Ricerche

La vitamina K è ben nota per la sua capacità di coagulare il sangue e di costruire le ossa, ma oggi un nuovo studio pubblicato su Nature parla di una sua nuova funzione.

Dei ricercatori hanno scoperto che la forma completamente ridotta di vitamina K è un antiossidante che inibisce in modo efficiente la morte cellulare ferroptotica. La ferroptosi è una forma naturale di morte cellulare in cui il ferro cellulare ha un ruolo importante, e che è caratterizzata dalla distruzione ossidativa delle membrane cellulari.

In più, il team ha identificato nell'FSP1 l'enzima insensibile al warfarin che riduce la vitamina K, la cui identità era stata postulata, rimanendo però sconosciuta, più di mezzo secolo fa. Negli ultimi anni, la ferroptosi è stata implicata come guida del  morbo di Alzheimer (MA) e di lesioni acute degli organi, tra molte altre malattie.

Pertanto, i risultati di questo studio delineano il concetto che il trattamento con vitamina K potrebbe essere una nuova potente strategia per migliorare le malattie correlate alla ferroptosi.

La vitamina K è un potente soppressore della ferroptosi

Poiché la prevenzione della ferroptosi è considerata un approccio altamente promettente per la terapia di molte malattie degenerative, si stanno studiando intensamente nuovi meccanismi e composti che la regolano.

Per identificare queste nuove molecole, un team di ricercatori guidati dai dott. Eikan Mishima e Marcus Conrad, entrambi dell'Institute of Metabolism and Cell Death di Helmholtz Monaco, insieme a collaboratori delle università di Tohoku (Giappone), di Ottawa (Canada) e Tecnica di Dresda (Germania), hanno studiato sistematicamente una serie di vitamine naturali, nonché i loro derivati.

"Sorprendentemente, abbiamo scoperto che la vitamina K, che include il fillochinone o fitomenadione (vitamina K1) e il menatetrenone-4 (vitamina K2), sono in grado di impedire in modo efficiente cellule e tessuti dal subire la ferroptosi", ha spiegato il dott. Eikan Mishima, primo autore dello studio.

Svelare la vitamina K, cercata da tempo, che riduce l'enzima FSP1

Nel 2019 un team di ricercatori che collaboravano con il dott. Marcus Conrad ha identificato un enzima come inibitore nuovo e forte della ferroptosi: la proteina-1 soppressore della ferroptosi (FSP1). All'epoca, il team aveva dimostrato che l'FSP1 riduceva il coenzima Q10 al suo idrochinone, sopprimendo la ferroptosi.

Il team di ricerca ora ha scoperto che la forma completamente ridotta di vitamina K (cioè la vitamina K idrochinone) è, come la forma ridotta del coenzima Q10, un forte antiossidante lipofilo e impedisce la ferroptosi intrappolando i radicali di ossigeno nei lipidi a doppio strato.

"Le forme ridotte di vitamina K e di coenzima Q10 non sono molto stabili, quindi la nostra scoperta che l'FSP1 può mantenerle nel loro stato attivo (ridotto) è la chiave per capire come agiscono per mantenere la vitalità cellulare", ha spiegato Derek Pratt, coautore e docente di ricerca in chimica dei radicali liberi all'Università di Ottawa (**).

Inoltre, i ricercatori hanno visto che l'FSP1 è l'enzima che riduce in modo efficiente la vitamina K in vitamina K idrochinone, guidando così un nuovo ciclo non canonico di vitamina K.

Visto che la vitamina K è coinvolta in modo cruciale nei processi di coagulazione del sangue, il team ha inoltre dimostrato che l'FSP1 è responsabile del percorso di riduzione della vitamina K insensibile contro il warfarin, uno degli anticoagulanti più prescritti.

Svolta nella comprensione del metabolismo della vitamina K

Svelando l'identità di questo enzima, hanno risolto l'ultimo rebus del metabolismo della vitamina K nella coagulazione del sangue e hanno chiarito il meccanismo molecolare del perché la vitamina K costituisce l'antidoto al sovradosaggio di warfarin.

“I nostri risultati collegano quindi i due mondi della ricerca sulla ferroptosi e della biologia della vitamina K. Serviranno da trampolino di lancio per lo sviluppo di nuove strategie terapeutiche per le malattie in cui è implicata la ferroptosi“, ha sottolineato il dott. Marcus Conrad.

Inoltre, poiché molto probabilmente la ferroptosi costituisce uno dei tipi di morte cellulare più antichi, i ricercatori ipotizzano che la vitamina K potrebbe essere uno dei tipi più antichi di antiossidanti presenti in natura.

"Pertanto, si può prevedere che vengano svelati nuovi aspetti del ruolo della vitamina K durante l'intera evoluzione della vita", ha spiegato il dott. Marcus Conrad.

(**) Il prof. Pratt ha fornito al team di ricerca gli strumenti e le competenze chimiche per mostrare come la vitamina K e FSP1 lavorano insieme per sopprimere l'ossidazione dei lipidi nella membrana. Utilizzando metodi sviluppati in precedenza nel laboratorio del prof. Pratt, il ricercatore post-dottorato dott. Zijun Wu, è riuscito a dimostrare che l'FSP1 può ridurre la vitamina K alla sua forma di idrochinone e che questa forma di vitamina K è un potente antiossidante che intrappola i radicali, impedendo l'ossidazione della membrana e la corrispondente morte cellulare ferroptotica.