Un aminoacid comun, arginina, ar putea juca un rol crucial în ajutarea sistemului imunitar să identifice celulele canceroase „ascunse” și să lupte împotriva infecțiilor virale. Cercetările recente indică faptul că nivelurile scăzute de arginină ar putea permite celulelor canceroase și virusurilor să scape neobservate de sistemul imunitar, prin diminuarea producției unei proteine esențiale de semnalizare celulară. Studii efectuate pe șoareci au demonstrat că o dietă bogată în arginină a dus la apariția unui număr mai mic de tumori colonice și la infecții virale mai blânde, sugerând astfel un potențial terapeutic semnificativ al unui simplu supliment.
Arginina, un aminoacid prezent în alimentele bogate în proteine și produs în mod natural de organism, pare să dețină o importanță surprinzătoare în detectarea de către sistemul imunitar a cancerului și a infecțiilor virale. Acest aminoacid esențial susține numeroase funcții vitale, contribuind la construirea proteinelor care orchestrează o gamă largă de procese biologice. Pe lângă producția sa internă, arginina este asimilată și din diverse surse alimentare bogate în proteine.
Nivelurile anormal de scăzute de arginină au fost asociate cu diverse afecțiuni, inclusiv cancerul colorectal. Sohail Tavazoie, șeful Laboratorului de Biologie a Cancerului Sistemic Elizabeth și Vincent Meyer de la Universitatea Rockefeller, a dedicat ani de studiu acestei conexiuni. În 2023, echipa sa a raportat că privarea celulelor de cancer colorectal de arginină a determinat o acumulare mai mare de mutații. Cele mai recente cercetări ale sale subliniază cum deficiența de arginină poate slăbi sistemul imunitar.
În condiții de deficit de arginină, celulele întâmpină dificultăți în producerea proteinei MHC-1 (complexul major de histocompatibilitate de clasa I). Această proteină joacă rolul unui semnal de alarmă, alertând sistemul imunitar cu privire la amenințări precum celulele mutante și virușii invadatori.
**Arginina ar putea restabili un semnal imunitar cheie**
Cercetătorii au descoperit, de asemenea, că o cantitate moderată de arginină – echivalentă cu cea conținută în câteva pastile fără prescripție medicală – ar putea potențial restaura expresia genelor implicate în producția MHC-1. Rezultatele acestui studiu au fost publicate în revista Cell. „Lucrarea noastră relevă cum lipsa de arginină interferează cu sistemul imunitar și sugerează că creșterea aportului de arginină ar putea fi benefică”, afirmă Qiushuang Wu, autorul principal al studiului și postdoctorand în laboratorul lui Tavazoie. „Poate că aceasta înseamnă că ar putea fi utilizată în combinație cu alte terapii pentru a trata atât cancerul, cât și infecțiile virale.”
„Suplimentarea cu arginină ar putea fi testată rapid la pacienții care primesc imunoterapii sau administrată populațiilor cu risc ridicat expuse la patogeni virali”, sugerează Tavazoie. „Având în vedere că arginina este ieftină și ușor disponibilă, sperăm că studiile terapeutice și preventive ar putea fi demarate în curând.”
**Cum ghidază codoni producția de proteine**
Aminoacizii sunt, în general, descriși ca fiind „cărămizile” proteinelor. Producția lor este dirijată de codoni – grupuri de trei baze ADN care furnizează instrucțiuni celulare pentru sinteza aminoacizilor individuali. Șase codoni diferiți codifică arginina, subliniind importanța sa extinsă în producția proteică. Savanții știau deja că modificările disponibilității aminoacizilor pot influența metabolismul celular și semnalizarea. Mult mai puțin se înțelegea însă dacă aceste schimbări pot afecta direct expresia genică.
În noul studiu, Wu a examinat dacă fluctuațiile nivelului de arginină, cauzate de dietă sau de boală, ar putea altera expresia genică. Lucrarea a fost susținută parțial de Institutul Stavros Niarchos pentru Cercetarea Bolilor Infecțioase Globale de la Universitatea Rockefeller și de Weill Cancer East Hub.
