Tumori e organizzazione del microambiente metabolico

Come emerso finora, l’insulina può contribuire a creare un ambiente biologico favorevole alla crescita neoplastica; il passaggio successivo, adesso, consiste nel comprendere che cosa accade quando un segnale di crescita raggiunge l’interno della cellula. È qui che entra in gioco una delle più importanti reti di comunicazione della biologia cellulare: la via PI3K/AKT/mTOR. In condizioni fisiologiche, come visto approfonditamente nel capitolo 4 dedicato, questa cascata funziona come un sofisticato sistema di controllo che permette alla cellula di adattare crescita, proliferazione, metabolismo e sintesi proteica alla disponibilità di nutrienti e ai segnali provenienti dall’ambiente. Il problema nasce quando questo sistema smette di rispondere correttamente ai suoi normali meccanismi di regolazione e rimane persistentemente attivo. Nelle cellule tumorali, infatti, alterazioni genetiche o funzionali possono trasformare una via fisiologica indispensabile alla vita cellulare in un circuito capace di sostenere crescita incontrollata, sopravvivenza, motilità e progressione della malattia (Wu et al., 2022) [12].

Possiamo immaginare PI3K, AKT e mTOR come tre stazioni poste lungo una stessa linea di trasmissione. Quando PI3K viene attivata, il segnale viene progressivamente trasferito verso AKT e quindi verso una serie di effettori intracellulari, tra i quali mTOR occupa una posizione fondamentale. Nella cellula normale questa linea non rimane costantemente accesa: viene attivata quando serve e frenata quando lo stimolo viene meno. Nel tumore, invece, l'iperattività di PI3K, la perdita della funzione di regolatori negativi come PTEN o alterazioni attivanti di AKT possono contribuire a mantenere persistentemente operativo il circuito. Il risultato è che la cellula continua a ricevere segnali favorevoli alla crescita e alla sopravvivenza anche quando, fisiologicamente, dovrebbe rallentare o arrestarsi (Jiang et al., 2024) [13].

mTOR rappresenta uno dei principali punti di convergenza di questo sistema e opera attraverso due complessi funzionalmente distinti, mTORC1 e mTORC2. mTORC1 controlla processi strettamente collegati alla crescita e alla sintesi proteica; mTORC2, invece, partecipa alla piena attivazione di AKT, contribuendo così al mantenimento del segnale. La relazione non deve quindi essere immaginata semplicemente come una fila di tessere del domino che cadono una dopo l'altra. È più simile a una rete nella quale alcuni elementi posti a valle possono contribuire a mantenere attivi quelli che li precedono. Questa organizzazione aiuta a comprendere perché la deregolazione dell'asse possa diventare particolarmente efficace nel sostenere la cellula tumorale (Ye et al., 2020) [14].

La rilevanza clinica di questa iperattivazione emerge chiaramente nel carcinoma nasofaringeo. Analizzando 119 pazienti e confrontandoli con 30 soggetti sani, alcuni ricercatori hanno riscontrato una maggiore espressione di PI3K, AKT e mTOR nei tessuti tumorali. Ma il dato più interessante riguardava il comportamento della malattia: livelli più elevati delle tre proteine erano associati a stadi tumorali più avanzati, maggiore interessamento linfonodale, recidiva e metastasi a distanza. Inoltre, PI3K correlava positivamente con AKT e AKT con mTOR, mostrando nel tessuto umano quella stessa continuità funzionale prevista dalla cascata molecolare. I pazienti caratterizzati da una maggiore espressione di questi componenti presentavano anche una sopravvivenza inferiore e, nell'analisi multivariata, la sovraespressione di PI3K, AKT e mTOR emergeva come fattore prognostico indipendente (Yu et al., 2019) [15].

Un quadro simile è stato osservato nel carcinoma a cellule squamose del cavo orale. Nei tessuti tumorali la positività per PI3K, AKT e mTOR raggiungeva rispettivamente il 58,8%, il 62,5% e il 51,3%, mentre nei tessuti normali adiacenti era soltanto del 10%, 15% e 10%. L'attivazione della cascata risultava associata allo stadio avanzato e alle metastasi linfonodali; inoltre, PI3K e AKT erano associati a una minore differenziazione tumorale. Particolarmente significativa era la posizione di AKT: la positività di AKT rimaneva associata indipendentemente a una peggiore sopravvivenza, con un hazard ratio (indicatore che confronta il rischio di un evento tra due gruppi nel corso del tempo) di 2,156 (Gu, 2026) [16].

