Scoperta dell'enzima NADPH ossidasi

Giornata di studi in occasione del 50esimo anniversario della scoperta di Filippo Rossi

Una giornata di studi per ricordare il 50esimo anniversario della scoperta dell'enzima NADPH ossidasi da parte di Filippo Rossi, professore emerito dell’università di Verona, e di Mario Zatti, già ordinario di ateneo. Giovedì 10 dicembre, nell'ultima lezione del corso "Piastrine, Emostasi e Trombosi", nell'aula De Sandre del Policlinico di Borgo Roma, si è parlato di questa ricerca ed è stata consegnata una targa di merito a Filippo Rossi.
Giorgio Berton, docente di Patologia generale di ateneo, ha ripercorso per UnivrMagazine le tappe fondamentali della scoperta.

Agli inizi degli anni sessanta diversi laboratori americani ed europei iniziarono studi tesi a chiarire quali fossero gli eventi biochimici che accompagnavano la fagocitosi, un fenomeno già considerato importante nella capacità del nostro organismo di difendersi dalle infezioni. La fagocitosi era stata caratterizzata come un processo di internalizzazione di batteri all’interno di cellule implicate nelle difese biologiche fin dalla fine dell’ottocento grazie agli studi pioneristici di Ilya Illich Mechnikov, un ricercatore ucraino che condivise con Paul Erlich il premio Nobel per la Fisiologia e la Medicina nel 1908. Ben poco però si sapeva degli eventi biochimici scatenati dalla fagocitosi, se non che essa era accompagnata da un marcato aumento del consumo di ossigeno, fenomeno che venne definito con il termine di respiratory burst, esplosione respiratoria, per sottolinearne la sua entità e rapidità. Questo aumento del consumo di ossigeno fu inizialmente spiegato con un’attivazione della fosforilazione ossidativa, che consente la sintesi di ATP da parte dei mitocondri, consumando appunto ossigeno. Tuttavia, studi iniziali dimostrarono che esso era in realtà del tutto indipendente dalla fosforilazione ossidativa mitocondriale e accompagnato dalla formazione di acqua ossigenata, H2O2. La  formazione di acqua ossigenata poteva essere spiegata con l’azione di un enzima che catalizzasse il trasferimento di elettroni e protoni all’ossigeno. In questa reazione era logico pensare che i cofattori NADH e NADPH, due biomolecole il cui ruolo biologico consiste nel trasferire gli elettroni e quindi nel permettere le ossido-riduzioni, fungessero da donatori di elettroni e protoni all’ossigeno. Nel 1961 uno studio condotto nel laboratorio di Manfred Karnovsky, influente biochimico della Harvard University di Boston, propose che l’enzima responsabile dell’esplosione respiratoria e della formazione di acqua ossigenata fosse una NADH ossidasi. Gli studi di Filippo Rossi, realizzati in collaborazione con Mario Zatti, anche grazie all’utilizzo di condizioni sperimentali più idonee dimostrarono, al contrario, che era una NADPH ossidasi l’enzima responsabile del respiratory burst. In due studi, pubblicati nel 1964 sulla rivista svizzera Experientia, e sul British Journal of Experimental Pathology, Rossi e Zatti dimostrarono infatti che sotto-frazioni di granulociti neutrofili stimolati con batteri consumavano, rispetto alle stesse sotto-frazioni isolate da granulociti non stimolati, una maggiore quantità di ossigeno e ossidavano preferenzialmente NADPH, rispetto a NADH. La strada da percorrere per caratterizzare in dettaglio le basi enzimatiche del respiratory burst era aperta. Gli anni successivi furono caratterizzati da una forte divergenza tra i sostenitori della NADH o della NADPH ossidasi, una questione che venne definita dallo stesso Karnovsky, il principale sostenitore della NADH ossidasi, caratterizzata da “qualche controversia, ma, forse poca acrimonia”. In breve però la gran parte degli studi nel campo concluse concordemente che era una NADPH ossidasi l’enzima responsabile del respiratory burst. Rossi ricorda, ancora oggi, l’imbarazzo iniziale a sostenere i suoi dati di fronte ad autorevolissimi biochimici come Karnovsky che manifestavano tutta la loro perplessità sui suoi risultati. Dopo alcuni anni a Trieste il professor Rossi è venuto a dirigere l’Istituto di Patologia Generale della neonata Facoltà di Medicina a Verona, dove ha continuato a condurre importanti ricerche sulla biologia delle cellule fagocitarie, costruendo una scuola di ricercatori nel campo delle cellule delle difese innate che gode, proseguendo il suo importante e pioneristico lavoro, di grande visibilità in campo internazionale”.

17.12.2015