Genetica di Popolazione

Paleontologia

martedì 16 giugno 2020

La "pioggia di plastica" si sta riversando nei parchi nazionali degli USA e nei Pirenei

La "pioggia di plastica" sta riversando nei parchi nazionali

Un temporale di passaggio al margine settentrionale del Grand Canyon National Park, Arizona. Pierre Leclerc Photography / Moment / Getty Images
La crisi della plastica ha inquinato gli oceani del mondo e creato montagne in discarica. Sono state identificate microplastiche che si diffondono nella brezza marina e piovono sulla cima dei Pirenei . Viaggiano sui venti e lentamente scendono dai cieli. Ora, un nuovo studio ha scoperto che alcune delle aree più incontaminate degli Stati Uniti stanno vedendo piovere 1.000 tonnellate o più di microplastiche ogni anno, secondo il New York Times .
Lo studio ha esaminato le microplastiche disperse nell'aria nei parchi nazionali nell'ovest americano. Ciò significa che le escursioni attraverso la terra incontaminata nel Bryce Canyon, nel Grand Canyon o nel Joshua Tree National Park non forniscono l'aria fresca e incontaminata che pensavamo facessero.
I ricercatori hanno scoperto che quasi un quarto proviene da città vicine, mentre il resto si sposta nell'aria da luoghi remoti. I risultati, i primi a discernere le origini geografiche delle materie plastiche, si aggiungono alla crescente evidenza che l'inquinamento da microplastica è un flagello mondiale, come riportato da Science .
"Abbiamo creato qualcosa che non scomparirà", afferma Janice Brahney, biogeochimica della Utah State University e autore principale del nuovo documento, secondo Science . "Ora circola in tutto il mondo."
Il nuovo studio è stato pubblicato giovedì sulla rivista Science e intitolato "Pioggia di plastica nelle aree protette degli Stati Uniti". I ricercatori hanno notato che le microplastiche si trovano in "quasi tutti gli ecosistemi del pianeta".
Per condurre lo studio, i ricercatori hanno raccolto campioni di acqua piovana e aria per 14 mesi per calcolare quante particelle di microplastica cadono in 11 aree protette a ovest ogni anno. Hanno trovato minuscole particelle di plastica nel 98 percento dei 339 campioni raccolti. Le microplastiche costituivano il 4 percento delle particelle di polvere testate, secondo il New York Times .
Le 1.000 tonnellate, o oltre 2,2 milioni di sterline, che cadono oltre 11 aree protette ogni anno sono pari a oltre 120 milioni di bottiglie d'acqua di plastica, secondo Wired .
"Lo abbiamo appena fatto per l'area delle aree protette in Occidente, che è solo il 6 percento dell'area totale degli Stati Uniti", ha detto Brahney, come riportato da Wired . "Il numero era così grande, è scioccante."
La plastica è intrappolata nei processi atmosferici fondamentali e cade in tutto il mondo, facendo piovere plastica la nuova pioggia acida, secondo Wired .
Le microplastiche sono minuscole particelle che misurano meno di 5 millimetri di lunghezza. La maggior parte delle microplastiche sono frammenti di pezzi di plastica più grandi. Poiché le materie plastiche non sono biodegradabili, quando finiscono in discariche o cumuli di immondizia, si dividono in microparticelle e si fanno strada attraverso l'atmosfera, il suolo e i sistemi idrici della terra, secondo The Guardian .
Considerando che hanno una vita così lunga dopo che la loro utilità è scaduta, molte microplastiche potrebbero viaggiare per lungo tempo attraverso i sistemi naturali.
"La plastica potrebbe essere depositata, riammessa nell'atmosfera, trasportata per un po 'di tempo, depositata e forse ripresa di nuovo", ha detto Brahney, come riportato da The Guardian . "E chissà quante volte e chissà fino a che punto hanno viaggiato?"
Gli scienziati devono ancora concludere in che modo tutta la plastica nell'atmosfera influisce sulle specie animali e vegetali, ma gli autori di questo nuovo studio sostengono che la comunità globale deve lavorare insieme per trovare una soluzione.
"Le conseguenze per gli ecosistemi non sono ancora ben comprese ma sono inevitabili nell'immediato futuro", hanno scritto i ricercatori nel loro studio , come riportato dalla CNN . "Se i potenziali pericoli posti dalle microplastiche ambientali devono essere mitigati, sia la portata della soluzione che il livello di cooperazione richiesto saranno chiamati a coinvolgere la comunità globale".

