L'equilibrio tra le risposte immunitarie mediate dai linfociti T helper di tipo 1 e di tipo 2 rappresenta uno dei meccanismi fondamentali per il mantenimento dell'omeostasi immunologica nell'organismo umano. Quando questo delicato equilibrio viene compromesso, si aprono le porte a molte di patologie che spaziano dalle malattie autoimmuni alle condizioni allergiche croniche. I linfociti Th1 sono responsabili della risposta cellulo-mediata e producono principalmente interferone-gamma, interleuchina-2 e fattore di necrosi tumorale-alfa, attivando i macrofagi e i linfociti T citotossici per eliminare patogeni intracellulari come virus e batteri. Dall'altra parte dello spettro immunologico, i linfociti Th2 orchestrano la risposta umorale attraverso la produzione di interleuchine come IL-4, IL-5, IL-6, IL-10 e IL-13, stimolando i linfociti B a produrre anticorpi e attivando eosinofili e mastociti per contrastare parassiti extracellulari.
Quando prevale la risposta Th1, con livelli elevati di interferone-gamma e ridotti di IL-4, si verifica una condizione che può portare allo sviluppo di malattie autoimmuni organo-specifiche come la tiroidite di Hashimoto, il morbo di Crohn, il diabete di tipo 1 e l'artrite reumatoide. Al contrario, una dominanza Th2, caratterizzata da bassi livelli di interferone-gamma e alti di IL-4, è associata a reazioni allergiche immediate come rinite allergica, asma, dermatite atopica e altre manifestazioni atopiche. Questo sbilanciamento può anche favorire infezioni croniche e alcune forme tumorali, creando un ambiente immunologico permissivo per la progressione di queste patologie. La complessità di questo sistema è ulteriormente amplificata dalla presenza di altre sottopopolazioni linfocitarie come i Th17, responsabili della difesa contro batteri e funghi ma coinvolti in malattie autoimmuni quando iperattivati, e i linfociti T regolatori che mantengono la tolleranza immunologica.
La sericina come modulatore selettivo delle risposte Th1 e Th2
Recenti ricerche hanno identificato nella sericina, la proteina globulare che riveste i filamenti di fibroina nei bozzoli del baco da seta Bombyx mori, un'interessante capacità di modulare selettivamente l'equilibrio tra le risposte Th1 e Th2. Uno studio pubblicato su Frontiers in Bioengineering and Biotechnology ha dimostrato che la sericina a basso peso molecolare, ottenuta attraverso metodi di estrazione ad alta temperatura e pressione, presenta proprietà immunomodulatorie particolarmente significative. I ricercatori hanno osservato che macrofagi coltivati con sericina a basso peso molecolare alla concentrazione di 0,1 milligrammi per millilitro hanno mostrato una risposta infiammatoria migliorata, evidenziata dall'upregolazione di CXCL9, IL12A, BMP7 e IL-10, citochine che favoriscono il bilancio tra Th1 e Th2.
La caratteristica peculiare di questa modulazione risiede nella capacità della sericina di stimolare contemporaneamente sia IL-12, che promuove la differenziazione dei linfociti Th1 e delle cellule natural killer per iniziare la difesa dell'ospite e l'infiammazione, sia IL-10, che agisce come agente antinfiammatorio rispondendo alle cellule produttrici di Th2 per mantenere l'equilibrio immunitario. Questo meccanismo bidirezionale permette di sviluppare un equilibrio tra Th1 e Th2 che risulta benefico per il bilanciamento tra infiammazione, rigenerazione e rimodellamento dei tessuti danneggiati. Durante questa dinamica omeostasi, la relativa soppressione delle cellule Th1 attraverso l'aumento relativo dell'attività Th2 rappresenta il meccanismo chiave per mantenere o ripristinare l'equilibrio in un sistema immunitario compromesso. Gli studi hanno inoltre confermato che la sericina tende a indurre l'attivazione M2 nei macrofagi, insieme a una classica attivazione M1, come dimostrato dall'aumentata espressione del marcatore M2 Arg-1.