Queste osservazioni aiutano a comprendere un concetto essenziale: l'attivazione di PI3K/AKT/mTOR non sembra limitarsi a far crescere più rapidamente una massa tumorale. Può contribuire anche all'acquisizione di caratteristiche che permettono alle cellule di diventare più aggressive e di disseminarsi. Nel carcinoma polmonare, per esempio, questa cascata partecipa alla regolazione della transizione epitelio-mesenchimale, o EMT (trasformazione delle cellule epiteliali in cellule più mobili, capaci di spostarsi e invadere altri tessuti). Durante questo processo la cellula perde progressivamente alcune caratteristiche tipiche del tessuto epiteliale, comprese parte delle sue proprietà adesive, e acquisisce un fenotipo più mobile e invasivo. È come se una cellula normalmente vincolata al proprio posto nel tessuto acquisisse progressivamente gli strumenti necessari per staccarsi, muoversi e colonizzare altri ambienti. Numerosi regolatori molecolari convergono sulla via PI3K/AKT/mTOR influenzando proprio questo comportamento; la sua attivazione persistente è stata collegata non soltanto alla proliferazione, ma anche a invasione, metastasi, angiogenesi e resistenza terapeutica (Moghbeli, 2024) [17].

Un esempio sperimentale particolarmente intuitivo proviene dal carcinoma tiroideo. La midkina, una proteina di crescita indicata con la sigla MDK, risulta sovraespressa nelle cellule tumorali e la sua espressione aumenta con la progressione della malattia. Quando i ricercatori hanno ridotto sperimentalmente MDK, la capacità delle cellule tumorali di migrare e invadere è diminuita insieme ai livelli di PI3K, AKT e mTOR. Ma il passaggio più interessante è avvenuto successivamente: riattivando farmacologicamente la cascata mediante IGF-1, migrazione e invasività sono state ripristinate. In sintesi, spegnere il segnale riduceva il comportamento aggressivo della cellula, mentre riaccenderlo permetteva alla cellula di recuperarlo (Yuan et al., 2024) [18].

Un principio simile emerge nel carcinoma mammario triplo negativo. In queste cellule il microRNA (minuscole molecole di RNA a singolo filamento che non producono proteine) risulta ridotto, mentre il protoncogene MYB (gene normale che aiuta le cellule a crescere e a dividersi in modo sano) è maggiormente espresso. Aumentando sperimentalmente il microRNA si osservava una riduzione della proliferazione, della migrazione e dell'invasione; al contrario, il suo silenziamento favoriva questi fenomeni. MYB è risultato un bersaglio diretto di questo microRNA e la sua sovraespressione era in grado di riattivare PI3K/AKT/mTOR e ripristinare la proliferazione cellulare. L'esperimento mostra quindi come segnali molecolari differenti possano convergere sulla stessa cascata e utilizzarla come una sorta di nodo comune attraverso cui sostenere il comportamento maligno (Tang et al., 2025) [19].

Ma una cellula che prolifera non necessita soltanto di segnali di crescita. Deve anche procurarsi energia e, soprattutto, materiale con cui costruire nuove cellule. Per questo la via PI3K/AKT assume un significato ancora più ampio: collega il segnale proliferativo alla riorganizzazione del metabolismo. Le evidenze raccolte da alcuni ricercatori mostrano come AKT possa aumentare l'ingresso del glucosio nella cellula attraverso la regolazione di GLUT1 e favorire l'attività di enzimi glicolitici. La cellula tumorale, quindi, non utilizza PI3K/AKT soltanto come un comando che le dice di crescere: utilizza lo stesso circuito per riorganizzare le proprie risorse metaboliche in funzione della crescita (Fontana et al., 2024) [20].

A rendere il quadro ancora più complesso contribuisce il fatto che questa via può essere influenzata anche dalle cellule che circondano il tumore. Nell'osteosarcoma, i fibroblasti associati al cancro sono risultati capaci di modificare il metabolismo delle cellule neoplastiche aumentando l'espressione della fosfoserina aminotransferasi 1, PSAT1, un enzima coinvolto nella biosintesi della serina. L'aumento di PSAT1 si accompagnava all'attivazione dell'asse PI3K/mTOR/S6K1 e a una maggiore migrazione e transizione epitelio-mesenchimale. Il silenziamento di PSAT1 riduceva questi fenomeni, mentre l'inibizione di mTOR mediante rapamicina limitava sia la migrazione cellulare sia la formazione di metastasi nei modelli animali (Feng et al., 2025) [21]. Ciò dimostra che PI3K/mTOR può rappresentare anche uno dei punti attraverso cui il microambiente circostante comunica con la cellula neoplastica e ne modifica il comportamento.

