Nanoparticelle caricate con NAD(H) per una terapia efficiente della sepsi
La sepsi, caratterizzata da una risposta disregolata all'infezione, manca di un trattamento efficace. Il ruolo del NAD+ nell'infiammazione rimane poco chiaro. Le sfide legate al trasporto del NAD+ ne limitano l'impatto terapeutico. Nuove nanoparticelle caricate con NAD+ (NP) rilasciano direttamente NAD+ nelle cellule, rivelando i suoi potenti effetti immunomodulanti. Queste NP frenano l'infiammazione, prevengono il danno cellulare e sono promettenti nel trattamento della sepsi grave mantenendo l'equilibrio immunitario e vascolare.
1. NAD+ e NADH: attori vitali nel metabolismo energetico cellulare
NAD+ e NADH, due forme di nicotinamide adenina dinucleotide, svolgono un ruolo fondamentale nei processi energetici cellulari. Queste molecole agiscono come cofattori in varie reazioni metaboliche, facendo la spola tra elettroni e facilitando la conversione dell'energia. Nel contesto della glicolisi, la scomposizione del glucosio nel citoplasma, il NAD+ funge da coenzima, accettando elettroni e ioni idrogeno per formare NADH. Questo passaggio è fondamentale per generare energia sotto forma di ATP durante la produzione di piruvato.
Nelle fasi successive della respirazione cellulare, come il ciclo dell'acido citrico e la fosforilazione ossidativa nei mitocondri, il NADH partecipa alla transizione degli elettroni erranti nella catena di trasporto degli elettroni (ETC), dove l'energia viene sfruttata per sintetizzare l'ATP. Contemporaneamente, il NAD+ viene rigenerato per continuare il ciclo glicolitico, completando la cascata energetica.
Figura 1
La Figura 1 illustra queste vie metaboliche, mostrando le reazioni enzimatiche sequenziali che coinvolgono NAD+ e NADH. Descrivono le conversioni tra queste molecole, chiarendo il loro ruolo fondamentale nella produzione di energia e l'interazione all'interno del metabolismo cellulare.
2. Funzioni redox di NAD+ e NADH: orchestrazione delle reazioni di ossido-riduzione cellulare
Al di là del loro ruolo legato all'energia, NAD+ e NADH funzionano come coenzimi nelle reazioni redox, cruciali per mantenere l'omeostasi cellulare. In questi processi, il NAD+ agisce come agente ossidante, accettando che elettroni e ioni idrogeno si riducano a NADH. Al contrario, il NADH, trasportando elettroni ad alta energia, funge da agente riducente donando questi elettroni ad altre molecole, rigenerando NAD+.
Figura 2
Questa interconversione redox è strumentale in vari processi cellulari, tra cui la biosintesi di macromolecole come acidi grassi e nucleotidi (mostrata come Figura 2). Inoltre, facilita la disintossicazione delle specie reattive dell'ossigeno (ROS) che altrimenti possono causare danni cellulari. I ricercatori hanno scoperto che le reazioni redox che coinvolgono NAD+ e NADH illustrano il trasferimento di elettroni e il mantenimento dell'equilibrio redox cellulare.
3. Regolazione enzimatica e rapporto NAD+/NADH: impatto sulla funzione cellulare
Il rapporto tra NAD+ e NADH funge da indicatore critico che influenza le funzioni cellulari. Gli enzimi coinvolti nelle vie metaboliche sono spesso sensibili a questo rapporto, regolando di conseguenza la loro attività. Un rapporto NAD+/NADH più elevato indica in genere la capacità di una cellula di produrre energia e processi anabolici.
Ad esempio, un rapporto più elevato promuove l'attività degli enzimi coinvolti nella fosforilazione ossidativa, guidando la sintesi di ATP. Al contrario, un rapporto più basso spesso corrisponde a processi catabolici, come la glicolisi. Le rappresentazioni visive, come grafici o tabelle, che descrivono la relazione tra il rapporto NAD+/NADH e l'attività enzimatica offrono informazioni su come le funzioni cellulari sono modulate da questi coenzimi.
Riferimento:
Ye M., Zhao Y., et. nanoparticelle caricate con NAD(H) per un'efficace terapia della sepsi attraverso la modulazione dell'omeostasi immunitaria e vascolare,Natura, 2023.
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