Cercetătorii au studiat mai multe modele de boală, inclusiv cancerul colorectal, gripa și SARS-CoV-2. Fiecare dintre aceste afecțiuni a fost asociată anterior cu niveluri neobișnuite de diverși aminoacizi. „Unul dintre cele mai dramatice tipare care au apărut a fost că arginina a fost aminoacidul cel mai depletat în toate aceste boli”, a declarat Wu.
**Nivelurile scăzute de arginină perturbă recunoașterea imunitară**
Wu a folosit culturi celulare pentru a identifica genele și proteinele afectate de scăderea nivelului de arginină. Ea a constatat că 414 proteine erau prezente la niveluri neobișnuit de scăzute. Majoritatea erau produse de gene conectate la funcțiile moleculare cunoscute ale argininei. Un rezultat mai neașteptat a implicat trei gene HLA responsabile pentru producția proteinelor MHC-1. Aceste proteine apar la suprafața celulelor din întregul corp și afișează proteine străine sau anormale către celulele T, care apoi recrutează alte celule imunitare pentru a răspunde amenințării. Proteina MHC-1 conține numeroase situsuri unde arginina trebuie încorporată în timpul producției, astfel încât cercetătorii au suspectat că deficitul de arginină interferează cu procesul. Experimentele ulterioare au dezvăluit exact unde s-a blocat producția. Când celulele au fost private de arginină, ribozomii – mașinăriile celulare care asamblează proteinele – s-au blocat în încercarea de a produce MHC-1. Fără suficientă arginină, nu puteau completa proteina. În consecință, celulele au afișat mai puține semnale capabile să alerteze celulele T cu privire la proteinele asociate cancerului sau virale. Acest lucru a permis celulelor potențial periculoase să scape mai ușor de detectarea imunitară. „Aceste descoperiri sunt entuziasmante deoarece dezvăluie că aportul unui aminoacid specific poate regla direct expresia genică într-un organism prin creșterea producției unei proteine îmbogățite în acel aminoacid”, a declarat Tavazoie. „Credem că un astfel de reglaj translațional selectiv al expresiei genice prin manipularea dietetică se extinde probabil la multe alte proteine și aminoacizi.”
**Mai puține tumori colonice la șoareci**
Wu a testat ulterior modul în care diferite cantități de arginină din dietă afectează șoarecii. Animalele hrănite cu o dietă săracă în arginină au dezvoltat mai multe tumori canceroase la colon. Șoarecii care au primit mai multă arginină au dezvoltat mai puține tumori. Colaborând cu Heinz-Heinrich Hoffman, profesor asistent de cercetare în Laboratorul de Virologie și Boli Infecțioase Charles Rice, Wu a repetat studiile dietetice folosind modele de șoareci pentru gripă și SARS-CoV-2. Rezultatele au urmat un model similar și au produs o altă descoperire surprinzătoare. „Nu numai că șoarecii cu o dietă bogată în arginină au avut simptome mai blânde de la infecțiile virale, dar administrarea de arginină după infecția cu gripă a îmbunătățit rezultatele lor”, a remarcat Wu. „Acest lucru a fost foarte surprinzător. Din modelele noastre genetice, știam că manipularea nivelurilor de arginină a avut un efect puternic asupra expresiei genice, dar nu ne așteptam ca manipularea dietetică să fie la fel de impactantă.”
**Implicații posibile pentru îmbătrânire și boală**
Descoperirile sugerează că scăderea nivelului de arginină ar putea explica de ce nutriția deficitară și îmbătrânirea sunt asociate cu o vulnerabilitate mai mare la anumulite tipuri de cancer și infecții virale. Nivelurile de arginină scad în mod natural odată cu înaintarea în vârstă, slăbind potențial capacitatea sistemului imunitar de a recunoaște celulele anormale sau infectate. „Descoperirile lui Qiushuang iluminează modul în care dieta proastă și îmbătrânirea – perioade în care nivelurile de arginină scad în mod natural – ar putea crea furtuna perfectă pentru inițierea cancerului colorectal. În mod similar, pierderea de arginină legată de vârstă ar putea contribui parțial la mortalitatea mai mare cauzată de virusurile respiratorii”, afirmă Tavazoie. „Investigăm, de asemenea, dacă modificările dietetice ale altor aminoacizi au efecte benefice într-o varietate de contexte de boală. Fără îndoială, vor mai urma descoperiri.”