La centralità di questa cascata diventa ancora più evidente osservando ciò che accade quando viene bloccata sperimentalmente. Nel carcinoma renale, l'inibitore duale GNE-477 ha ridotto crescita, vitalità, proliferazione, migrazione e invasione delle cellule tumorali, inducendo contemporaneamente apoptosi. Il composto bloccava la fosforilazione di diversi componenti della cascata, compreso AKT, interferendo contemporaneamente con mTORC1 e mTORC2. Soprattutto, quando i ricercatori hanno ripristinato artificialmente un AKT costitutivamente attivo, l'effetto antitumorale del composto è stato sostanzialmente annullato. Viceversa, eliminando geneticamente AKT si ottenevano effetti simili a quelli prodotti dal farmaco (Ye et al., 2020) [14].

Tuttavia, proprio la struttura a rete della cascata spiega perché bloccarla farmacologicamente sia più difficile di quanto possa sembrare. L'inibizione di un singolo punto può rimuovere alcuni feedback fisiologici e permettere alla cellula di riattivare AKT o utilizzare circuiti alternativi. Per questo sono stati sviluppati inibitori capaci di agire contemporaneamente su PI3K e mTOR: l'obiettivo è chiudere più vie di fuga nello stesso momento e ottenere una soppressione più completa del segnale. I dati disponibili mostrano che questi composti possono ridurre la proliferazione e favorire l'apoptosi, ma resistenza farmacologica, tossicità e differenze molecolari tra i tumori continuano a limitarne l'efficacia clinica (Wu et al., 2022) [12]. Anche nel carcinoma testa-collo, infatti, gli inibitori di PI3K, AKT e mTOR hanno prodotto risultati eterogenei e il blocco di un singolo nodo può essere seguito dalla riattivazione compensatoria della cascata (Jiang et al., 2024) [13].

Nel loro insieme, queste evidenze permettono di vedere PI3K/AKT/mTOR non come una semplice sequenza di proteine, ma come una vera infrastruttura biologica della cellula tumorale. La sua attivazione può collegare segnali extracellulari, crescita, sopravvivenza, sintesi proteica, metabolismo, migrazione, invasione e capacità metastatica. Studi condotti in tumori profondamente differenti, dal carcinoma nasofaringeo a quello orale, dal polmone alla mammella, dalla tiroide al rene e all'osteosarcoma, convergono quindi su uno stesso principio: quando questa rete rimane persistentemente attiva, la cellula dispone di un sistema capace di coordinare molte delle funzioni necessarie alla progressione neoplastica.

Ma tra queste funzioni ce n'è una che merita di essere seguita separatamente. Una cellula che cresce continuamente deve trovare il modo di sostenere richieste energetiche e biosintetiche eccezionali, anche quando l'ambiente che la circonda diventa povero di ossigeno e nutrienti. È proprio a questo punto che mTOR incontra uno dei più importanti regolatori dell'adattamento cellulare, HIF-1α, e che il metabolismo della cellula tumorale comincia ad assumere caratteristiche profondamente diverse da quelle che ci aspetteremmo in una cellula normale. Sarà questo il passaggio necessario per comprendere, nel paragrafo successivo, il rapporto tra mTOR, HIF-1α e l'effetto Warburg.

Alla luce di quanto osservato, l’attivazione della via PI3K/AKT/mTOR è in grado di fornire alla cellula tumorale segnali continui di crescita e sopravvivenza. Ma una cellula che prolifera rapidamente non ha bisogno soltanto dell’ordine di crescere: deve anche procurarsi energia e, soprattutto, una grande quantità di materiale con cui costruire nuove membrane, proteine e acidi nucleici. È proprio in questo passaggio che mTOR assume un significato ancora più importante, perché collega il segnale proliferativo alla riorganizzazione del metabolismo cellulare. Uno dei fenomeni più caratteristici di questa trasformazione è il cosiddetto effetto Warburg, cioè la tendenza di molte cellule tumorali ad aumentare fortemente l’utilizzo della glicolisi (processo con cui le cellule degradano il glucosio per ricavare energia) e la produzione di lattato (una sostanza prodotta dalle cellule durante il metabolismo del glucosio) anche quando l’ossigeno è disponibile. Questo non significa necessariamente che i mitocondri abbiano smesso di funzionare: in numerosi tumori glicolisi aerobica e fosforilazione ossidativa possono coesistere. AKT può infatti aumentare contemporaneamente l’assorbimento del glucosio, il flusso glicolitico e, in alcuni contesti, anche la produzione energetica mitocondriale, tanto da essere stata proposta come una possibile “chinasi di Warburg” (Robey & Hay, 2009) [22].

