medicina metabolomica

medicina metabolomica

medicina metabolòmica locuz. sost. f. – Settore della medicina fondato sulla , ossia sullo studio delle alterazioni funzionali del metabolismo. Autorevoli stime paragonano l’incremento conoscitivo in ambito metabolico ottenuto negli ultimi anni grazie alla metabolomica a quello osservato in campo fisico all’inizio del 20° secolo. I metaboliti sono molecole derivanti dalla trasformazione biochimica di substrati nei processi metabolici e rappresentano il risultato finale della funzione cellulare; il metaboloma è la descrizione quantitativa dei metaboliti presenti in uno specifico campione biologico (come sangue o urina). I diversi fluidi biologici hanno caratteristici profili metabolici che riflettono le condizioni ambientali in cui l’organismo si trova e variano al variare di queste. A differenza di genomica, trascrittomica e proteomica, suscettibili di regolazioni rispettivamente epigenetiche, post-trascrizionali e post-traduzionali, la metabolomica fornisce il quadro fenotipico diretto della funzione cellulare in un determinato ambiente. Lo sviluppo della metabolomica è fortemente correlato all’innovazione tecnologica che consente, grazie a spettrometria di massa e risonanza magnetica nucleare spettroscopica, la rilevazione simultanea di migliaia di metaboliti la cui interpretazione non può prescindere dall’utilizzo di software informatici specifici per l’individuazione di variazioni di interesse biologico. La metabolomica pone le basi per la comprensione di relazione e interazione tra genetica e ambiente, punto cardine dell’eziopatogenesi delle malattie multifattoriali, problema di grande rilevanza nella medicina del 21° secolo. Da qui la nascita della medicina metabolomica. L’individuazione del metabotipo, ossia il fenotipo metabolico puntuale di un individuo o di una popolazione, nel quale sono integrate caratteristiche genetiche e ambientali (dieta, stile di vita, attività microbiotica intestinale), rappresenta la nuova frontiera del concetto di fattore di rischio ed è il fondamento della medicina personalizzata. Nella prima decade del 21° sec., l’applicazione della metabolomica ha consentito lo studio di svariate questioni biologiche secondo due indirizzi: puntuale o olistico. L’approccio puntuale prende in considerazione un numero limitato di processi metabolici con l’obiettivo di dirimere o verificare specifiche questioni o ipotesi biochimiche. Tale approccio, negli ultimi dieci anni ha consentito nel settore della medicina l’individuazione di specifiche alterazioni di processi metabolici quali nuovi bersagli terapeutici in determinate patologie, definendo il concetto di metabolomica terapeutica. Per es., l’identificazione di elevati livelli di 2-idrossiglutarato in cellule neoplastiche con mutazioni dell’enzima isocitrato deidrogenasi 1, tipiche di specifici tumori cerebrali nell’uomo, ha suggerito che l’inibizione della sintesi del 2-idrossiglutarato potesse rappresentare un nuovo approccio terapeutico efficace nel rallentamento dell’evoluzione del glioma di basso grado. Altro esempio è l’individuazione dell’inibizione della ceraminidasi quale nuova via nella terapia del dolore neuropatico, suggerito dall’osservazione di elevati livelli di dimetilsfingosina midollare in questa condizione in vivo. L’approccio olistico rappresenta l’applicazione più interessante nella m. m. in quanto può consentire la comprensione delle eziopatogenesi multifattoriali attraverso l’analisi simultanea di migliaia di metaboliti e la definizione di metabotipi specifici. L’identificazione dei metaboliti rilevati è possibile grazie all’utilizzo di banche dati che li classificano in base alle caratteristiche biochimiche, quali lo Human metabolome database e il METLIN. Tuttavia, un gran numero di metaboliti continua a essere sconosciuto, richiedendo una caratterizzazione biochimica con metodiche tradizionali. Questa osservazione ha evidenziato come il numero reale di metaboliti endogeni sia molto maggiore di quanto ipotizzabile in linea teorica sulla base delle vie biochimiche note. L’analisi dei dati generati negli studi di metabolomica olistica è di eccezionale complessità e richiede l’utilizzo di software specifici, quali MathDAMP o XCMS, per rilevare variazioni metabotipiche di interesse biologico. In campo clinico, la metabolomica olistica ha fornito interessanti spunti per la comprensione dell’eziopatogenesi dell’ipertensione essenziale. Nel 2008 uno studio metabolomico su larga scala in diverse popolazioni ha identificato alcuni metaboliti specificamente correlati (direttamente o inversamente) all’ipertensione arteriosa. In un altro studio del 2012 lo stesso approccio ha consentito di identificare metabotipi predittivi di complicazioni materno-fetali nel terzo trimestre di gravidanza. La metabolomica si pone all’apogeo delle scienze ‘-omiche’ (v. ) quanto a potenzialità di comprensione di nuovi meccanismi eziopatogenetici, scoperta di nuovi target terapeutici e stratificazione delle popolazioni in base alla maggiore o minore suscettibilità a specifici stimoli ambientali, anche terapeutici.