Vitamina D3 transactivates zinco e manganese transporter SLC30A10 tramite il recettore della Vitamina D

Vitamina D3 regola i geni critici per la salute umana e la sua carenza è associata con un aumentato rischio di osteoporosi, il cancro, il diabete, la sclerosi multipla, ipertensione, malattie infiammatorie e malattie immunologiche. Per studiare l’impatto della vitamina D3 sui geni rilevanti per il trasporto e il metabolismo di nutrienti e farmaci, abbiamo impiegato il sequenziamento di nuova generazione (NGS) e analizzato l’espressione genica globale della linea cellulare Caco-2 derivata dall’uomo trattata con vitamina D3 a 500 nM. I geni coinvolti nella segnalazione neuropeptidica, nell’infiammazione, nell’adesione cellulare e nella morfogenesi sono stati espressi in modo differenziato. In particolare, i geni implicati nell’omeostasi di zinco, manganese e ferro sono stati in gran parte aumentati dal trattamento con vitamina D3. Un aumento di cer 10 volte nella ceruloplasmina e increase 4 volte nell’espressione genica dell’aptoglobina ha suggerito una possibile associazione tra vitamina D e omeostasi del ferro. SLC30A10, il gene che codifica per il trasportatore di zinco e manganese ZnT10, è stato il trasportatore principalmente interessato, con un aumento di expression 15 volte nell’espressione. SLC30A10 è fondamentale per l’omeostasi di zinco e manganese e le mutazioni in questo gene, con conseguente compromissione della funzione o dell’espressione di ZnT10, causa intossicazione da manganese, con sintomi simili al Parkinson. I nostri risultati NGS sono stati convalidati mediante PCR in tempo reale in cellule Caco-2, nonché in biopsie duodenali prelevate da soggetti umani sani trattati con 0,5 µg di vitamina D3 al giorno per 10 giorni. Oltre ad aumentare l’espressione genica di SLC30A10 e il controllo positivo TRPV6, la vitamina D3 ha anche aumentato l’espressione proteica ZnT10, come indicato da Western blot e citofluorescenza. In silico l’identificazione di potenziali elementi sensibili alla vitamina D (VDREs) nella regione 5′-fiancheggiante del promotore SLC30A10 e del reporter della dual-luciferasi ha mostrato una maggiore attività del promotore in presenza di costrutti del recettore della vitamina D (VDR) e del recettore del retinoide X (RXR), nonché della vitamina D3, ma non quando uno di questi fattori era assente. L’analisi elettroforetica dello spostamento di mobilità (EMSA) e la concorrenza EMSA hanno rivelato il legame di sequenze selezionate, vale a dire, nt -1623/-1588 e nt -1758/-1723 relativo al sito di inizio della trascrizione, agli estratti nucleari contenenti VDR. In conclusione, abbiamo dimostrato che la vitamina D3 transattiva il gene SLC30A10 in modo VDR-dipendente, con conseguente aumento dell’espressione proteica ZnT10. Poiché SLC30A10 è altamente espresso nell’intestino tenue, è possibile che il controllo dei livelli sistemici di zinco e manganese sia regolato dalla vitamina D3 nell’intestino. Zinco, manganese e vitamina D sono importanti per il metabolismo osseo e la salute del cervello. L’esame futuro di un possibile ruolo per l’integrazione o la chelazione di zinco e manganese, insieme alla somministrazione di vitamina D3, favorirà la nostra comprensione del suo potenziale beneficio nel trattamento di malattie specifiche, come l’osteoporosi e il morbo di Parkinson.