Applicazioni terapeutiche nella psoriasi
La psoriasi rappresenta un terreno particolarmente fertile per valutare le potenzialità immunomodulatorie della sericina. Questa patologia autoimmune cronica, che colpisce tra lo 0,09 e l'11,4% della popolazione mondiale, è caratterizzata da un'iperattivazione dell'asse interleuchina-23/Th17 che innesca una cascata infiammatoria con proliferazione anomala dei cheratinociti e formazione di placche eritematose. Studi condotti su modelli animali di psoriasi indotta hanno dimostrato che la sericina al 10% produce effetti terapeutici comparabili a quelli del betametasone e del calcitriolo, riducendo significativamente lo spessore epidermico e migliorando le caratteristiche istopatologiche delle lesioni psoriasiche.
L'attività antinfiammatoria della sericina nella psoriasi si manifesta attraverso la diminuzione dell'espressione della chemochina CCL20, un mediatore cruciale nel reclutamento delle cellule infiammatorie nelle placche psoriasiche. Analisi proteomiche hanno rivelato che la sericina riduce la produzione di citochine da parte delle cellule Th17 interferendo con la via di segnalazione JAK-STAT, un pathway fondamentale nella patogenesi della psoriasi. Inoltre, il trattamento con sericina modula la risposta immunitaria attraverso l'upregolazione della galectina-3, una proteina legante i beta-galattosidi coinvolta nella regolazione immunitaria, e la downregolazione della sfingosina-1-fosfato liasi 1, un enzima che influenza il traffico dei linfociti e la risposta infiammatoria.
Uno studio particolarmente interessante ha valutato la combinazione di sericina con naringina, un flavonoide estratto dagli agrumi, su cellule mononucleate del sangue periferico umano isolate da pazienti affetti da psoriasi. I risultati hanno confermato l'attività superiore della combinazione naringina-sericina rispetto ai singoli composti nella downregolazione delle citochine proinfiammatorie IL-6, IL-12p40, IL-23 e TNF-alfa, tutte implicate nei meccanismi infiammatori precoci della patogenesi psoriasica. La sericina ha dimostrato capacità inibitorie su interferone-gamma, IL-10 e TNF-alfa, confermando il suo ruolo di modulatore immunologico capace di agire su diversi fronti della risposta infiammatoria. Film polimerici rivestiti di sericina hanno mostrato proprietà non irritanti e capacità di alleviare l'istolologia dell'eczema attraverso la deplezione di beta-defensina, caspasi-3 e -9, TNF-alfa, CCL-20, IL-1beta, IL-17, TGF-beta e l'espressione di Wnt, riducendo la proliferazione dei cheratinociti attraverso la via mTOR e l'infiammazione epidermica tramite la segnalazione IL-17.
Dermatite atopica e modulazione della barriera cutanea
Nella dermatite atopica, una condizione caratterizzata da una dominanza Th2 con elevata produzione di IgE e infiltrazione eosinofila, la sericina ha dimostrato capacità di migliorare significativamente la funzionalità della barriera cutanea e modulare la risposta immunitaria alterata. Studi condotti su topi NC/Nga, un modello animale riconosciuto di dermatite atopica, hanno evidenziato che la supplementazione dietetica con sericina all'1% per dieci settimane aumenta i livelli epidermici di idratazione, filaggrine totali e aminoacidi liberi, componenti essenziali dei fattori naturali di idratazione della pelle. La sericina ha incrementato l'espressione di PPARgamma, peptidilarginina deiminasi-3 e caspasi-14, proteine coinvolte nei processi di espressione e degradazione della filaggrina, riportando questi parametri a livelli paragonabili a quelli di topi normali.
La proteina ha anche dimostrato di ridurre la produzione di chemochine allergiche CCL8 e CCL18, che richiamano cellule immunitarie come cellule dendritiche, monociti, macrofagi, mastociti, eosinofili e basofili coinvolti nelle risposte immunitarie allergiche, particolarmente nella dermatite atopica. Contemporaneamente, la sericina aumenta la produzione di citochine antinfiammatorie come IL-4, IL-10 e TGF-beta, preservando uno stato di tolleranza immunologica che modula il grado di infiammazione. Questo effetto tollerogenico è particolarmente rilevante perché agisce direttamente sui melanociti, sulle cellule dendritiche e sulla pelle artificiale, riducendo l'attività della tirosinasi e limitando la produzione di melanina, un fenomeno secondario all'infiammazione cutanea che può portare a iperpigmentazione post-infiammatoria.