Fonte: 

    sabato 2 maggio 2020

    Sistematica, Tassonomia, Classificazione e Nomenclatura: definizioni

    by Nannai


    La Sistematica è la scienza che si occupa della diversità degli organismi e delle relazioni che esistono tra di loro, mette a fuoco e analizza le proprietà esclusive dei taxa e interpreta le cause biologiche che hanno determinato le differenze e le affinità tra i sistemi viventi.
    La  Tassonomia è una branca della sistematica che definisce i metodi per ottenere una classificazione che rifletta quanto più possibile l’ordine naturale.
    La Classificazione si può definire come l’ordinamento degli organismi in gruppi (Taxa) sulla base delle loro relazioni, nel rispetto di una certa teoria e, può venire considerata come il prodotto finale della tassonomia.
    La Nomenclatura stabilisce le regole con cui assegnare il nome a ciascuno dei gruppi tassonomici che sono stati riconosciuti.
    Lidentificazione (termine usato erroneamente nel linguaggio comune come sinonimo di classificazione), consiste invece nell'inserire un certo numero di individui, mediante un procedimento deduttivo, in classi già precostituite (classificazione).

    sabato 25 aprile 2020

    Mitocondri e Coronavirus - Tempesta di Citochine e il ruolo della Vitamina C (articolo scientifico) nel processo redox dei Mitocondri.