Per comprenderne il vantaggio bisogna abbandonare l’idea che la cellula scelga il proprio metabolismo soltanto sulla base della quantità massima di ATP ottenibile da una molecola di glucosio. Una cellula tumorale deve duplicarsi rapidamente e necessita quindi anche di intermedi metabolici utilizzabili per sintetizzare nucleotidi (piccole molecole che costituiscono i mattoni fondamentali del DNA e dell’RNA), lipidi e altre macromolecole. Una glicolisi molto attiva permette di deviare parte del carbonio del glucosio verso queste vie biosintetiche. È come se una fabbrica, anziché utilizzare tutta la materia prima esclusivamente per produrre energia, ne trattenesse una parte lungo la catena di lavorazione per costruire nuovi macchinari e nuove strutture. La cellula neoplastica può così trasformare il metabolismo da semplice sistema energetico a vera infrastruttura per la proliferazione (Robey & Hay, 2009) [22].

Uno dei collegamenti molecolari più importanti tra il segnale proliferativo e questa trasformazione metabolica passa attraverso mTOR e HIF-1α. Normalmente HIF-1α è noto soprattutto come componente della risposta cellulare alla riduzione dell’ossigeno. Tuttavia, nelle cellule caratterizzate da un’attivazione oncogenica di mTOR, il programma normalmente associato all’ipossia può essere sostenuto anche quando l’ossigeno è disponibile. In questo contesto mTOR favorisce l’aumento di HIF-1α, che a sua volta contribuisce all’espressione di proteine coinvolte nell’utilizzazione del glucosio e nella glicolisi. La cellula può quindi comportarsi metabolicamente come se dovesse adattarsi a una carenza di ossigeno pur trovandosi in condizioni normossiche: una sorta di “pseudoipossia” generata dalla segnalazione intracellulare (Sun et al., 2011) [23].

Alcuni ricercatori hanno mostrato questo fenomeno utilizzando cellule nelle quali la perdita di TSC1, TSC2 o PTEN (proteina che funziona come un freno naturale del pathway PI3K/AKT/mTOR) determinava una forte attivazione di mTOR. Queste cellule sviluppavano un’intensa glicolisi aerobica anche in presenza di ossigeno; quando mTOR veniva inibito con rapamicina, il fenotipo glicolitico diminuiva significativamente. Parallelamente aumentava l’espressione della piruvato chinasi M2, PKM2, un’isoforma associata alle cellule proliferanti e tumorali. Quando PKM2 veniva sperimentalmente soppressa, diminuivano sia la glicolisi aerobica sia la crescita tumorale. L’effetto Warburg appariva quindi non come un fenomeno metabolico isolato, ma come una conseguenza funzionale dell’iperattivazione della segnalazione oncogenica a monte (Sun et al., 2011) [23].

Un’ulteriore dimostrazione proviene dal carcinoma pancreatico. In queste cellule ARHGAP4 (un gene umano che produce una proteina enzimatica) risulta ridotta, mentre PKM2 è maggiormente espressa. Quando ARHGAP4 veniva ripristinata sperimentalmente, diminuivano la fosforilazione di mTOR, i livelli di HIF-1α e PKM2, insieme all’assorbimento di glucosio e alla produzione di lattato. Al contrario, il silenziamento di ARHGAP4 aumentava tutti questi parametri. Soprattutto, gli effetti metabolici prodotti dalla perdita di ARHGAP4 venivano contrastati sia dall’inibizione di mTOR con rapamicina sia dall’inibizione di HIF-1α. L’esperimento delinea quindi una sequenza funzionale nella quale l’attivazione di mTOR sostiene HIF-1α, HIF-1α contribuisce al programma glicolitico e PKM2 rappresenta uno degli effettori attraverso cui questo programma viene concretamente realizzato (Shen et al., 2019) [24].

Lo stesso principio emerge nel carcinoma colorettale. Il long non-coding RNA CRNDE (una molecola di RNA che non produce proteine ma regola l'attività dei geni) è risultato capace di sostenere l’effetto Warburg attraverso la via AKT/mTORC1. Il suo silenziamento riduceva l’assorbimento di glucosio, la produzione di ATP e lattato e l’espressione di GLUT1, accompagnandosi a minore proliferazione, maggiore apoptosi e maggiore sensibilità al cisplatino (un farmaco chemioterapico salvavita a base di platino). Viceversa, la sovraespressione di CRNDE intensificava il metabolismo glicolitico, ma questi effetti venivano aboliti dagli inibitori di AKT e mTOR (Yang et al., 2022) [25]. La conseguenza importante è che l’effetto Warburg non appare semplicemente come il risultato della crescita tumorale: in questi modelli partecipa attivamente al mantenimento della proliferazione e della sopravvivenza cellulare.