Formulazioni topiche contenenti sericina in idrogel hanno mostrato capacità di penetrazione intradermica superiore quando combinate con peptidi funzionali, permettendo la somministrazione di RNA interferente piccolo diretto contro RelA, un importante sottodominio del fattore nucleare kappa-B, con effetti terapeutici in modelli murini di dermatite atopica. La versatilità della sericina come biomateriale biocompatibile la rende particolarmente adatta per formulazioni topiche che richiedono sia proprietà di carrier farmacologico sia attività terapeutica intrinseca. Studi su emulgel contenenti sericina e olio di tamanu per la somministrazione topica di levocetirizina hanno rivelato un potenziamento terapeutico superiore rispetto alle terapie convenzionali, con riduzione della frequenza di grattamento e del punteggio di eritema in modelli animali di dermatite atopica indotta.
Meccanismi molecolari e vie di segnalazione coinvolte
A livello molecolare, l'attività immunomodulatoria della sericina si esplica attraverso l'interferenza con multiple vie di segnalazione cellulare che regolano la proliferazione, la sopravvivenza e la motilità cellulare. La via mTOR, che gioca un ruolo fondamentale nella regolazione della proliferazione epidermica e dell'infiammazione in condizioni come psoriasi, dermatite atopica, pemfigo, acne, linfoma cutaneo a cellule T e melanoma, risulta significativamente downregolata dal trattamento con sericina. Questa modulazione permette di controllare la proliferazione eccessiva dei cheratinociti, un problema centrale nelle patologie cutanee iperproliferative. Parallelamente, la sericina influenza la via MAPK/ERK, un pathway di segnalazione principale per la proliferazione cellulare simile a PI3-K/Akt e mTOR, contribuendo alla risoluzione corneale e alla guarigione delle ferite.
L'interferenza con la via JAK-STAT rappresenta un altro meccanismo chiave attraverso cui la sericina esercita i suoi effetti antinfiammatori e immunomodulatori. Questa via di segnalazione è cruciale per la trasduzione del segnale delle citochine e per la differenziazione delle cellule Th17, la cui iperattivazione è implicata nella patogenesi di numerose malattie autoimmuni. Bloccando questa cascata di segnalazione, la sericina riduce la produzione di citochine proinfiammatorie derivate da Th17, come IL-17A, IL-17F, IL-21, IL-22 e IL-26, che hanno un ruolo critico in psoriasi, sclerosi multipla, artrite reumatoide e malattie infiammatorie intestinali. L'IL-17 in particolare promuove l'espressione dei geni S100A8 e S100A9 come segnale di allarme durante la risposta infiammatoria dei cheratinociti nella psoriasi.
La modulazione dell'apoptosi rappresenta un ulteriore aspetto del meccanismo d'azione della sericina. La disfunzione apoptotica è considerata un fattore chiave in diverse malattie cutanee, particolarmente nella psoriasi, dove porta a proliferazione eccessiva e differenziazione anomala dei cheratinociti. La sericina diminuisce acantosi, ipercheratosi e ispessimento epidermico in concomitanza con la downregolazione della caspasi-3 e -9, enzimi esecutori dell'apoptosi la cui sovraespressione gioca un ruolo fondamentale nella patogenesi della psoriasi ed è correlata all'insorgenza delle lesioni cutanee psoriasiche. Questi risultati indicano che la sericina inibisce la proliferazione dei cheratinociti non solo attraverso le sue proprietà antinfiammatorie e antiossidative, ma anche attraverso la regolazione dell'apoptosi epidermica.
Peso molecolare e proprietà immunomodulatorie
Il peso molecolare della sericina emerge come un fattore determinante per la sua efficacia immunomodulatoria e per la sicurezza d'uso nelle applicazioni biomediche. La sericina nativa presenta un ampio spettro di pesi molecolari, variando da frazioni con peso molecolare superiore a 400 kilodalton fino a peptidi con peso inferiore a 10 kilodalton, comunemente sotto i 5 kilodalton. Evidenze scientifiche hanno rivelato che proteine idrosolubili con peso molecolare elevato, approssimativamente tra 10 e 50 kilodalton, comprendono la maggior parte degli allergeni, mentre allergeni con peso molecolare intorno a 100 kilodalton sono fortemente associati alla dermatite atopica. Questa osservazione ha spinto i ricercatori a ottimizzare l'estrazione di sericina a basso peso molecolare per minimizzare il rischio di reazioni allergiche e massimizzare l'efficacia terapeutica.