    Traduzione di Nannai



    Perché si dovrebbe assumere vitamina C, (acido ascorbico), per proteggersi dai virus infettivi come il nuovo coronavirus umano a Wuhan, in Cina [1]? La risposta sta nel modo in cui i coronavirus influenzano le funzioni mitocondriali e nel modo in cui la vitamina C, l'acido ascorbico (AA), protegge e migliora la rete di difesa completa dal supporto immunitario all'integrità bioenergetica mitocondriale. 
    Il ruolo dell'acido ascorbico nell'immunità
    L'acido ascorbico (AA) è stato a lungo riconosciuto come un antiossidante, con la capacità di migliorare l'immunità [2]. Una comprensione più recente ha dimostrato come l'Acido Ascorbico (AA, d'ora in poi) protegge dagli attacchi dei patogeni rafforzando le difese epiteliali, supportando al contempo il sistema immunitario innato e adattivo, difendendo il corpo dai microbi invasori [4].  
    È stato dimostrato che i leucociti, inclusi i neutrofili, accumulano grandi quantità di AA. L'aumento della supplementazione di acido ascorbico, ha portato a una migliore motilità dei neutrofili nei pazienti con infezioni ricorrenti [5]. L'accumulo di acido ascorbico nei neutrofili provoca una migliore chemiotassi, fagocitosi e uccisione microbica, riducendo al contempo la necrosi / NETosi e potenziali danni ai tessuti [4].
    Un numero crescente di prove emergenti indica la possibilità che l'AA possa influenzare positivamente lo sviluppo e la funzione dei linfociti stimolando la differenziazione e la proliferazione delle cellule B e T [6, 7,8]. Non sorprende che le infezioni possano ridurre significativamente i livelli di acido ascorbico [9]. Due studi controllati hanno riscontrato una risposta dose-dipendente significativa nell'inibizione dei sintomi del raffreddore quando l'acido ascorbico è stato integrato fino a 8 g/giorno [10]. 
    La capacità dell'acido ascorbico di influenzare il sistema immunitario è forse solo una parte della storia su come proteggerci da virus infettivi come il coronavirus. Per comprendere appieno il funzionamento di AA, dobbiamo prima renderci conto che l'AA non è solo un antiossidante, è una molecola REDOX, utilizzata dal nostro corpo per bilanciare gli scambi di elettroni nei processi biochimici vitali. Questa è in realtà la chiave per capire come funziona veramente l'AA all'interno del nostro corpo. 
    Perché l'equilibrio degli elettroni è importante nella patogenesi iniziata dai coronavirus? 
    Coronavirus, tempeste di citochine e apoptosi: una storia sulle membrane mitocondriali
    Il nuovo coronavirus del 2019 (2019-nCoV), identificato in pazienti con polmonite virale a fine dicembre 2019 a Wuhan, in Cina [17] è un betacoronavirus che porta l'88% di identità a due coronavirus simili alla sindrome respiratoria acuta grave da pipistrello, bat-SL-CoVZC45 e bat-SL-CoVZXC21, entrambi raccolti nel 2018 a Zhoushan, nella Cina orientale [11].  
    I coronavirus (CoV) sono virus ad RNA a singolo filamento avvolti, suddivisi in quattro sottotipi di Alphacoronavirus (αCoV), Betacoronavirus (βCoV), Deltacoronavirus (δCoV) e Gammacoronavirus (γCoV) [12]. I CoV alfa e beta provengono da pipistrelli e roditori, mentre i CoV delta e gamma provengono da specie avicole (uccelli). 
    I CoV sono diventati importanti agenti patogeni in quanto possono indurre una grave sindrome respiratoria acuta (SARS), come l'epidemia che ha infettato 8000 pazienti causando 800 decessi in Cina nel periodo 2002-2003. Il MERS-CoV che è responsabile di un'epidemia persistente nella penisola arabica dal 2012 [13] e il SARS-CoV sono entrambi originati da pipistrelli e hanno fatto il salto di specie in un altro ospite mammifero prima di attraversare le barriere delle specie per infettare l'uomo.
    Questa nuova varietà di Wuhan, in Cina, presenta solo il 79% di somiglianza con la SARS-CoV (2002-2003) e il 50% di somiglianza con la MERS-CoV (2012) [11]. Tuttavia, sia il SARS-CoV [14] che il 2019-nCoV sono in grado di legarsi al recettore dell'enzima 2 di conversione dell'angiotensina (ACE2) nell'uomo [15, 16]. 