Nel carcinoma pancreatico resistente alla gemcitabina (farmaco antitumorale che blocca la replicazione del DNA e limita la proliferazione delle cellule tumorali), la sovraespressione di mTOR produceva infatti un aumento del consumo di glucosio, della produzione di lattato e dell’ATP, insieme all’incremento di GLUT1 e PKM2. L’inibizione di mTOR mediante everolimus (farmaco che inibisce mTORC1, contribuendo a ridurre la crescita cellulare) invertiva questo programma metabolico e riduceva contemporaneamente la crescita e la migrazione cellulare, favorendo l’apoptosi; nei modelli animali diminuiva inoltre la crescita dei tumori resistenti alla gemcitabina (Cui et al., 2021) [26]. Anche nel carcinoma polmonare non a piccole cellule, la riduzione sperimentale dell’attività PI3K/AKT/mTOR mediante trattamento con 1,25-diidrossi-vitamina D3 si accompagnava a una diminuzione di GLUT1 e PKM2 e alla soppressione del fenotipo glicolitico, osservata sia in vitro sia nei modelli sperimentali in vivo (Yiyan et al., 2022) [27].

Il collegamento con HIF-1 è stato osservato anche nelle cellule di un tipo di carcinoma mammario triplo negativo. Un estratto sperimentale di Holothuria scabra riduceva l’attività dell’asse AKT/mTOR/HIF-1, accompagnandosi alla diminuzione della produzione di lattato e a un aumento dell’apoptosi. Pur trattandosi esclusivamente di un modello cellulare e non di un’evidenza terapeutica clinica, l’esperimento fornisce un’ulteriore conferma del collegamento funzionale tra la segnalazione AKT/mTOR, HIF-1 e il mantenimento della glicolisi tumorale (Yurasakpong et al., 2021) [28].

Altri esperimenti mostrano che anche intervenendo a monte sul circuito è possibile modificare il metabolismo. In specifiche cellule tumorali, la berberina (sostanza vegetale che può influenzare il metabolismo energetico) riduceva l’attività AKT/mTOR, la disponibilità di GLUT1, l’ingresso di glucosio e la produzione di ATP; riattivando sperimentalmente AKT, gran parte di questi effetti veniva attenuata, rafforzando l’ipotesi di un rapporto funzionale tra la cascata di segnalazione e l’utilizzazione del glucosio (Guo et al., 2021) [29]. Nel carcinoma prostatico resistente al docetaxel (un farmaco chemioterapico), invece, la riduzione di PI3K, AKT, mTOR e HIF-1α si accompagnava a una diminuzione di lattato, ATP e PKM2 e a un aumento della piruvato deidrogenasi, suggerendo una parziale inversione della programmazione glicolitica associata alla resistenza farmacologica (Xu et al., 2023) [30].

Un’ulteriore conferma meccanicistica, pur provenendo da cellule non tumorali, mostra quanto strettamente segnale proliferativo e metabolismo possano essere collegati. Nelle cellule muscolari lisce dell’arteria polmonare, il PDGF (un fattore di crescita derivato dalle piastrine) aumenta contemporaneamente proliferazione, attivazione della via PI3K/AKT/mTOR, HIF-1α e glicolisi aerobica; il blocco della cascata riduce sia l’effetto Warburg sia la proliferazione. Questo modello mostra che un segnale di crescita può trasformarsi direttamente in un programma metabolico destinato a sostenere la moltiplicazione cellulare (Xiao et al., 2017) [31].

Nel loro insieme, queste evidenze permettono quindi di interpretare l’effetto Warburg come parte di una strategia metabolica coordinata. L’attivazione di AKT e mTOR non dice soltanto alla cellula di crescere: contribuisce a predisporre il metabolismo affinché quella crescita sia materialmente possibile. HIF-1α rappresenta uno dei principali punti di collegamento tra questi due mondi, perché traduce il segnale proveniente da mTOR in un programma capace di aumentare l’utilizzazione del glucosio e la glicolisi anche quando l’ossigeno è disponibile. Comprendere pienamente questo passaggio richiede però di osservare HIF-1α più da vicino: non soltanto come regolatore metabolico, ma come uno dei principali sistemi attraverso cui la cellula tumorale modifica il proprio comportamento e si adatta a un ambiente progressivamente più ostile.

