Il ruolo del ferro e della ferroptosi indotta da fumo di sigaretta nella broncopneumopatia cronica ostruttiva

In recent years much attention has been paid to some diseases that have seen a clear increase in the number of diagnosis and that also count an increase in the mortality rate. Among these, many researches and studies have focused on a disease of the respiratory system, chronic obstructive pulmonary disease (COPD). According to the latest published data, it is evident how it has increased the number of people affected and despite the progress that has been made, there is no effective and common cure but several treatments. One of the recognized and studied risk factors for the disease is cigarette smoking. Cigarette smoke is composed of a complex mixture of chemicals. Chronic exposure to these toxic particles has been shown to directly affect airway morphology and function, leading to inflammation that persists even after patients stop smoking. However there is a difference in individual response to cigarette smoke exposure, and although this remains the primary risk factor, multiple studies have suggested that genetic factors also influence susceptibility of chronic obstructive pulmonary disease. The role of iron and cigarette smoke-induced ferroptosis have been highly considered to understand and, therefore, best respond to the disease. Particulate matter from cigarette smoke, including iron, is deposited in the lungs of smokers and may influence oxidative stress and inflammation by altering iron homeostasis, which has been found to be important in the pathogenesis of the disease. Compared to the lungs of nonsmokers, it has been noted that smokers’ lungs contain higher concentrations not only of iron, but also of ferritin. It is apparent that iron regulatory proteins (IRPs) have important physiological roles. IRP2 promotes mitochondrial iron overload and this can generate hydroxyl radicals that increase inflammation, cell death and oxidative stress, all of which contribute to the development of the disease. A crucial role in it seems to be played by ferroptosis, a necrotic form of regulated cell death characterized by iron-dependent phospholipid peroxidation of cell membranes. Some results suggest that the alteration of iron homeostasis by cigarette smoke-induced ferritinophagy and the induction of ferroptosis play a novel role in the pathogenesis of chronic obstructive pulmonary disease.

La broncopneumopatia cronica ostruttiva (BPCO) è una patologia che colpisce l’apparato respiratorio. Dati recenti mostrano come negli ultimi anni il numero dei soggetti colpiti dalla BPCO sia notevolmente aumentato e, nonostante i progressi della ricerca, ad oggi non esiste una cura efficace e comunemente accettata, ma soltanto trattamenti palliativi. Esistono diversi fattori che possono causare lo sviluppo della BPCO, ma il più rilevante e il più studiato è, ancora oggi, il fumo di sigaretta. Esso è composto da una miscela di sostanze chimiche ed è stato dimostrato che l’esposizione cronica a queste particelle tossiche influisca direttamente sulla morfologia e sulla funzione delle vie aeree, portando ad alterazioni irreversibili e ad un’infiammazione che si aggrava nei pazienti affetti da BPCO e che persiste anche dopo che i soggetti abbiano cessato di fumare. Lo stress ossidativo indotto dall’esposizione a queste sostanze chimiche nocive danneggia i polmoni e contribuisce alla patogenesi della malattia. Ultimamente, il ruolo del ferro e della ferroptosi indotta da fumo di sigaretta sono stati molto considerati per cercare di comprendere e, quindi, di trattare nel miglior modo possibile la malattia. Il particolato del fumo di sigaretta, tra il quale è presente anche il ferro, si deposita nei polmoni dei fumatori ed è in grado di modulare lo stress ossidativo e l’infiammazione alterando l’omeostasi del ferro, importante nella patogenesi della BPCO. Lavori recenti si sono occupati di osservare come le proteine regolatrici del ferro IRPs siano in grado di controllare l’omeostasi del ferro, importante nello sviluppo della patologia. In particolare, il ruolo della proteina IRP2 sembra essere rilevante, in quanto è stata dimostrata una correlazione con la BPCO nell’uomo, poiché i suoi livelli appaiono sempre maggiori nei polmoni dei soggetti malati, rispetto a quelli sani, causando un aumento del carico di ferro mitocondriale, responsabile della disfunzione di questi organelli. Un ruolo cruciale del ferro nella patogenesi della BPCO viene svolto attraverso una forma di morte cellulare ferro-dipendente recentemente caratterizzata, la ferroptosi. In essa, in particolare, la degradazione autofagica della ferritina, in un processo chiamato ferritinofagia, sembra dipendere da NCOA4, trasportatore della ferritina nell’autofagosoma. Proprio i livelli della ferritina e la sua degradazione risultano essere correlati all’esposizione al fumo di sigaretta e, in generale, ai meccanismi alla base della malattia. Le alterazioni a livello polmonare dei pazienti affetti da BPCO sono molto complesse e ancora poco conosciute. Nonostante i grandi progressi che vengono fatti ogni giorno nello studio di questa patologia, il numero di trattamenti possibili è ancora molto limitato. Le ricerche future dovranno concentrarsi su nuove terapie volte a migliorare la vita dei pazienti e a portare anche alla loro guarigione.