    L'ingresso cellulare è un componente essenziale della trasmissione tra specie, in particolare per i β-CoV [40]. Il ruolo dei recettori ACE2 è significativo perché è il mezzo con cui i betacoronavirus (βCoV) come SARS-CoV e 2019-nCoV possono ottenere l'ingresso nelle cellule umane [18]. Sfortunatamente, il recettore ACE2 non è l'unica via attraverso cui i βCoV ottengono l'ingresso nelle cellule ospiti.
    Permeabilità alle proteine ​​envelope e alla membrana
    Il 2019-nCoV e altri coronavirus come SARS-CoV codificano proteine ​​note come proteine ​​dell'involucro (E) che possono modificare la permeabilità della membrana delle cellule ospiti al fine di ottenere l'ingresso nelle cellule ospiti, promuovendo la replicazione, il rilascio e la proliferazione. Queste proteine ​​sono in grado di formare canali ionici per indurre cambiamenti della permeabilità della membrana [19, 23]. 
    Nella SARS-CoV, la proteina E è stata traslocata sulla superficie cellulare ed è parzialmente associata a zattere lipidiche [20]. Questa proteina dell'involucro (E) svolge un ruolo diverso nella morfogenesi del coronavirus, a seconda del particolare genere del virus. Tuttavia, la presenza della proteina E ha dimostrato di attivare risposte infiammatorie patogene che possono causare la morte in modelli animali e umani [21, 22].
    La proteina E è ora ritenuta responsabile di una percentuale significativa della cascata di infiammazione causata da SARS-CoV [21]. Perché una proteina così piccola come la proteina E sarebbe in grado di migliorare notevolmente la replicazione del CoV e aumentarne la patogenicità e la virulenza?  
    Tempeste di citochine e apoptosi: la connessione dei mitocondri
    Una caratteristica clinica comune dei pazienti in condizioni critiche infetti da 2019-nCov è l'elevata concentrazione di citochine nel loro plasma. L'analisi ha mostrato che 2019-nCoV ha causato gruppi di polmonite fatale con presentazione clinica simile alla SARS-coV. I pazienti infetti avevano un'alta probabilità di sviluppare la sindrome da distress respiratorio acuto. Il 75% dei pazienti ha mostrato polmonite bilaterale (che colpisce entrambi i polmoni) [17]. 
    Durante le epidemie di SARS-CoV e MERS-CoV, un aumento della quantità di citochine proinfiammatorie nel siero di pazienti infetti è stato associato a infiammazione polmonare e danno polmonare esteso [24, 25, 38] IL1B, IL6, IL12, IL15, IL17, TNFαIFNγ, IP10 e MCP1 erano tra le citochine elevate riscontrate nei pazienti con CoV. In pazienti 2019-nCoV sono state identificate elevate quantità di citochine IL1B, IFNγ, IP10 e MCP1 che potrebbero aver portato ad un aumento delle risposte delle cellule T-helper-1 (Th1) attivate [26].  
    Simile al SARS-CoV, il valore assoluto dei linfociti nella maggior parte dei pazienti 2019-nCoV Si è ridotto notevolmente, suggerendo che il principale meccanismo d'azione del 2019-nCoV potrebbe essere diretto ai linfociti, in particolare ai linfociti T.  
    Mentre le particelle di virus si diffondono e infettano altre cellule, il corpo risponde con una risposta immunitaria a cascata come una tempesta di citochine che provoca cambiamenti nei globuli bianchi periferici e nelle cellule immunitarie inclusi i linfociti. Le tempeste di citochine forse sono il motivo per cui alcuni pazienti hanno progredito rapidamente con sindrome da distress respiratorio acuto e shock settico, seguito da insufficienza multipla degli organi e alla fine morte [17].
    2019-nCoV e la Tempesta di Citochine
    Il termine "Cytokine Storm", usato per la prima volta nel 1993 [26], descrive un fenomeno in cui la risposta infiammatoria del sistema immunitario imperversa senza controllo [39]. Il termine è successivamente associato a infezioni virali, tra cui linfoistiocitosi emofagocitica associata al virus Epstein-Barr, streptococco di gruppo A, virus dell'influenza e SARS-CoV