In questo contesto, HIF-1α rappresenta uno dei principali punti di incontro tra i segnali proliferativi della cellula tumorale e la sua riprogrammazione metabolica. Per comprenderne pienamente il significato, tuttavia, è necessario osservare ciò che accade all’interno di un tumore solido mentre la massa neoplastica cresce. Una popolazione cellulare che aumenta rapidamente di dimensioni richiede quantità sempre maggiori di ossigeno e nutrienti, ma la rete vascolare che dovrebbe rifornirla non riesce necessariamente a svilupparsi con la stessa velocità. Inoltre, i vasi tumorali sono spesso strutturalmente e funzionalmente anomali. Si formano così regioni nelle quali l’apporto di ossigeno diventa insufficiente rispetto alle necessità delle cellule. È importante, però, chiarire cosa significhi realmente parlare di ipossia. Il 20-21% di ossigeno presente nell’atmosfera e frequentemente utilizzato come condizione di “normossia” negli esperimenti cellulari non corrisponde alla normale ossigenazione dei nostri tessuti. Nei tessuti sani le concentrazioni fisiologiche, definite più correttamente fisossiche, si collocano generalmente tra circa il 3 e il 7,4%, con una media intorno al 5%. Nei tumori solidi i valori possono scendere ulteriormente, approssimativamente tra lo 0,3 e il 4,2%, e nella maggior parte delle neoplasie sono stati osservati valori mediani inferiori al 2%, con livelli particolarmente bassi in alcuni tumori della prostata e del pancreas (McKeown, 2014) [32].

Questa carenza di ossigeno non rappresenta soltanto una conseguenza passiva della crescita tumorale. Con il progredire della malattia diventa una vera pressione selettiva: le cellule incapaci di adattarsi alle condizioni più difficili vengono penalizzate, mentre quelle che possiedono o acquisiscono sistemi capaci di tollerare l’ipossia ottengono un vantaggio. Una maggiore presenza di cellule ipossiche è stata infatti associata a prognosi peggiore, e le regioni ipossiche possono favorire popolazioni cellulari dotate di caratteristiche particolarmente resistenti e aggressive (McKeown, 2014) [32]. In questo scenario HIF-1α può essere immaginato come un interruttore di emergenza che consente alla cellula di comprendere che l’ambiente è cambiato e di modificare rapidamente il proprio comportamento.

HIF-1, acronimo di Hypoxia-Inducible Factor 1, è un fattore di trascrizione costituito da due componenti, HIF-1α e HIF-1β. La componente decisiva nella risposta all’ossigeno è HIF-1α. Quando l’ossigeno è sufficientemente disponibile, specifici enzimi chiamati PHD, modificano HIF-1α. Quest’ultima permette di indirizzarla verso il sistema attraverso il quale viene rapidamente degradata. In altre parole, in presenza di ossigeno la cellula produce HIF-1α ma, contemporaneamente, dispone di un sistema che ne impedisce l’accumulo. Quando l’ossigeno diminuisce, l’attività delle PHD viene invece limitata; HIF-1α sfugge alla normale degradazione, si stabilizza, si accumula e raggiunge il nucleo. Qui si associa a HIF-1β formando HIF-1 funzionale, capace di riconoscere specifiche sequenze del DNA definite Hypoxia Response Elements, o HRE, e di modificare l’espressione di numerosi geni (Basheeruddin e Qausain, 2024) [33].

Questo meccanismo nasce come un sistema fisiologico di adattamento. Il problema, nel tumore, è che viene sfruttato per sopravvivere in un ambiente che altrimenti potrebbe ostacolare la crescita della massa neoplastica. Una volta stabilizzato, HIF-1α coordina infatti una risposta molto più ampia della semplice conservazione dell’energia: interviene sul metabolismo, sulla sopravvivenza cellulare, sull’angiogenesi (formazione di nuovi vasi sanguigni), sull’invasività e sulla capacità della cellula di interagire con il microambiente. Inoltre, la sua attivazione non dipende esclusivamente dalla carenza di ossigeno. Segnali oncogenici e vie come PI3K/AKT/mTOR possono aumentarne l’espressione o l’attività anche quando l’ossigeno non è drasticamente ridotto (Qannita et al., 2024) [34]. Questo collegamento è particolarmente importante perché unisce direttamente quanto descritto nei paragrafi precedenti alla risposta ipossica: nel tumore HIF-1α può essere sostenuto sia dalle caratteristiche fisiche del microambiente sia dalle alterazioni molecolari interne alla cellula.

