L’Acqua in Corpo
Quando ha vinto il premio Nobel per la chimica, nel 2003, molti si sono chiesti che cosa avesse di tanto importante la scoperta di Peter Agre. E solo adesso, tre anni dopo, si inizia a comprendere la straordinaria rilevanza degli studi di questo scienziato americano di 57 anni premiato dagli accademici di Stoccolma per aver rivelato l'esistenza delle acquaporine.
Prima delle pubblicazioni di Agre infatti non era chiaro come l'acqua (NdR: che rappresenta circa il 80-60 per cento del nostro corpo e varia con l'età - maggiore percentuale alla nascita minore alla morte, ed il peso) si muove nei tessuti, come si accumula, come si disperde.
Dopo la sua scoperta, invece, lo si sa. E così si è potuta comprendere l'origine e l'evoluzione di molte malattie, in primis quelle del rene, che è l'organo chiave per la regolazione dei liquidi corporei. Non solo: oggi è proprio Agre a dirci che in una buona parte delle cosiddette "morti di caldo", che le autorità sanitarie contano in seguito alle ondate anomale di calore, sono coinvolte le acquaporine.
Dopo aver vinto il Nobel, Agre è diventato famoso e ha usato questa nuova notorietà per condurre battaglie di tipo sociale e politico: « Gli Stati Uniti non hanno avuto uno scienziato al Congresso dai tempi di Thomas Jefferson.
I parlamentari che prendono decisioni importantissime sulle cellule staminali o sull'effetto serra sono tutti avvocati o uomini di affari», dice. In attesa delle elezioni (ma Agre ha escluso di candidarsi personalmente al Senato), gira gli Usa come una trottola, ambasciatore itinerante per i diritti umani e a favore dell'accesso all'assistenza sanitaria.
Di origine scandinava, Agre è un personaggio anomalo tra i premi Nobel: maratoneta, fondista (ha persino fatto la terribile Vasaloppet, la gara di fondo di 90 chilometri che si svolge ogni anno in Svezia), calciatore dilettante. Non certo alunno modello: andava male in chimica e ammette di essere stato ammesso all'università grazie ai buoni uffici del padre, professore di chimica. Eppure quello che sappiamo oggi su come l'acqua circola nelle nostre cellule lo dobbiamo in gran parte a lui.
"L'espresso" lo ha intervistato.
Professore, che cosa sono le acquaporine ?
«Vede, gli esseri viventi (gli uomini, le piante, gli animali) sono fatti per la maggior parte d'acqua. Il movimento dell'acqua all'interno e all'esterno delle cellule viventi è orchestrato in modo molto sofisticato. Non è che ci facciamo caso più di tanto, ma l'acqua del nostro corpo è in movimento costante. Quando beviamo un bicchiere di limonata, per esempio, assorbiamo acqua attraverso gli intestini. Sudando espelliamo acqua e sali. Produciamo fluido spinale per nutrire e lubrificare il nostro cervello. Riempiamo le orbite craniali con umori acquei nei quali galleggiano i bulbi oculari mentre per pulirne la superficie produciamo lacrime. L'acqua nel nostro corpo è in moto perpetuo. Questo movimento è reso possibile dall'esistenza di un sistema specializzato, una specie di impianto idraulico localizzato all'interno delle cellule, sia di quelle animali che di quelle vegetali.
Il sistema in questione è costituito dalle acquaporine. Ma noi le abbiamo scoperte per puro caso...».
In che senso ?
«Questo è il bello della scienza. Gli scienziati formulano ipotesi a man bassa, ma dimostrarle è un'altra cosa. Qualche volta poi la natura ci mette lo zampino, e ci presenta risultati completamente inaspettati.
Io sono un ematologo, il laboratorio in cui lavoravo alla Johns Hopkins University stava studiando gli antigeni del sangue, i gruppi Rh che sono molto importanti dal punto di vista clinico. Bene: purificammo delle cellule, ma una sostanza sconosciuta contaminò i campioni. E così ci trovammo davanti a due proteine nello stesso campione di sangue: il fattore Rh, che volevamo studiare, e una proteina sconosciuta.
Che cosa ci facesse nel mio microscopio e quali fossero le sue proprietà era un mistero. Ricavammo la sequenza Dna dei suoi aminoacidi, e anche quella era misteriosa. La proteina era unica e inoltre sembrava simile a quelle che ci sono nelle radici delle piante». Cosa hanno in comune i globuli rossi e le cellule delle radici delle piante ?