    Le citochine sono un gruppo di proteine ​​secrete dalle cellule per la segnalazione e la comunicazione nella regolazione dell'angiogenesi, delle risposte immunitarie e infiammatorie. Queste proteine ​​possono suscitare una vasta gamma di risposte diverse a seconda della citochina e della cellula bersaglio. 
    L'infiammazione nelle tempeste di citochine di solito inizia in un sito locale e viene successivamente diffusa in tutto il corpo attraverso la circolazione sistemica. Sintomi come arrossamento, gonfiore o edema, calore e dolore sono segni distintivi dell'infiammazione acuta in un sito locale. Queste risposte infiammatorie si verificano spesso a scapito delle funzioni degli organi locali. I processi di riparazione compensativa vengono generalmente avviati dopo l'inizio dell'infiammazione e nella maggior parte dei casi il processo di riparazione potrebbe ripristinare completamente la funzione dei tessuti e degli organi. Tuttavia, quando un'infiammazione grave danneggia le strutture dei tessuti locali, la guarigione potrebbe solo procedere con la fibrosi, che spesso provoca disfunzione d'organo persistente [28].
    Il SARS-CoV è un esempio primario di risposta alle tempeste di citochine che si traducono in gravi infezioni polmonari, che portano allo sviluppo della fibrosi polmonare. Le manifestazioni cliniche di 2019-nCoV sembrano implicare meccanismi simili, poiché i pazienti infetti hanno mostrato alti tassi di polmonite bilaterale [17].
    Nella maggior parte delle tempeste di citochine, le proteine ​​di citochine a risposta acuta come TNF, IL-1β, IL-8 e MCP-1 compaiono in pochi minuti o ore dopo l'infezione, seguite da un aumento più sostenuto di IL-6, mentre la citochina IL-10 appare in qualche modo più tardi, mentre il corpo tenta di controllare la risposta infiammatoria sistemica acuta, poiché IL-10 è un meccanismo di difesa antinfiammatoria [28]. In infezioni gravi come quelle iniziate dai coronavirus, le normali risposte immunitarie sono manipolate dal virus che può causare un sistema immunitario andato storto. 
    Quando il corpo inizia la produzione sistemica di IL-10 una volta iniziata una tempesta di citochine, subentra una fase nota come "immunoparalisi" in cui le funzioni dei neutrofili e dei monociti sono subregolate nel tentativo di controllare e regnare nelle risposte infiammatorie sistemiche alle infezioni locali [29, 30, 31]. Tuttavia, è possibile che i pazienti non possano riprendersi dall'immunoparalisi anche se sono sopravvissuti alla tempesta iniziale di citochine. Questi pazienti con immunosoppressione grave sarebbero sfidati con insorgenza di sepsi grave che porta alla fine alla morte [32]. 
    L'omeostasi immunitaria è quindi fondamentale durante la progressione delle tempeste di citochine. L'incapacità di eliminare tempestivamente le cellule apoptotiche [33] può essere una delle ragioni dell'aumento della virulenza dei coronavirus durante i temporali delle citochine. 
    Mitocondri, proteine ​​dell'involucro e apoptosi: una storia di depolarizzazione
    L'apoptosi è un'importante funzione biologica che coinvolge la morte cellulare allo scopo di regolare la proliferazione cellulare e la differenziazione nei tessuti cellulari, nonché la patogenesi di varie malattie [34]. Il percorso biochimico richiesto per la morte delle cellule apoptotiche è onnipresente praticamente in TUTTE le cellule di mammifero e può essere attivato da una varietà di segnali extra e intracellulari
    Allo stato attuale, è ampiamente riconosciuto che i mitocondri svolgono un ruolo critico nella regolazione dell'apoptosi [35]. Nelle prime fasi dell'apoptosi, nel citosol vengono rilasciate diverse proteine ​​pro-apoptotiche tra cui il citocromo c normalmente presente nello spazio intermembrana. Tuttavia, il passaggio chiave che avvia il processo apoptotico è la PERMEABILIZZAZIONE della membrana mitocondriale esterna [36]. Le proteine ​​del capside nei coronavirus inducono la permeabilizzazione della membrana [19, 23].

