Lo studio, pubblicato oggi sulla rivista Nature Communications, ha scoperto che il ferro promuove la crescita e la virulenza del parassita della malaria Plasmodium falciparum attraverso la modulazione di una proteina ospite chiamata eme ossigenasi-1 o HO-1.
Le diete ricche di ferro e l’integrazione di ferro per via endovenosa sono state associate ad un aumento dell’incidenza della malaria, della parassitemia e di malattie gravi in numerosi studi epidemiologici. Le donne incinte, con il loro aumentato fabbisogno di ferro, corrono un rischio maggiore di sviluppare anemia e malaria grave, il che sottolinea la necessità di comprendere la relazione tra stato del ferro, HO-1 e patogenesi della malaria.
"I parassiti della malaria utilizzano l'eme derivato dall'ospite dalla digestione dell'emoglobina per la loro crescita e sviluppo, e l'eme libero ha effetti deleteri sull'ospite", ha detto l'autrice corrispondente, la Dott.ssa Elizabeth Winzeler. “Il lavoro precedente del nostro laboratorio ha identificato HO-1 come una proteina ospite critica che degrada l’eme per ridurre gli effetti tossici dell’eme libero e prevenire la malaria grave nei topi. Nel presente studio, abbiamo cercato di determinare come lo stato del ferro potrebbe modulare questi processi. "
I ricercatori hanno scoperto che la disponibilità di ferro aumenta l’espressione di HO-1 nei macrofagi, che sono cellule che svolgono un ruolo importante nella risposta immunitaria alla malaria. L'espressione di HO-1 è stata potenziata dall'induzione ferro-dipendente del fattore di trascrizione Nrf2, che regola l'espressione di una varietà di geni coinvolti nella difesa cellulare contro lo stress ossidativo.
L’aumentata espressione di HO-1 ha portato ad un aumento della produzione di biliverdina, che è un prodotto della degradazione dell’eme. La biliverdina può essere convertita in bilirubina, che ha proprietà antiossidanti e antinfiammatorie.
I ricercatori hanno scoperto che il trattamento con bilirubina riduceva la crescita dei parassiti della malaria in vitro e in vivo. Inoltre, hanno scoperto che i topi con livelli più elevati di HO-1 e biliverdina erano più resistenti all’infezione da malaria.
Questi risultati suggeriscono che l’espressione di HO-1 indotta dal ferro e la produzione di biliverdina possono essere importanti meccanismi attraverso i quali il ferro promuove la crescita e la virulenza di P. falciparum e che HO-1 e biliverdina possono rappresentare nuovi bersagli terapeutici per il trattamento della malaria.
"Sono necessarie ulteriori indagini per determinare se l'induzione di HO-1 e la produzione di biliverdina potrebbero essere mirate terapeuticamente per trattare o prevenire la malaria, in particolare nei pazienti con sovraccarico di ferro o durante la gravidanza", ha detto Winzeler. “L’espressione di HO-1 e la produzione di biliverdina potrebbero anche servire come biomarcatori per monitorare la progressione della malattia della malaria e la risposta al trattamento”.
