Come l'alcol danneggia le cellule staminali e aumenta il rischio di cancro

Come l'alcol danneggia le cellule staminali e aumenta il rischio di cancro
Photo credit: Max Pixel

Dopo le sigarette, l'alcol è forse il più comune cancerogeno a cui gli umani si espongono volontariamente. Tuttavia, come questa semplice sostanza promuova il cancro non è stata chiara. Ma il nostro ultimo studio, usando topi geneticamente modificati, fa luce sul possibile meccanismo.

La nostra precedente ricerca ha rivelato il meccanismo principale che ci protegge dal danno al DNA indotto dall'alcol. Il primo livello di questa protezione consiste in un enzima che converte l'acetaldeide - un sottoprodotto tossico creato nel corpo quando l'alcol viene metabolizzato - in una sostanza innocua.

Il secondo livello di protezione consiste in un sistema di riparazione che corregge il danno che l'acetaldeide causa al DNA. Ora abbiamo esteso questo lavoro per mostrare come l'alcol, e successivamente il suo sottoprodotto tossico, danneggia il DNA delle cellule che forniscono sangue - la cellula staminale del sangue.

I difetti ereditari del gene che compromettono questo meccanismo di protezione sono comuni negli esseri umani. A proposito di 500m persone nel Sud-Est asiatico non hanno il sistema biologico per trattare con acetaldeide (il primo livello di protezione). Le persone di questa regione ottengono spesso una carnagione arrossata dopo aver bevuto alcolici e spesso si sentono male. Sono anche a maggior rischio di cancro all'esofago.

Aumento di quattro volte del danno

Mostriamo che i topi geneticamente modificati per emulare questa perdita di protezione accumulano quattro volte più danni al DNA nelle loro cellule del sangue dopo l'esposizione a una singola dose di alcol, quindi sono altamente dipendenti dal sistema di riparazione del DNA per garantire che queste cellule non inducano accumulare danni irreversibili al DNA

Sebbene sia abbastanza raro, alcune persone non hanno il sistema di riparazione del DNA (protezione di livello 2) che annulla il danno. Soffrono di una malattia devastante chiamata Anemia di Fanconi che porta alla morte prematura a causa della perdita di produzione di sangue, cancro del sangue e altri tipi di cancro.

Usando topi privi di entrambi i meccanismi di protezione, mostriamo in modo conclusivo che l'esposizione all'alcol provoca danni ai cromosomi nelle cellule del sangue con conseguente riarrangiamento dei loro cromosomi - le strutture nel nucleo delle cellule in cui il DNA è confezionato. Usando la tecnologia di sequenziamento del DNA all'avanguardia, abbiamo decifrato i genomi delle rare cellule staminali che forniscono il sangue in questi topi e mostrano come sono alterati da questo danno.

Danni al genoma delle cellule staminali possono causare loro disfunzione. Tuttavia, poiché queste cellule vitali danno origine a un gran numero di cellule del sangue specializzate, il genoma alterato delle singole cellule staminali può essere trasmesso a molte cellule figlie. I genomi alterati alla fine portano a geni alterati, che, in alcuni casi, causano la cancerizzazione delle cellule.


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Nessuna certezza, ma preziose nuove intuizioni

Abbiamo studiato principalmente le cellule del sangue nei nostri topi, ma non possiamo affermare con certezza che l'alcol provoca tumori del sangue. Tuttavia, è noto che l'alcol influisce sulla produzione di sangue. I nostri risultati spiegano, in una certa misura, perché questo accade.

Il principale vantaggio di studiare il sangue è che è facile da esaminare sperimentalmente. Ciò è particolarmente vero per le cellule staminali del sangue, che possono essere quantificate e valutate dal punto di vista funzionale mediante una tecnica nota come trapianto di midollo osseo. Ciò comporta il trapianto di cellule staminali che si potrebbe desiderare di valutare in un topo che non ha più tali cellule. Col passare del tempo, le cellule staminali trapiantate iniziano a produrre nuovo sangue e l'efficacia di farlo è correlata all'idoneità della cellula staminale trapiantata. Quindi l'analisi delle cellule staminali del sangue fornisce una finestra su come l'alcol può danneggiare altre cellule staminali nel corpo, come quelle che producono l'intestino e il fegato.

The ConversationLa nostra nuova ricerca spiega come l'alcol danneggia il DNA nelle nostre cellule staminali vitali. Sebbene mostriamo che questo danno è limitato da un robusto meccanismo di protezione, la disfunzione ereditaria di questo meccanismo è comune negli esseri umani. Tuttavia, è anche importante sottolineare che, come tutti i meccanismi di protezione, non sono perfetti e possono essere sopraffatti. La maggior parte della vita sulla Terra, dai batteri ai mammiferi, possiede anche questo meccanismo protettivo, ma, a differenza degli umani, non hanno ancora sviluppato la capacità di produrre alcol su scala industriale per il consumo.

Circa l'autore

Ketan Patel, professore, Università di Cambridge. È un biologo molecolare presso la MRC LMB

Questo articolo è stato pubblicato in origine The Conversation. Leggi il articolo originale.

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