Klotho e cute - Klotho and the Skin

Foto di Ricardo Garcia da Pexels

 

Partiamo da una domanda apparentemente off-topic. Quali sono le ricerche più effettuate che contengono la parola  Klotho? Ubersuggest viene in nostro aiuto. Scopriamo così che “Klotho crema antirughe” o “Klotho crema” si posizionano ai primi posti sia per concorrenza   nella ricerca organica e a pagamento sia per costo/click medio. In questo post non prenderemo in considerazione nessun   Prodotto nello specifico né andremo a dimostrare se sono realmente efficaci. Andremo invece ad analizzare se e come Klotho influisce positivamente sulla cute. Aspetto per altro già evidenziato nel primo articolo del 1997 da Kuro-o.¹

Domanda:

La proteina Klotho rallenta il processo di invecchiamento e   possiede un effetto protettivo sulla cute?

Risposta breve:
· modelli sperimentali: SI
· Uomo: Dati parziali, verosimilmente SI

Approfondimento:

Ruolo chiave è svolto dall’NF-kB² e dall’Hmgb1.³ Il primo è un fattore di trascrizione nucleare, la seconda è una proteina non istonica, entrambi sono coinvolti negli stati infiammatori e nella tumorigenesi.^2,4
Gli Autori⁵ nel 2016 hanno condotto una ricerca su cellule tumorali di melanoma.

Alcuni risultati interessanti: Hmgb1 attiva NF-kB che a sua volta riduce l’espressione del gene KLOTHO. La ridotta espressione del gene porta ad una crescita maggiore delle cellule tumorali rispetto al gruppo controllo.
L’espressione di p-NF-kB (versione fosforilata, quindi attivata, quindi che è stata traslocata nel nucleo cellulare⁶) e della proteina Klotho correlano con lo stadio clinico della malattia (melanoma nel nostro caso). NF-kB e Klotho possiedono una correlazione inversa.
Infine, i pazienti affetti da melanoma le cui cellule avevano una aumentata espressione di NF-kB e/o una ridotta espressione di Klotho, presentavano una prognosi peggiore.
 
Il secondo⁷ dei quattro studi che prenderemo in considerazione, è stato pubblicato nel 2014 e indaga il ruolo di Klotho nella guarigione delle ferite cutanee. Si tratta di una ricerca condotto su modelli sperimentali (topi kl +/-). Conclusione semplice e in solo parte scontata: i topi -/- avevano tempi di guarigione quasi doppi rispetto ai topi wild-tye. Ho detto “solo” in parte scontata perché non i topi eterozigotici (+/-) non si posizionavano a metà con i tempi di guarigione, ma erano sovrapponibili ai wild-type. Infine, la deposizione di collagene era significativamente ridotta nei topi -/- rispetto agli altri 2 gruppi; l’analisi dell’mRNA del collagene 1 e 4 ha confermato il dato dell’immunoistochimica.
 
Il terzo studio⁸ esplora l’effetto protettivo di Klotho nei confronti dei cheratinociti dopo insulto da raggi UV-B.

È una ricerca condotta in vitro su cellule HaCaT (human immortalized and non-tumorigenic keratinocyte cell line) e in vivo su topi Hairless SKH-1. L’esposizione agli UV-B attiva e trasloca l’NF-kB nel nucleo e contemporaneamente riduce l’espressione di Klotho. Le cellule HaCaT che over-esprimevano Klotho avevano meno NF-kB attivato e quindi una concentrazione plasmatica di quest’ultimo maggiore.
Klotho inoltre è in grado di ridurre gli effetti citotossici secondari all’esposizione di UV-B.
Per i risultati in dettaglio vi rimando alla lettura dell’articolo, che per altro mi è sembrato un buon punto di partenza dal quale trarre spunto per futuri studi anche su pazienti.

Un ulteriore studio⁹ in vitro è stato effettuato da Liu e colleghi. Sono impiegate cellule NHEK (Normal human epidermal keratinocytes) e cellule HaCaT note per avere e mantenere la capacità di differenziarsi in cellule epiermiche senza trasformarsi in tumorali. Le cellule sono trattate con perossido di idrogeno. Viene dimostrato che entrambi i tipi di cellule quando esposte all’H₂O₂ riducono l’espressione di Klotho.

Interessante è la Ricerca¹⁰ condotta da Kim nella quale viene dimostrato un possibile nesso tra epigallocateningallato (EGCG e la sua forma metilata EGCG”3Me, molecole con proprietà anti-infiammatorie contenute nel the verde) differenziazione dei cheratinociti e proteina Klotho. È uno studio in vitro, sono impiegate cellule NHEK, le quali se coltivate in presenza di EGCG o EGCG”3Me mostrano un aumentata capacità di differenziazione. Allo stesso tempo, aumenta anche l’espressione dell’mRNA di Klotho di circa 2,5-3 volte. Pertanto, gli Autori, concludono che EGCG e EGCG”3Me siano in grado di aumentare Klotho la quale funge da anello di congiunzione per attivare la cascata PKA-CREB. In precedenza era già stata dimostrata la relazione Klotho-PKA/CREB.^11,12

Ultimo studio,¹³ ma per questo non meno importante, si focalizza anch’esso sugli effetti positivi di klotho su cellule esposte a raggi UV-B. Le cellule studiate sono: ADSCs (adipose-derived stem cells) e HSF2 (human skin fibroblasts). E niente, i risultati sono molto simili allo studio sopra riportato. Le cellule HFS2 esposte agli UV-B proliferavano meno e possedevano meno collagene. L’over-espressione di Klotho migliorava/mitigava, in vitro, gli effetti negativi degli UV-B.

