Remuzzi Giuseppe, Corriere della Sera, 1°ottobre 2008
Siamo fatti per tre quarti di acqua, ma possiamo vivere in una landa deserta o bere quattro litri di acqua (o di birra) al giorno senza che la composizione e il volume del liquido in cui sono immerse le nostre cellule – fluido extracellulare – cambino. Dipende dal rene, che ci consente di conservare l’acqua se manca ed eliminarla se ce n’è in eccesso. Se possiamo bere e mangiare quello che vogliamo è perché il rene elimina ciò che non serve minuto per minuto con una precisione che nessuna bilancia di nessun farmacista potrà mai raggiungere. Insomma il rene ci dà la libertà di eccedere. Quando il rene smette di funzionare l’ acqua si accumula e se non ci fosse la dialisi si morirebbe in pochi giorni. Ma com’è che il rene riesce a fare tutto questo con tanta perizia? Lo lascio dire a Peter Agre: chi meglio di lui? Prima dei suoi studi c’erano tante teorie, ma nessuna che fosse davvero convincente. «Il rene mantiene costante il volume d’acqua del nostro organismo grazie all’aquaporina, o meglio alle aquaporine, perché ce n’è più d’una». Un nome con cui il grande pubblico ha ben poca familiarità. Cos’è l’ aquaporina? «Una proteina che si trova sulla membrana delle cellule e aiuta l’acqua a passare rapidamente dentro e fuori. Funziona un po’ come un canale dedicato al trasporto dell’ acqua». All’aquaporina si è arrivati per caso. Peter Agre nel suo laboratorio all’Università Johns Hopkins di Baltimora studiava gli antigeni dei gruppi sanguigni, quelli che stanno sulla membrana dei globuli rossi. A lui interessava soprattutto il fattore Rh, voleva capire come era fatta la molecola, ma nel purificare quella dell’Rh se n’è trovata fra le mani un’altra, anche lei sulla membrana dei globuli rossi. Gli chiedo cosa ci facesse lì quella proteina. «Non ne avevo la minima idea. Ne parlai con diversi scienziati incluso Van Bennett, un vecchio compagno di università che aveva lavorato con me a Londra. Erano tutti molto interessati alla mia scoperta, ma nessuno sapeva aiutarmi. Una sera andai a trovare John Parker, che era stato mio professore di medicina all’ università di North Carolina. John quella sera era stanco per aver visto tanti ammalati, ma ascoltò con attenzione. “Una proteina fatta così che attraversa la membrana delle cellule, mi disse, potrebbe essere un canale dell’acqua”». Che certe cellule potessero avere canali per l’acqua era una vecchia idea dei fisiologi renali ma mai nessuno era riuscito a dimostrarlo. Con l’aiuto di biologi molecolari, Agre e Parker sono risaliti al Dna di questa proteina e l’hanno fatta esprimere sulla membrana degli ovociti di rana. E perché proprio sugli ovociti di rana? «Queste cellule non hanno aquaporina sulla loro membrana, fargliela esprimere ci avrebbe consentito di chiarire a cosa serve. Sarebbe bastato analizzare il comportamento degli ovociti con l’aquaporina e confrontarlo con quello degli ovociti normali». Messi in una provetta piena d’acqua, gli ovociti modificati così si gonfiavano fino a scoppiare. S’erano formati dei pori nella membrana, permeabili all’ acqua. L’esperimento della rana fu presentato per la prima volta nella primavera del ’92 al Meeting della Società Americana di Investigazione Clinica. «Come la chiamiamo questa proteina? Se n’è discusso a tavola ed è venuto fuori il nome di aquaporina». «Ma se c’entra con i movimenti dell’acqua la si dovrebbe trovare soprattutto nel rene» pensano Agre e Parker. Vanno a guardare ed è proprio così. Di aquaporina, nel rene, ce n’è un po’ dappertutto. Nell’uomo il gene che forma aquaporina qualche volta è difettoso (mutato) e può formare una proteina anomala non più capace di svolgere le sue funzioni. Il rene di quegli ammalati non sa riassorbire l’acqua e così urinano tantissimo, dieci anche venti litri al giorno, e devono bere altrettanto altrimenti si disidratano. Difetti dei canali dell’acqua ce ne sono tanti altri. Ciascuno porta a malattie rare del rene naturalmente ma anche dello scheletro e dei muscoli. Quando c’è un problema in gravidanza – distacco della placenta per esempio – il feto soffre. Lo si dovrebbe far nascere prima del termine perché è sicuro che quel