    La proteina 3b codificata dal SARS-CoV è stata identificata nei mitocondri. Si ritiene che la localizzazione della proteina nei mitocondri contribuisca alla patogenesi della SARS nell'uomo [37]. Mentre un'altra proteina codificata dal SARS-CoV del coronavirus nota come proteina 3a ha dimostrato di indurre una morte cellulare estesa mediante induzione di percorsi apoptotici mitocondriali in cui il citocromo c è stato rilasciato nel citosol [41]. Perché i coronavirus causerebbero la permeabilità della membrana in modo da iniettare proteine ​​nei mitocondri, causando apoptosi e morte cellulare?
    La dinamica mitocondriale è essenziale nell'immunità antivirale
    I virus, compresi i coronavirus, hanno la capacità di alterare le funzioni cellulari per aumentare la proliferazione. La capacità di eludere le risposte immunitarie è forse l'aspetto più importante della persistenza e della proliferazione virali. Recenti scoperte hanno dimostrato che i mitocondri sono il regolatore centrale del nostro sistema immunitario, controllando la segnalazione immunitaria innata e il destino cellulare delle cellule immunitarie [42]. 
    Le membrane mitocondriali esterne sono emerse come una piattaforma importante per importanti molecole di segnalazione e le dinamiche mitocondriali che coinvolgono fusione e fissione svolgono un ruolo fondamentale nell'attivazione delle cellule immunitarie [43]. L'immunità e i mitocondri sono ora accettati come strettamente interconnessi, poiché i mitocondri possono regolare l'attivazione, la differenziazione e la sopravvivenza delle cellule immunitarie [44]. 
    Durante le infezioni virali, la dinamica mitocondriale viene modificata mentre i virus manipolano la dinamica mitocondriale per influenzare la progressione dell'infezione. L'interruzione della dinamica mitocondriale causata da virus, compresi i coronavirus, può aumentare gravemente la patogenesi virale [45]. Questo è il motivo per cui le proteine ​​3a, 3b codificate con coronavirus SARS-CoV colpiscono i mitocondri per infliggere danni e lesioni, causando l'apoptosi al fine di deregolamentare il sistema immunitario ospite [37, 41].  
    Durante l'infezione, i mitocondri danneggiati sarebbero normalmente eliminati rapidamente attraverso processi combinati nella dinamica mitocondriale e nella mitofagia. La fissione è un processo che facilita la segregazione dei mitocondri danneggiati, che viene successivamente rimosso dalla mitofagia. I restanti mitocondri sani verrebbero fusi con la rete mitocondriale esistente attraverso i processi di fusione. In questo modo, i mitocondri possono mantenere la produzione di energia per sostenere l'omeostasi cellulare [46].  
    Tuttavia, se i mitocondri diventano altamente depolarizzati e quindi danneggiati in modo irreversibile, questi mitocondri saranno eliminati permanentemente senza possibilità di essere reincorporati attraverso eventi di fusione. Il potenziale della membrana mitocondriale (∆Ψm) diventa il fattore determinante per individuare quali mitocondri possono essere riparati e ripristinati e quali devono essere separati ed eliminati permanentemente [45]. 
    Permeabilizzazione e depolarizzazione di membrane
    L'inizio della depolarizzazione mitocondriale è sempre associato alla depolarizzazione del potenziale della membrana plasmatica. Gli studi hanno anche dimostrato che la permeabilizzazione della membrana mitocondriale esterna è necessaria per la depolarizzazione del potenziale di membrana durante l'apoptosi [47]. La permeabilizzazione della membrana mitocondriale e la perdita del potenziale transmembrana mitocondriale o la depolarizzazione ΔΨm sono spesso utilizzate come biomarcatori dell'apoptosi [53]
    Durante la depolarizzazione mitocondriale, il rilascio di grandi quantità di citocromo c rallenta il flusso di elettroni, interrompendo la produzione di ATP che alla fine porta alla formazione di un aumento dei radicali liberi che disturberanno l'omeostasi cellulare [47]. 
