La spermidina come arma a doppio taglio: dosi basse stimolano la crescita, dosi elevate uccidono le cellule

La spermidina ha suscitato un notevole interesse come integratore alimentare con potenziali proprietà anti-invecchiamento e di prevenzione del cancro. Tuttavia, gli studi in vitro condotti su linee cellulari tumorali hanno prodotto risultati contraddittori — a volte mostrando stimolazione della crescita cellulare, a volte citotossicità, e a volte effetti sull'autofagia. Questo studio della Sapienza Università di Roma ha indagato sistematicamente queste discrepanze utilizzando linee cellulari umane di cancro colorettale (CRC).

I ricercatori hanno prima depleto le cellule CRC HCT116 e LoVo delle poliamine endogene utilizzando la difluorometilornitina (DFMO), un inibitore irreversibile dell'enzima di sintesi delle poliamine ODC. Hanno quindi trattato queste cellule deplete di poliamine con un ampio range di concentrazioni di SPD esogena (da 10 nM a 1 mM) e hanno misurato la proliferazione cellulare, l'ipusinazione di eIF5A, i livelli della proteina MYC, i marcatori dell'autofagia e gli indicatori di morte cellulare.

È emersa una chiara risposta dose-dipendente bifasica. A basse concentrazioni (≤10–20 µM), la SPD ha recuperato significativamente la proliferazione cellulare in modo dose-dipendente. Questo era accompagnato da un aumento dell'ipusinazione di eIF5A e dell'espressione della proteina MYC, coerente con l'attivazione traduzionale DHPS-dipendente dell'oncogene MYC. Il silenziamento genico di DHPS o eIF5A ha abolito questo effetto pro-proliferativo, e il blocco del trasportatore di poliamine AMXT-1510 ha impedito alla SPD a bassa dose di entrare nelle cellule e promuovere la crescita. Ad alte concentrazioni (≥100 µM), tuttavia, la SPD inibiva paradossalmente le cellule fino a ucciderle — un effetto che persisteva anche quando DHPS o eIF5A venivano silenziati, indicando un meccanismo completamente separato.

Gli autori hanno ricondotto l'effetto citotossico ad alte dosi alla bovine serum amine oxidase (BSAO), un enzima contenente rame presente nel siero fetale bovino (FBS) normalmente utilizzato nella coltura cellulare. La BSAO deamina ossidativamente le poliamine come la SPD, generando perossido di idrogeno e acroleina citotossici. Ciò è stato confermato mediante saggi BSAO privi di cellule, co-trattamento con catalasi e condizioni senza siero — tutti in grado di abolire o attenuare la tossicità della SPD ad alta dose.

Una scoperta inaspettata fondamentale ha riguardato il GC7 (N1-guanil-1,7-diaminoeptano), un noto inibitore di DHPS utilizzato come strumento di ricerca ed esplorato a scopo terapeutico. Quando il GC7 è stato aggiunto insieme alla SPD ad alta dose, non solo ha bloccato l'effetto pro-proliferativo DHPS-mediato della SPD a bassa dose (come atteso), ma ha anche prevenuto completamente la citotossicità della SPD ad alta dose — un effetto indipendente da DHPS. Saggi enzimatici cinetici hanno rivelato che il GC7 è un potente inibitore non competitivo della BSAO con un Ki di circa 300 nM. Simulazioni di molecular docking hanno confermato che il GC7 si lega alla BSAO in un sito distinto dal cofattore catalitico topachinone dell'enzima, tramite interazioni non covalenti. Questa duplice attività inibitoria del GC7 — che agisce sia su DHPS che su BSAO — spiega perché abbia paradossalmente protetto le cellule dalla morte mediata dalla SPD ad alta dose.

La SPD ad alta dose ha inibito transitoriamente il flusso autofagico (misurato tramite l'accumulo di LC3-II e i livelli di p62), mentre la SPD a bassa dose non ha prodotto effetti rilevabili sull'autofagia in nessun punto temporale testato, chiarendo un'ulteriore fonte di risultati contraddittori nella letteratura. Nel complesso, questi risultati stabiliscono un rigoroso quadro meccanicistico per le azioni dose-dipendenti della SPD nella coltura cellulare di CRC e identificano la BSAO come un bersaglio molecolare del GC7 precedentemente non riconosciuto.