Salta ai contenuti. | Salta alla navigazione

Strumenti personali
Home / News / 2017 / Agosto / Entropia e cancro | Sui Scientific Reports di Nature uno studio con contributo Unife

Entropia e cancro | Sui Scientific Reports di Nature uno studio con contributo Unife

È possibile quantificare l’entropia prodotta e scambiata in una cellula?

L’entropia rappresenta una grandezza fondamentale in termodinamica e può essere definita come una forma di energia degradata sotto forma di calore. Questa forma di energia esprime anche la misura di disordine di un sistema chimico-fisico come, ad esempio, una cellula. Inoltre, è coinvolta in molti aspetti della vita cellulare. Nonostante i numerosi progressi che si sono avuti nell’ambito della biofisica negli ultimi decenni, attualmente non era ancora disponibile un modello fisico che potesse permettere il calcolo della produzione di entropia associata alle reazioni chimiche irreversibili in una cellula normale ed in una cellula neoplastica.

Un articolo pubblicato su Scientific Reports di Nature, a firma di un ricercatore del Dipartimento di Fisica e Scienze della Terra dell’Università di Ferrara (Roberto Zivieri) e di un ricercatore dell’Università di Catania (Nicola Pacini) con il supporto del Prof. Giovanni Finocchio dell’Università di Messina e del Prof. Mario Carpentieri dell’Università di Bari (Rate of entropy model for irreversible processes in living systems”), risponde positivamente a questa domanda.

Il modello è basato sulla formulazione termodinamica di Prigogine (Premio Nobel per la Chimica nel 1977), di cui quest’anno ricorre il centenario della nascita, applicata ai sistemi viventi. Tale approccio permette di ricavare cinque equazioni universali che non sono invarianti per rovesciamento temporale a conferma dell’irreversibilità dei processi biologici.

Nelle cellule viventi, si trovano molti esempi di reazioni irreversibili, fra questi le reazioni che comportano la degradazione dei carboidrati, come ad esempio la respirazione cellulare o la fermentazione lattica, che tutti ricorderemo dalle scuole superiori o dai fastidiosi crampi dopo un’attività sportiva. Sono proprio queste reazioni responsabili della produzione di entropia e svolgono un ruolo fondamentale in molti aspetti legati allo sviluppo delle patologie oncologiche. Nonostante da anni sia nota l’importanza oncologica di queste reazioni, che sono utilizzate anche a fini diagnostici come nel caso della PET che misura la captazione del glucosio, mancava un modello specifico per il calcolo dell’entropia prodotta. Infatti, la conoscenza della produzione di entropia in una cellula potrebbe permettere di comprendere più a fondo il comportamento dei tessuti neoplastici fornendo indicazioni importanti per la diagnostica oncologica ed allargando le informazioni ottenute dalla sola misura quantitativa.

Sebbene saranno necessari ulteriori sforzi, il modello e le prime simulazioni effettuate sono promettenti in tal senso, mostrando la potenziale importanza di un approccio fisico in queste complesse dinamiche.

Gli autori ringraziano il Prof. Santi Gangi, Direttore dell’Unità di Senologia dell’Università di Catania e la Dott.ssa Angela Strazzanti, collaboratrice della stessa Unità Operativa.