feto starà meglio in incubatrice che nell’utero, ma prima bisogna far maturare i polmoni che non saprebbero respirare. Un modo per accelerare la maturazione dei polmoni ci sarebbe: fare alte dosi di cortisone (gli ostetrici se ne erano accorti tanti anni fa ma nessuno aveva capito il perché). Azzardiamo, non è che c’entra l’aquaporina anche qui? «Pare proprio di sì, il cortisone aumenta l’aquaporina nei polmoni del feto e questo consente al polmone, al momento del parto, di eliminare l’ acqua e prepararsi ad accogliere l’ aria col primo vagito». Insomma l’aquaporina ci serve per nascere e ci accompagna fino alla vecchiaia. Con l’età però un po’ se ne perde. È un guaio, soprattutto d’estate quando c’è troppo caldo: ci si disidrata. Non sarà che la mancanza relativa di aquaporina favorisce la perdita di liquidi? «È proprio così, con l’età i canali dell’acqua funzionano meno, anche il senso della sete un po’ viene meno. Tutto contribuisce a far perdere acqua. E col caldo o se uno è ammalato di diabete è ancora peggio». Perdere acqua senza accorgersene è pericoloso, in Italia tra luglio e agosto del 2003 sono morte tante persone anziane, 4000 in più che nello stesso periodo dell’ anno prima, e molti di più ne sono morti in Francia. Morti tutti soprattutto di… poca aquaporina.Peter Agre, biologo statunitense, è nato a Northfield (Usa) il 30 gennaio 1949. Studia biologia nel Augsburg College di Minneapolis, ottenendo un master nel 1974 nell’ Università Johns Hopkins di Baltimora, dove diventa professore nel 1981. Interessato alle caratteristiche della membrana cellulare, scopre l’ aquaporina, una proteina integrale che forma parte dei pori della membrana e che è permeabile all’ acqua, mediante la tecnica del «canale d’acqua». Nel 2003 riceve il Premio Nobel per la Chimica insieme con Roderick MacKinnon. Dal 2005 è vicerettore dell’ Università di Duke.Tutti e due gli scienziati furono premiati per le scoperte riguardanti le membrane cellulari, anche se Agre lo fu specialmente per la scoperta del canale dell’acqua, mentre MacKinnon per gli studi strutturali e meccanici sui canali ionici.
Siamo fatti per tre quarti di acqua, ma possiamo vivere in una landa deserta o bere quattro litri di acqua (o di birra) al giorno senza che la composizione e il volume del liquido in cui sono immerse le nostre cellule – fluido extracellulare – cambino. Dipende dal rene, che ci consente di conservare l’acqua se manca ed eliminarla se ce n’è in eccesso. Se possiamo bere e mangiare quello che vogliamo è perché il rene elimina ciò che non serve minuto per minuto con una precisione che nessuna bilancia di nessun farmacista potrà mai raggiungere. Insomma il rene ci dà la libertà di eccedere. Quando il rene smette di funzionare l’ acqua si accumula e se non ci fosse la dialisi si morirebbe in pochi giorni. Ma com’è che il rene riesce a fare tutto questo con tanta perizia? Lo lascio dire a Peter Agre: chi meglio di lui? Prima dei suoi studi c’erano tante teorie, ma nessuna che fosse davvero convincente. «Il rene mantiene costante il volume d’acqua del nostro organismo grazie all’aquaporina, o meglio alle aquaporine, perché ce n’è più d’una». Un nome con cui il grande pubblico ha ben poca familiarità. Cos’è l’ aquaporina? «Una proteina che si trova sulla membrana delle cellule e aiuta l’acqua a passare rapidamente dentro e fuori. Funziona un po’ come un canale dedicato al trasporto dell’ acqua». All’aquaporina si è arrivati per caso. Peter Agre nel suo laboratorio all’Università Johns Hopkins di Baltimora studiava gli antigeni dei gruppi sanguigni, quelli che stanno sulla membrana dei globuli rossi. A lui interessava soprattutto il fattore Rh, voleva capire come era fatta la molecola, ma nel purificare quella dell’Rh se n’è trovata fra le mani un’altra, anche lei sulla membrana dei globuli rossi. Gli chiedo cosa ci facesse lì quella proteina. «Non ne avevo la minima idea. Ne parlai con diversi scienziati incluso Van Bennett, un vecchio compagno di università che aveva lavorato con me a Londra. Erano tutti molto interessati alla mia scoperta, ma nessuno sapeva aiutarmi. Una sera andai a trovare John Parker, che era stato mio professore di