    Il potenziale di membrana mitocondriale (ΔΨm) è la principale fonte di energia chimica che è responsabile del ritorno del protone dallo spazio intermembrana attraverso la sintasi ATP nella matrice mitocondriale [48]. Il mantenimento di ΔΨm appropriato è fondamentale per la produzione di energia mitocondriale in quanto l'energia disponibile per la sintesi di ATP deriva direttamente dal potenziale di membrana mitocondriale (ΔΨm). La depolarizzazione si traduce in una riduzione dell'energia disponibile per la sintesi di ATP.
    Ora si comprende che i mitocondri contengono singole centrali interconnesse chiamate criste [49]. Il crista individuale è in grado di mantenere un diverso potenziale di membrana lungo la membrana mitocondriale interna. Durante eventi di depolarizzazione transitoria, alcune credenziali possono mantenere la polarità nonostante il crollo di ΔΨm nelle credenze adiacenti [50].  
    Ciò significa che durante la depolarizzazione, le creste che possono sostenere il potenziale di membrana possono essere salvate e fuse in mitocondri sani esistenti. Tuttavia, la fusione deve avvenire prima che la crisi perda permanentemente la polarità perché un potenziale di membrana ridotto può ridurre il livello della proteina di fusione OPA1, generando di conseguenza mitocondri non fusibili [51]. La localizzazione simultanea della fissione e Δψm ha rivelato che i mitocondri depolarizzati prodotti durante gli eventi di fissione hanno SEI volte meno probabilità di essere fusi entro i prossimi 10 minuti [52]. 
    Cosa può facilitare il salvataggio dei mitocondri depolarizzati?
    Acido ascorbico, mitocondri e depolarizzazione: il sistema Redox a membrana del plasma rivisitato
    Recenti scoperte hanno dimostrato che l'acido ascorbico ha la capacità di riportare i tassi di fusione mitocondriale alla normalità in un modello per il morbo di Parkinson [54]. Molti studi precedenti hanno già dimostrato che l'acido ascorbico, la vitamina C, può prevenire la perdita del potenziale della membrana mitocondriale. Quando le cellule sono state trattate con agenti disaccoppianti che possono inibire la fosforilazione ossidativa come CCCP (carbonil cianuro m-clorofenil idrazone), il potenziale di membrana è stato ridotto insieme all'induzione della permeabilizzazione della membrana, mentre le proteine ​​del citocromo c sono state rilasciate per iniziare l'apoptosi. L'aggiunta di acido ascorbico a queste cellule ha impedito la depolarizzazione e conseguenti eventi a cascata apoptotici [55]. 
    La capacità dell'acido ascorbico di prevenire la depolarizzazione nella membrana mitocondriale conferisce effetti anti-citotossici con conseguente diminuzione dose-dipendente dell'apoptosi nelle cellule durante esperimenti in vitro [56] Le radiazioni ionizzanti inducono la depolarizzazione della membrana mitocondriale nelle cellule e causano l'apoptosi [57]. Pretrattare le cellule con cellule protette dall'acido ascorbico contro l'apoptosi indotta da radiazioni ionizzanti [58]. 
    Depolarizzazione di coronavirus e membrane: la connessione dell'acido ascorbico
    È stato dimostrato che la proteina N della SARS-CoV causa l'apoptosi attraverso la via apoptotica mitocondriale sotto fame di siero. Zhang et al. nel 2009 hanno scoperto che la proteina N potrebbe causare una maggiore generazione di specie reattive dell'ossigeno, con conseguente perdita del potenziale di membrana, aumento della permeabilità della membrana, rilascio di citocromo C e infine morte cellulare dopo la sospensione del siero bovino per 24 ore [59]. Perché è importante il siero bovino? Il siero bovino contiene vari micronutrienti [60] ma soprattutto contiene acido ascorbico [61]. 
    Non vi è dubbio che i coronavirus come 2019-nCoV, SARS-CoV e MERS-CoV mirano ai mitocondri per indurre l'apoptosi al fine di interrompere il sistema immunitario ospite al fine di facilitare la proliferazione. La protezione della dinamica mitocondriale negli eventi di fusione e fissione consente ai mitocondri depolarizzati di riguadagnare il controllo funzionale.  In che modo l'acido ascorbico mantiene il potenziale di membrana per proteggere la dinamica mitocondriale? 
    CYB5R3 e VDAC1 - A Tale of Membrane Potential & Ascorbic Acid