Una delle conseguenze più profonde della sua attivazione riguarda la capacità di riorganizzare l’intero metabolismo cellulare. HIF-1 non modifica soltanto il destino del glucosio, ma interviene anche sul metabolismo lipidico e aminoacidico e sulla funzione mitocondriale. In condizioni ipossiche limita l’ingresso del piruvato nel metabolismo ossidativo attraverso l’induzione di PDK1 (enzima che contribuisce ad attivare AKT), modifica il funzionamento della catena respiratoria, riduce il consumo di ossigeno e contribuisce a controllare la produzione di specie reattive dell’ossigeno. Può inoltre favorire, attraverso due proteine, la mitofagia (un processo biologico in cui la cellula elimina in modo selettivo i suoi mitocondri vecchi, malati o non più utili) e ridurre la biogenesi mitocondriale. La conseguenza non è quindi semplicemente lo “spegnimento” del mitocondrio, ma una sua riorganizzazione finalizzata a utilizzare meglio il poco ossigeno disponibile e a evitare che uno squilibrio eccessivo delle specie reattive dell’ossigeno comprometta la sopravvivenza cellulare (Infantino et al., 2021) [35].

Anche il metabolismo lipidico e quello degli amminoacidi vengono adattati alle nuove necessità. Le cellule possono aumentare l’accumulo di goccioline lipidiche, modificare sintesi e utilizzazione degli acidi grassi e ricorrere maggiormente alla glutammina e alla serina per sostenere biosintesi e controllo dell’equilibrio redox (Infantino et al., 2021) [35]. HIF-1α deve quindi essere interpretato non come un semplice sensore dell’ossigeno, ma come un coordinatore capace di ridisegnare le priorità metaboliche della cellula tumorale.

Questa capacità di adattamento si estende ben oltre il metabolismo. HIF-1α favorisce processi coinvolti nella proliferazione e nella sopravvivenza, contribuisce alla transizione epitelio-mesenchimale e può aumentare l’espressione di molecole che facilitano il rimodellamento della matrice extracellulare, la migrazione e l’invasione. In questo modo l’ipossia può trasformarsi da ostacolo alla crescita in uno stimolo capace di selezionare fenotipi più adattabili e invasivi (Ghosh et al., 2022) [36].

L’ambiente ipossico (povero di ossigeno) modifica le relazioni tra cellule tumorali, fibroblasti e cellule immunitarie. Questi cambiamenti favoriscono la sopravvivenza e la crescita del tumore, riducendo l’efficacia della risposta immunitaria. L’ipossia altera inoltre il metabolismo delle cellule tumorali, aumenta lo stress ossidativo e ostacola l’apoptosi (morte cellulare programmata). Un ruolo centrale è svolto da HIF-1α, che permette alle cellule di adattarsi alla carenza di ossigeno e sostiene diversi processi legati alla progressione tumorale. Comprendere questi meccanismi può favorire lo sviluppo di nuove terapie, tra cui inibitori della glicolisi e di HIF, farmaci anti-angiogenetici e trattamenti attivati dall’ipossia (Chen et al., 2022) [37].

Un aspetto particolarmente importante riguarda le cellule staminali tumorali, piccole popolazioni cellulari capaci di autorinnovarsi e considerate rilevanti nella persistenza e nella ricomparsa della malattia. HIF-1α contribuisce al mantenimento della staminalità e, in condizioni ipossiche, è stato associato all’espansione di popolazioni caratterizzate da specifici marcatori e all’aumento di fattori collegati all’autorinnovamento. Questo fenomeno è stato descritto in diversi contesti neoplastici, tra cui glioblastoma, carcinoma mammario, epatocarcinoma, carcinoma polmonare, colorettale e della vescica, oltre ad alcune neoplasie ematologiche (Zhao et al., 2023) [38]. È come se le zone meno ossigenate del tumore potessero diventare vere nicchie protettive nelle quali vengono favorite cellule particolarmente capaci di sopravvivere, rigenerare la popolazione tumorale e resistere alle pressioni ambientali.

Il ruolo di HIF-1α, infatti, non sembra limitato ai tumori solidi. Una sua elevata attività è stata osservata anche in leucemie, linfomi e mieloma multiplo. Nel linfoma diffuso a grandi cellule B, livelli elevati di HIF-1α sono stati associati a prognosi peggiore nei pazienti trattati con immuno-chemioterapia; nel mieloma multiplo, HIF-1α è stato collegato alla produzione di segnali proangiogenici, alla proliferazione, all’invasione e alla resistenza farmacologica (Zhao et al., 2023) [38]. Il fenomeno non può quindi essere considerato esclusivamente il prodotto delle regioni poco vascolarizzate di una massa solida: HIF-1α è inserito in reti oncogeniche più ampie che possono sostenerne l’attività in differenti contesti neoplastici.

