenza le cellule che li contengono modificano radicalmente il loro metabolismo, accumulando glicogeno al loro interno. Questo è dovuto al fatto che in queste cellule viene stabilizzato un fattore di trascrizione fondamentale nella risposta all’ipossia, chiamato HIF-1 alfa, che a sua volta attiva la cascata di diversi enzimi chiave nei processi di produzione e successiva utilizzazione del glicogeno.

“In questo lavoro, che è iniziato oltre un anno fa – dice il prof. Andrea Cossarizza di Unimore – abbiamo chiarito uno dei possibili meccanismi molecolari e biochimici implicati nella patogenesi del COVID-19. Questo è stato possibile grazie all’uso di tecniche estremamente sofisticate presenti nei nostri laboratori, quali l’analisi della respirazione mitocondriale in cellule vive ed il loro consumo di ossigeno, la citometria policromatica e la microscopia elettronica, e grazie alla capacità dei miei collaboratori di analizzare i dati con potenti mezzi bioinformatici ed approcci innovativi. I nostri esperimenti sono stati possibili grazie alla generosità di aziende quali, in primo luogo, la Glem Gas, Gruppo BPER, SanFelice 1893 Banca Popolare, COFIM, Assicuratrice Milanese, quindi i club Rotary del Distretto 2072, Pierangelo Bertoli Fans club, e di decine e decine di persone che ci hanno elargito importanti donazioni, e che ringraziamo di cuore”.

“Aver identificato questo meccanismo ed il ruolo dei granulociti neutrofili – dice la dott.ssa Lara Gibellini di Unimore – non solo allarga lo spettro delle nostre conoscenze della patogenesi del COVID-19, ma potrebbe anche aprire la strada ad innovativi approcci terapeutici atti a modificare il metabolismo cellulare nelle fasi acute dell’infezione”.

 “Questo lavoro si aggiunge alla lunga serie di studi che ha portato il Dipartimento che ho il privilegio di dirigere ad essere uno dei principali punti di riferimento internazionali nella ricerca e nella lotta contro il COVID-19 – sottolinea il prof. Antonello Pietrangelo, Direttore del Dipartimento di Scienze Mediche e Chirurgiche Materno-Infantili e dell’Adulto di Unimore e Direttore del Dipartimento di Medicina Interna Generale, d’Urgenza e post Acuzie dell’AOU di Modena – Testimonia non solo la qualità degli studi clinici e traslazionali presso i Dipartimento Universitari Medici e nell’Ateneo, ma anche l’altissimo livello dell’assistenza garantita dall’AOU di Modena in cui noi clinici operiamo”.

Il lavoro (Rebecca Borella et al., “Metabolic reprograming shapes neutrophil functions in severe COVID-19) è già disponibile in rete presso il sito: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/eji.202149481.

Si allega comunicato stampa e immagine di: a sinistra un granulocita neutrofilo di un donatore sano, a destra un granulocita neutrofilo di un paziente con polmonite COVID-19