    Esiste una rete estesa, dinamica e influente di enzimi della membrana plasmatica che regolano l'equilibrio redox nell'ambiente cellulare. Questi enzimi non sono stati classificati formalmente fino all'inizio degli anni 2000 perché erano principalmente ossidasi NADH o NADPH che erano state conosciute con vari altri nomi in base ai loro  accettori di elettroni fisiologici. La maggior parte di questi enzimi redox a membrana plasmatica finora identificati usano quasi esclusivamente l'acido ascorbico come loro accettatore e donatore di elettroni, a causa delle caratteristiche uniche dell'acido ascorbico [62] .
    L'enzima della membrana plasmatica del CYB5R è codificato da quattro geni CYB5R1, CYB5R2, CYB5R3 e CYB5R4. L'isoforma CYB5R3 ha un'espressione citoplasmatica onnipresente e la sua forma legata alla membrana è presente nei mitocondri, nel nucleo, nel reticolo endoplasmatico e nella membrana plasmatica [64] .
    L'enzima CYB5R3 (NADH legato alla membrana: citocromo b5 ossidoriduttasi 3) catalizza il rapido scambio di elettroni tra l'ascorbato e il suo metabolita di ossidazione con un solo elettrone, il radicale ascorbilico libero (AFR), noto anche come semideidroascorbato. L'enzima CYB5R3 utilizza elettroni di NADH per convertire AFR in ascorbato [64]. 
    CYB5R3 si trova sulla membrana mitocondriale esterna ed è funzionalmente collegato al VDAC1 (canale anionico 1 dipendente dalla tensione). VDAC1 è la proteina più abbondante trovata sulla membrana mitocondriale esterna (OMM) [64]. Il sistema Cyb5R3 / VDAC1 è responsabile della conversione di AFR in ascorbato. VDAC1 ha dimostrato di preservare l'integrità della membrana mitocondriale, mantenendo intatte le cellule se esposte a sostanze cancerogene che potrebbero indurre depolarizzazione e apoptosi [65, 66]. 
    I topi allevati senza CYB5R3 mostrano una perdita di biogenesi mitocondriale, accompagnata da una perdita del 30% di ATP totale, una perdita del 50% dell'attività del Complesso IV e una perdita del 25% della qualità della proteina del Complesso IV [67]. Perché il CYB5R3 è essenziale per mantenere il normale funzionamento dei mitocondri, inclusa l'attività dell'ETC mitocondriale, il consumo di ossigeno, la produzione di ATP e la resistenza allo stress ossidativo? CYB5R3 / VDAC1 è in realtà un ulteriore percorso di generazione di energia che utilizza ascorbato / AFR come donatori e accettatori di elettroni [68]. 
    Quando l'attività ossidativa della fosforilazione non è supportata dalle proteine ​​della catena respiratoria a causa del potenziale collasso della membrana (depolarizzazione), l'attività del sistema CYB5R3 / VDAC1 è in grado di generare un potenziale membrana elettrochimico catalizzato dai trasferimenti di elettroni [69, 70, 71]. CYB5R3 / VDAC1 trasferiscono elettroni dal NADH citosolico ai mitocondri, utilizzando il Complesso IV [69, 72]. Sorprendentemente, quando l'acido ascorbico, invece del NADH, viene fornito per i mitocondri intatti, è stata osservata la stessa induzione non enzimatica di questo percorso di produzione di energia alternativa, in cui vi era assorbimento di ossigeno, riduzione del citocromo c e ossidazione dell'ascorbato [69,72].  
    La rapida conversione di AFR in ascorbato usando NADH come donatore di elettroni ripristina il pool di ascorbato e mantiene un elevato rapporto NAD + / NADH nelle cellule [68]. Tuttavia, se manca il NADH, potrebbe essere necessario mantenere una fornitura costante di ascorbato fresco in modo che il CYB5R3 / VDAC1 possa utilizzare elettroni dall'ascorbato per generare potenziale di membrana per salvare i mitocondri depolarizzanti. 
    Durante le infezioni gravi, la capacità dei mitocondri di utilizzare il sistema di ossido-riduzione del plasma CYB5R3 / VDAC1 per generare un approvvigionamento transitorio di energia alternativa fornirebbe ai mitocondri l'opportunità di mantenere eventi di fusione e fissione per eliminare i mitocondri danneggiati. L'acido ascorbico fornisce elettroni a CYB5R3 / VDAC1 quando NADH è non sufficiente a causa della fosforilazione ossidativa interrotta. 
    L'importanza di una fornitura continua di acido ascorbico adeguato durante le tempeste di citochine indotte da infezioni da coronavirus non può essere sottovalutata. 

    Riferimenti Bibliografici
    [1] Romanzo Coronavirus 2019 Riepilogo della situazione, Wuhan, Cina | CDC https://www.cdc.gov/coronavirus/2019-ncov/summary.html
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    Fonte articolo