I metodi di estrazione influenzano significativamente sia il peso molecolare sia le proprietà biologiche della sericina ottenuta. L'estrazione mediante autoclave ad alta temperatura e pressione permette di ottenere frazioni a basso peso molecolare sotto i 10 kilodalton, confermate attraverso spettrometria di massa MALDI-TOF e cromatografia liquida accoppiata a spettrometria di massa. Queste frazioni a basso peso molecolare dimostrano eccellente biocompatibilità sia con macrofagi sia con cellule staminali adipose umane, mantenendo una viabilità cellulare superiore all'80% e mostrando proprietà immunomodulatorie migliorate rispetto alle frazioni ad alto peso molecolare. La sericina a basso peso molecolare può essere assorbita più rapidamente e fornire substrati nutritivi per la guarigione delle ferite, rappresentando un'opzione terapeutica più sicura ed efficace.
L'estrazione con urea rappresenta un altro metodo che permette di ottenere sericina con caratteristiche chimico-fisiche specifiche mantenendo la struttura tridimensionale e le proprietà bioadesive naturali della proteina. Questa forma di sericina mostra forte capacità di legame alle proteine idrofobiche della pelle, in particolare alla cheratina dello strato cutaneo, ricreando l'affinità che aveva con la fibroina nella seta naturale. Dall'un lato protegge le cellule, dall'altro stimola i cheratinociti stessi a produrre collagene, contribuendo così alla rigenerazione del tessuto cutaneo danneggiato. L'elevata capacità della sericina di trattenere molecole d'acqua la rende una proteina naturale con effetto idratante senza eguali, donando alla pelle la sensazione caratteristica della seta: morbida ma resistente.
Prospettive future e sviluppo di formulazioni terapeutiche
Le evidenze scientifiche accumulate negli ultimi anni delineano un futuro promettente per la sericina come agente immunomodulatore nelle patologie autoimmuni e allergiche, ma evidenziano anche la necessità di ulteriori studi per ottimizzare le formulazioni terapeutiche e validare l'efficacia clinica negli esseri umani. Attualmente, la maggior parte delle ricerche si è concentrata su modelli preclinici in vitro e in vivo su animali, che hanno fornito risultati estremamente incoraggianti ma richiedono conferma attraverso studi clinici randomizzati controllati su pazienti umani. Lo sviluppo di formulazioni farmaceutiche appropriate rappresenta una sfida cruciale, considerando la necessità di stabilizzare la sericina, garantirne la penetrazione cutanea ottimale e combinarla eventualmente con altri principi attivi per potenziarne l'efficacia terapeutica.
Le formulazioni in emulgel, idrogel e film polimerici hanno dimostrato capacità promettenti di veicolazione della sericina, permettendo un rilascio controllato e una penetrazione intradermica efficace. La combinazione con peptidi funzionali, come dimostrato negli studi sulla somministrazione di siRNA per la dermatite atopica, apre prospettive per terapie mirate che sfruttano sia le proprietà di carrier sia l'attività terapeutica intrinseca della sericina. Film sottili rivestiti di sericina fabbricati da fibroina di seta attraverso fotoreticolazione rappresentano un'innovazione interessante, offrendo biocompatibilità, resistenza meccanica, flessibilità e proprietà adesive utili per l'applicazione su placche psoriasiche o lesioni eczematose. Queste formulazioni potrebbero essere ulteriormente ottimizzate attraverso la patterizzazione precisa delle superfici per fornire applicazione spaziale e temporale mirata della sericina.
La sicurezza a lungo termine e i profili farmacocinetici e farmacodinamici della sericina negli esseri umani rimangono aree che richiedono approfondimento prima dell'introduzione clinica su larga scala. Gli studi tossicologici condotti finora, che includono parametri ematologici e chimica clinica del sangue, hanno mostrato profili di sicurezza generalmente favorevoli, con alcuni parametri epatici leggermente elevati che potrebbero rappresentare controindicazioni per l'uso di sericina, calcitriolo e desametasone nel trattamento della psoriasi, specialmente a concentrazioni elevate o con uso prolungato. La valutazione dell'immunogenicità della sericina in popolazioni umane diverse e la determinazione delle dosi ottimali per diverse indicazioni terapeutiche rappresentano obiettivi di ricerca prioritari. Inoltre, studi di efficacia comparativa con terapie standard, valutazioni di costo-efficacia e analisi della qualità di vita dei pazienti trattati con formulazioni a base di sericina forniranno informazioni cruciali per l'implementazione clinica di questo biomateriale promettente nell'armamentario terapeutico contro patologie autoimmuni e allergiche croniche