medicina all’ università di North Carolina. John quella sera era stanco per aver visto tanti ammalati, ma ascoltò con attenzione. “Una proteina fatta così che attraversa la membrana delle cellule, mi disse, potrebbe essere un canale dell’acqua”». Che certe cellule potessero avere canali per l’acqua era una vecchia idea dei fisiologi renali ma mai nessuno era riuscito a dimostrarlo. Con l’aiuto di biologi molecolari, Agre e Parker sono risaliti al Dna di questa proteina e l’hanno fatta esprimere sulla membrana degli ovociti di rana. E perché proprio sugli ovociti di rana? «Queste cellule non hanno aquaporina sulla loro membrana, fargliela esprimere ci avrebbe consentito di chiarire a cosa serve. Sarebbe bastato analizzare il comportamento degli ovociti con l’aquaporina e confrontarlo con quello degli ovociti normali». Messi in una provetta piena d’acqua, gli ovociti modificati così si gonfiavano fino a scoppiare. S’erano formati dei pori nella membrana, permeabili all’ acqua. L’esperimento della rana fu presentato per la prima volta nella primavera del ’92 al Meeting della Società Americana di Investigazione Clinica. «Come la chiamiamo questa proteina? Se n’è discusso a tavola ed è venuto fuori il nome di aquaporina». «Ma se c’entra con i movimenti dell’acqua la si dovrebbe trovare soprattutto nel rene» pensano Agre e Parker. Vanno a guardare ed è proprio così. Di aquaporina, nel rene, ce n’è un po’ dappertutto. Nell’uomo il gene che forma aquaporina qualche volta è difettoso (mutato) e può formare una proteina anomala non più capace di svolgere le sue funzioni. Il rene di quegli ammalati non sa riassorbire l’acqua e così urinano tantissimo, dieci anche venti litri al giorno, e devono bere altrettanto altrimenti si disidratano. Difetti dei canali dell’acqua ce ne sono tanti altri. Ciascuno porta a malattie rare del rene naturalmente ma anche dello scheletro e dei muscoli. Quando c’è un problema in gravidanza – distacco della placenta per esempio – il feto soffre. Lo si dovrebbe far nascere prima del termine perché è sicuro che quel feto starà meglio in incubatrice che nell’utero, ma prima bisogna far maturare i polmoni che non saprebbero respirare. Un modo per accelerare la maturazione dei polmoni ci sarebbe: fare alte dosi di cortisone (gli ostetrici se ne erano accorti tanti anni fa ma nessuno aveva capito il perché). Azzardiamo, non è che c’entra l’aquaporina anche qui? «Pare proprio di sì, il cortisone aumenta l’aquaporina nei polmoni del feto e questo consente al polmone, al momento del parto, di eliminare l’ acqua e prepararsi ad accogliere l’ aria col primo vagito». Insomma l’aquaporina ci serve per nascere e ci accompagna fino alla vecchiaia. Con l’età però un po’ se ne perde. È un guaio, soprattutto d’estate quando c’è troppo caldo: ci si disidrata. Non sarà che la mancanza relativa di aquaporina favorisce la perdita di liquidi? «È proprio così, con l’età i canali dell’acqua funzionano meno, anche il senso della sete un po’ viene meno. Tutto contribuisce a far perdere acqua. E col caldo o se uno è ammalato di diabete è ancora peggio». Perdere acqua senza accorgersene è pericoloso, in Italia tra luglio e agosto del 2003 sono morte tante persone anziane, 4000 in più che nello stesso periodo dell’ anno prima, e molti di più ne sono morti in Francia. Morti tutti soprattutto di… poca aquaporina.Peter Agre, biologo statunitense, è nato a Northfield (Usa) il 30 gennaio 1949. Studia biologia nel Augsburg College di Minneapolis, ottenendo un master nel 1974 nell’ Università Johns Hopkins di Baltimora, dove diventa professore nel 1981. Interessato alle caratteristiche della membrana cellulare, scopre l’ aquaporina, una proteina integrale che forma parte dei pori della membrana e che è permeabile all’ acqua, mediante la tecnica del «canale d’acqua». Nel 2003 riceve il Premio Nobel per la Chimica insieme con Roderick MacKinnon. Dal 2005 è vicerettore dell’ Università di Duke.Tutti e due gli scienziati furono premiati per le scoperte riguardanti le membrane cellulari, anche se Agre lo fu specialmente per la scoperta del canale dell’acqua, mentre MacKinnon per gli studi strutturali e meccanici sui canali ionici.