Da decenni è noto che le persone con diabete corrono un rischio notevolmente maggiore di sviluppare gravi malattie polmonari se vengono infettate da virus come l’influenza, nonché da batteri e funghi.
Una ricerca condotta presso il Weizmann Institute of Science ha rivelato come, nei diabetici, alti livelli di zucchero nel sangue interrompono la funzione dei sottoinsiemi di cellule chiave nei polmoni che regolano la risposta immunitaria. Identifica inoltre una potenziale strategia per invertire questa suscettibilità e salvare vite umane.
I risultati dello studio sono stati pubblicati su Nature.
Diabete: ecco cosa ha rivelato la nuova ricerca
Quando all’inizio del 2020 è scoppiata la pandemia di COVID-19, questo fenomeno misterioso ha assunto un’importanza ancora più pressante: è diventato chiaro che le persone con diabete corrono un rischio significativamente più elevato di contrarre una malattia polmonare grave, persino mortale, dopo aver sviluppato una forma grave di malattia. il virus, ma nessuno capiva il perché. Infatti, circa il 35% delle persone affette da COVID-19 morte durante la pandemia aveva il diabete.
Il team del Prof. Eran Elinav nel suo laboratorio a Weizmann, guidato dai Drs. Samuel Nobs, Aleksandra Kolodziejczyk e Suhaib K. Abdeen, hanno sottoposto diversi modelli murini di diabete di tipo 1 e 2 a una varietà di infezioni polmonari virali. Proprio come negli esseri umani diabetici, in tutti questi modelli i topi diabetici hanno sviluppato un’infezione polmonare grave e fatale in seguito all’esposizione ad agenti patogeni polmonari come l’influenza. La reazione immunitaria , che nei non diabetici elimina l’infezione e favorisce la guarigione dei tessuti, è stata gravemente compromessa nei topi diabetici, portando a infezioni incontrollate, danni ai polmoni e infine alla morte.
Successivamente, per decodificare le basi di questo aumento del rischio, il team ha eseguito una valutazione dell’espressione genetica a livello delle singole cellule, in più di 150.000 singole cellule polmonari di topi diabetici e non diabetici infetti. I ricercatori hanno inoltre eseguito una vasta gamma di esperimenti che coinvolgono meccanismi immunitari e metabolici, nonché una valutazione approfondita dell’espressione genica delle cellule immunitarie nei topi diabetici infetti.
Nei topi diabetici hanno identificato una disfunzione di alcune cellule dendritiche polmonari, le cellule immunitarie che orchestrano una risposta immunitaria mirata contro le infezioni patogene. “I livelli elevati di zucchero nel sangue interrompono gravemente alcuni sottoinsiemi di cellule dendritiche nel polmone, impedendo a questi guardiani di inviare i messaggi molecolari che attivano la risposta immunitaria di fondamentale importanza”, afferma Nobs, un ricercatore post-dottorato che è stato il primo autore dello studio. “Di conseguenza, l’infezione infuria, incontrollata.”
È importante sottolineare che gli scienziati hanno scoperto come livelli elevati di zucchero nei topi diabetici interrompono la normale funzione delle cellule dendritiche polmonari durante l’infezione. Il metabolismo alterato dello zucchero in queste cellule ha portato all’accumulo di sottoprodotti metabolici che hanno interrotto notevolmente la normale regolazione dell’espressione genetica, portando a una produzione aberrante di proteine immunitarie.
“Ciò potrebbe spiegare perché il funzionamento di queste cellule è disturbato nel diabete e perché il sistema immunitario non è in grado di generare un’efficace difesa anti-infezione”, afferma Kolodziejczyk, un ricercatore post-dottorato che ha co-diretto lo studio come primo coautore.
Gli scienziati hanno poi esplorato i modi per prevenire gli effetti dannosi di alti livelli di zucchero nelle cellule dendritiche polmonari, come mezzo per ridurre il rischio di infezione negli animali diabetici. Infatti, lo stretto controllo dei livelli di zucchero nel sangue mediante l’integrazione di insulina ha spinto le cellule dendritiche a riacquistare la capacità di generare una risposta immunitaria protettiva che potrebbe prevenire la cascata di eventi che portano a un’infezione polmonare virale grave e pericolosa per la vita.
In alternativa, la somministrazione di piccole molecole che invertono il deterioramento normativo indotto dallo zucchero, ha corretto la disfunzione delle cellule dendritiche e ha permesso loro di generare una risposta immunitaria protettiva nonostante la presenza di elevati livelli di zucchero.
“La correzione dei livelli di zucchero nel sangue o l’uso di farmaci per invertire il deterioramento della regolazione genetica indotta dall’alto livello di zucchero ha consentito al nostro team di riportare alla normalità la funzione delle cellule dendritiche “, afferma Abdeen, uno stagista senior che ha co-supervisionato lo studio. “Questo è stato molto entusiasmante perché significa che potrebbe essere possibile bloccare la suscettibilità indotta dal diabete alle infezioni virali polmonari e alle loro devastanti conseguenze”.
Con oltre 500 milioni di persone in tutto il mondo affette da diabete e con l’aumento previsto dell’incidenza del diabete nei prossimi decenni, la nuova ricerca ha implicazioni cliniche significative e promettenti.
“I nostri risultati forniscono, per la prima volta, una spiegazione del motivo per cui i diabetici sono più suscettibili alle infezioni respiratorie”, afferma Elinav. “Il controllo dei livelli di zucchero può consentire di ridurre questo rischio pronunciato associato al diabete.
“Nei pazienti diabetici i cui livelli di zucchero non sono facilmente normalizzati, i farmaci a piccole molecole possono correggere le alterazioni genetiche causate da alti livelli di zucchero, potenzialmente alleviando o addirittura prevenendo gravi infezioni polmonari . La somministrazione locale di tali trattamenti per inalazione può ridurre al minimo gli effetti avversi migliorandone l’efficacia, e merita futuri test clinici sull’uomo”.