«È quello che ci domandammo. John Parker, un caro collega che purtroppo non c'è più, propose ingegnosamente: "Sono entrambe permeabili all'acqua".
Fu John a suggerire che si potesse trattare delle aquaporine, il meccanismo che permette l'osmosi tra l'ambiente intra ed extra cellulare che qualcuno aveva ipotizzato. Ma, poiché nessuno era riuscito a dimostrarne l'esistenza, il mondo scientifico non le accettava. Così un piccolo laboratorio catturò una grande preda: un po' come quando una squadra di provincia batte una di serie A».
Come agiscono concretamente le acquaporine ?
«Faccio due esempi. Se bevo un paio di birre so che entro 20 minuti dovrò andare a urinare. Questo accade perché nel sistema vasocircolatorio è presente una grande quantità di acqua in eccesso e l'organismo cerca di eliminarla. Se invece gioco per una ventina di minuti a tennis al sole le mie urine, a causa del sudore, saranno molto concentrate, e per difendermi da danni irreversibili dovrò bere, idratarmi. Le acquaporine sono responsabili della diluizione o della concentrazione del volume dell'acqua nel nostro corpo».
In che modo ?
«Sono dei canali che permettono il movimento dell'acqua attraverso una membrana della cellula. Quando c'è una concentrazione maggiore d'acqua all'interno della cellula le acquaporine la muovono verso l'esterno quando invece si tratta del contrario l'acqua si muove verso l'interno».
Che cosa rende questa scoperta meritevole del premio Nobel ?
«Le acquaporine permettono il passaggio dell'acqua. Sono piccoli sistemi di pulizia: lo scambio dell'acqua è fondamentale per le cellule. Un suo cattivo funzionamento è all'origine di molte malattie. L'acquaporina 1 è importante nella concentrazione renale e nei movimenti dell'acqua a livello dei capillari, ed è anche un antigene del sangue, la scoprimmo nei globuli rossi e gioca un grande ruolo nei problemi delle trasfusioni sanguigne. Inoltre siccome la si trova nella parte prossimale dei reni quando subisce mutazioni compromette la capacità del rene di concentrare l'urina, e così una insufficienza di fluidi può essere fatale.
L'acquaporina 2 è responsabile del diabete nefrogenico insipido. Coloro che ne soffrono devono bere ogni giorno una grande quantità d'acqua perché non riescono a riassorbirla. Alcuni malati finiscono col dover bere oltre 20 litri al giorno. La corretta funzione delle acquaporine diventa più importante man mano che diventiamo vecchi».
Le acquaporine hanno a che fare con l'invecchiamento ?
«Da vecchi non riusciamo più a muovere tanto ossigeno come facevamo quando eravamo giovani, e il nostro cuore non batte con la stessa velocità e precisione. In queste estati molto calde, che abbiamo registrato da un po' di anni a questa parte, si verificano morti improvvise di persone non più giovani. E le autorità sanitarie calcolano che parte di esse possono essere addebitate alle temperature perché, a parte l'età, si tratta di persone che godevano di salute ottima. Io sono convinto che le acquaporine sono all'origine di molti di quei decessi.
Quando invecchiamo non soffriamo la sete, né evacuiamo le urine o sudiamo alla stessa maniera di quando eravamo giovani; e questo può determinare squilibri chimico-fisici di grande rilevanza. Pare proprio che le acquaporine diventano più importanti in situazioni di stress».
È possibile pensare a delle terapie basate sulla sua scoperta ?
«Alcune terapie agiscono già sulle acquaporine, ma nessuno lo aveva ancora capito. Per esempio, nel caso delle nascite premature: i polmoni dei neonati non sono maturi e per proteggerli dai danni si somministrano dosi massicce di glucocortisone.
Gli steroidi esercitano varie azioni sui polmoni del bambino, una delle più importanti è quella di incrementare l'espressione delle acquaporine così che i fluidi che si accumulano nei polmoni del neonato possono essere evacuati con maggiore rapidità. Lo stesso accade quando ci troviamo ad aver a che fare con la congestione cardiaca: i diuretici forzano le acquaporine a liberarsi di ingenti quantità d'acqua perché sebbene i problemi abbiano a che fare col cuore, quello che uccide il paziente è il liquido che si accumula nei polmoni».