Infine, da segnalare una “Letter to the Editor” di Xie,¹⁴ è uno studio in vitro, sono impiegate cellule NHSF (normal human skin fibroblasts) le quali vengono esposte ad agenti ossidanti come il perossido di idrogeno (H₂O₂). Le cellule esposte a quest’ultimo presentano un fenotipo senescente, in particolare si riscontra una ridotta espressione di Klotho. Inoltre, nelle cellule NHSF che non esprimevano il CD147 (cellule NHSFs-CD147shRNA), non era possibile determinare l’espressione di Klotho sia prima che dopo il trattamento con H₂O₂. Gli Autori, pertanto, concludono che il CD147 sia coinvolto nel processo di invecchiamento cellulare e che questa proprietà venga esplicata tramite la modulazione dell’espressione della proteina Klotho.
Il CD147 modula i processi di invecchiamento cellulare, lo stress ossidativo e l’apoptosi.^15–17 Tuttavia, ad oggi sono poco noti i meccanismi tramite i quali esplichi queste sue proprietà.¹⁴ Il silenziamento del CD147 comporta l’inibizione della proliferazione cellulare e induce un precoce processo di invecchiamento cellulare.¹⁴

Concludendo:

Sicuramente gli studi presentati contribuiscono in modo significativo alla nostra conoscenza riguardo le proprietà anti-ageing di Klotho. Tuttavia, sono condotti su modelli sperimentali; solo il primo prende in considerazione l’outcome dei pazienti affetti da melanoma provando a correlarlo (e ci riesce) con l’espressione di Klotho. Questi risultati ci aiutano a comprendere come a livello cellulare avviene il danno da UV-B e dopo averli letti sono convinto che tutti noi saremo più inclini ad applicare le adeguate protezioni quando ci esporremo al sole in estate. Protezioni solari che potrebbero vedere nella loro composizione, se già non presente, un ingrediente in più: Klotho.

Se conoscete altri studi in merito fatemelo sapere, attendo vostri suggerimenti, a disposizione per dubbi e chiarimenti.

MEDLINE effettuata su Pubmed, parole chiave della ricerca: Klotho AND skin e Klotho AND skin AND collagen

  

Bibliografia:

1.Kuro-o, M. et al. Mutation of the mouse klotho gene leads to a syndrome resembling ageing. Nature 390, 45–51 (1997).

2.Barham, W. et al. Aberrant activation of NF-κB signaling in mammary epithelium leads to abnormal growth and ductal carcinoma in situ. BMC Cancer (2015) doi:10.1186/s12885-015-1652-8.

3.Scaffidi, P., Misteli, T. & Bianchi, M. E. Release of chromatin protein HMGB1 by necrotic cells triggers inflammation. Nature (2002) doi:10.1038/nature00858.

4.Tabata, C. et al. Serum HMGB1 as a prognostic marker for malignant pleural mesothelioma. BMC Cancer (2013) doi:10.1186/1471-2407-13-205.

5.Xie, B. et al. Hmgb1 inhibits Klotho expression and malignant phenotype in melanoma cells by activating NF-kappaB. Oncotarget 7, 80765–80782 (2016).

6.Karin, M. & Ben-Neriah, Y. Phosphorylation meets ubiquitination: The control of NF-κB activity. Annual Review of Immunology (2000) doi:10.1146/annurev.immunol.18.1.621.

7.Yamashita, K., Yotsuyanagi, T., Yamauchi, M. & Young, D. M. Klotho mice: a novel wound model of aged skin. Plast Reconstr Surg Glob Open 2, e101 (2014).

8.Zhang, B. et al. Klotho Protein Protects Human Keratinocytes from UVB-Induced Damage Possibly by Reducing Expression and Nuclear Translocation of NF-kappaB. Med Sci Monit 24, 8583–8591 (2018).

9.Liu, L. et al. Differential response of normal human epidermal keratinocytes and HaCaT cells to hydrogen peroxide-induced oxidative stress. Clin. Exp. Dermatol. (2012) doi:10.1111/j.1365-2230.2011.04315.x.

10.Kim, H. J. et al. Epigallocatechin-3-O-(3-O-methyl)-gallate-induced differentiation of human keratinocytes involves klotho-mediated regulation of protein kinase-cAMP responsive element-binding protein signaling. Int J Mol Sci 15, 5749–5761 (2014).

11.Yang, J. et al. Upregulation of cAMP is a new functional signal pathway of Klotho in endothelial cells. Biochem Biophys Res Commun 301, 424–429 (2003).

12.Kokkinaki, M. et al. Klotho regulates retinal pigment epithelial functions and protects against oxidative stress. J Neurosci 33, 16346–16359 (2013).

13.Fan, F. et al. Overexpression of klotho in adipose-derived stem cells protects against UVB-induced photoaging in co-cultured human fibroblasts. Mol Med Rep 18, 5473–5480 (2018).

14.Xie, H. et al. Down regulation of CD147 boosts the premature senescence in human skin fibroblasts by destroying the redox balance and inhibiting klotho. J Dermatol Sci 64, 243–245 (2011).

15.Chen, X. et al. A small interfering CD147-targeting RNA inhibited the proliferation, invasiveness, and metastatic activity of malignant melanoma. Cancer Res. (2006) doi:10.1158/0008-5472.CAN-06-1536.

16.Li, J. et al. Depletion of CD147 sensitizes human malignant melanoma cells to hydrogen peroxide-induced oxidative stress. J. Dermatol. Sci. (2010) doi:10.1016/j.jdermsci.2010.03.022.

17.Kanekura, T. & Chen, X. CD147/basigin promotes progression of malignant melanoma and other cancers. Journal of Dermatological Science (2010) doi:10.1016/j.jdermsci.2009.12.008.