Così una scoperta apparentemente teorica ha grandi risvolti sanitari ?
«Già. I maggiori miglioramenti nella qualità della nostra vita non sono dovuti ai politici, alla Chiesa o agli operatori di Borsa. Ma emergono da ricerche scientifiche. È il nostro lavoro».
By Paolo Pontoniere
Quando l'infezione è in agguato
Le malattie del rene sono in aumento, complice l'invecchiamento della popolazione e la crescita di patologie come il diabete e l'ipertensione che possono danneggiare questa struttura anatomica fondamentale per ripulire il sangue. Ogni giorno infatti i reni filtrano il sangue ed eliminano, attraverso l'urina, le sostanze di scarto prodotte dal metabolismo dell'organismo. A parte le infezioni, che possono iniziare all'interno dei reni oppure propagarsi da altri organi vicini come la vescica o la prostata nel maschio, le malformazioni come il rene policistico o altre condizioni legate all'infiammazione o al malfunzionamento del sistema immunitario, ecco, in sintesi, i principali problemi renali.
I sintomi di questa patologia sono estremamente difficili da interpretare e spesso vengono sottovalutati: il paziente può avere gonfiore agli arti e al volto, ipertensione, tendenza a urinare spesso, soprattutto di notte, una spiccata debolezza con stanchezza immotivata. Un semplice controllo degli esami del sangue che indicano la funzionalità renale consente di identificare io stato di sofferenza dell'organo, e permette di iniziare il trattamento. In genere, oltre ai tarmaci che possono essere consigliati caso per caso per proteggere il rene e controllare la pressione alta, viene indicata una particolare dieta a ridotto contenuto proteico.
In ultima istanza si può arrivare alla dialisi, ovvero a una pulizia esterna dei prodotti tossici accumulati nel sangue. Il trapianto rappresenta l'ultima, definitiva opzione per assicurare il ritorno ad un efficiente funzione renale.
Calcolosi
La calcolosi renale presenta un rilevante impatto economico, sanitario e sociale. Si ipotizza infatti che una persona su dieci abbia almeno un episodio di calcolosi nel corso della vita, e che circa trenta persone ogni mille vengano ricoverate in ospedale ogni anno in seguito alla presenza reale o presunta delle pietre. La formazione dei calcoli appare legata a uno squilibrio tra sostanze che facilitano la loro produzione e altri composti che ne impediscono la crescita, e sicuramente esiste una predisposizione genetica a svilupparli. Favoriscono l'insorgenza della calcolosi le infezioni ripetute dell'apparato urinario, una dieta eccessivamente ricca di sostanze che favoriscono la formazione di calcoli, l'abuso di alcuni tarmaci e il ristagno di urina. I sintomi possono essere diversi: si va dalla classica colica, con tortissimi dolori nel lato del corpo interessato che si diffondono alla schiena, presenza di sangue nelle urine o segni di infezione, come la febbre. In alcuni casi il calcolo non provoca alcun disturbo.
Il trattamento prevede la distruzione del calcolo con uno strumento che agisce sulla concrezione dall'esterno e ha quasi completamente sostituito il classico intervento chirurgico.
La prevenzione di nuovi episodi si basa sull'assunzione di elevate quantità di acqua (NdR: a pH basico) e su principi dietetici indicati caso per caso.
In Italia colpisce ogni anno circa 4 mila persone, e si manifesta soprattutto in età avanzata. Tende a svilupparsi lentamente e a volte non da segni della sua presenza. Solo in una ridotta percentuale di casi possono essere presenti dolore, presenza di sangue nelle urine e altri disturbi. La diagnosi precoce è fondamentale e può essere effettuata con una semplice ecografia. Il trattamento va ovviamente deciso caso per caso. In alcune forme molto piccole e ben delimitate si può eliminare esclusivamente la lesione, risparmiando le parti del rene ancora integre, ma in molti casi si rende necessaria l'asportazione dell'organo.
Questi interventi possono anche essere eseguiti in laparoscopia, pur se questa pratica richiede normalmente un tempo più lungo rispetto alla tradizionale operazione chirurgica. La radioterapia non ha dimostrato una particolare efficacia perché il tumore non è "radiosensibile" mentre si stanno facendo strada nuovi farmaci in grado di agire su questa forma tumorale.
By F. Mereta
Tratto da l’Espresso Sett 2007
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