Nel carcinoma mammario questa rete appare particolarmente evidente. L’attivazione persistente degli HIF è associata alla riprogrammazione metabolica, alla capacità invasiva, al mantenimento delle cellule staminali tumorali e alla chemioresistenza. In particolare, HIF-1α può aumentare l’espressione di trasportatori responsabili dell’efflusso dei farmaci, contribuendo alla riduzione della loro concentrazione intracellulare (Luo et al., 2022) [39]. Questo aiuta a comprendere perché l’ipossia non rappresenti soltanto un problema metabolico, ma possa influenzare concretamente anche la risposta terapeutica.

La relazione tra HIF-1α e resistenza ai trattamenti è ulteriormente rafforzata dalla sua capacità di coordinare contemporaneamente metabolismo, rimodellamento della matrice extracellulare, invasione e modificazione del microambiente. Inoltre, le specie reattive dell’ossigeno prodotte a livello mitocondriale possono contribuire alla stabilizzazione di HIF-1α, generando circuiti di rinforzo attraverso i quali la risposta adattativa tende a mantenersi (Magar et al., 2024) [40]. Ne deriva un sistema estremamente dinamico nel quale ipossia, metabolismo e segnalazione intracellulare si alimentano reciprocamente.

HIF-1α assume così il ruolo di un vero centro di coordinamento dell’adattamento tumorale. La diminuzione dell’ossigeno, che inizialmente potrebbe sembrare un limite alla crescita, viene tradotta in un programma biologico che permette alla cellula di cambiare metabolismo, preservare la propria sopravvivenza, modificare il microambiente, acquisire caratteristiche invasive e aumentare la propria capacità di resistere alle terapie. Non sorprende quindi che la sua sovraespressione sia frequentemente associata a fenotipi più aggressivi e a prognosi sfavorevole. Ma HIF-1α non realizza direttamente tutte queste trasformazioni: lo fa attivando specifici geni bersaglio. Nei prossimi passaggi sarà quindi necessario seguire separatamente alcuni dei principali strumenti attraverso cui questo programma viene concretamente realizzato, iniziando da uno dei più importanti per l’approvvigionamento energetico della cellula tumorale: GLUT1.

Sulla base di quanto descritto, HIF-1α permette alla cellula tumorale di adattarsi a un ambiente nel quale l’ossigeno diventa progressivamente più difficile da reperire. Ma adattarsi all’ipossia non significa soltanto riuscire a sopravvivere con meno ossigeno: significa anche trovare un modo alternativo per garantire alla cellula un flusso di nutrienti sufficiente a sostenere proliferazione, biosintesi e sopravvivenza. In questo passaggio, uno dei bersagli più importanti di HIF-1α è GLUT1, il trasportatore del glucosio. Se immaginiamo la membrana cellulare come il confine di una città, GLUT1 può essere paragonato a una delle principali porte attraverso cui il glucosio riesce a entrare. Aumentare il numero e l’attività di queste porte significa consentire alla cellula tumorale di intercettare una quantità maggiore di glucosio dall’ambiente circostante e alimentare così il metabolismo glicolitico sul quale molte neoplasie fanno particolare affidamento. Questa relazione tra HIF-1α e GLUT1 rappresenta quindi uno dei punti attraverso cui la risposta all’ipossia viene trasformata in una vera modificazione funzionale del metabolismo tumorale.

Una prima dimostrazione particolarmente intuitiva di questa relazione proviene dagli studi che hanno messo in rapporto HIF-1α e GLUT1 con la captazione del radiofarmaco 18F-FDG utilizzato nella PET. Il principio è importante anche per comprendere clinicamente ciò che accade nel tumore: il 18F-FDG è un analogo del glucosio e la sua maggiore captazione può quindi riflettere, almeno in parte, l’aumentata capacità delle cellule neoplastiche di acquisire glucosio. In un modello sperimentale di tumore polmonare nel coniglio, alcuni ricercatori hanno osservato che la captazione tumorale del radiofarmaco era positivamente correlata sia con GLUT1 sia con HIF-1α. Inoltre, l’espressione di GLUT1 risultava direttamente correlata a quella di HIF-1α, mentre la captazione del tracciante aumentava in relazione anche alle dimensioni della massa tumorale. Questi risultati permettono di visualizzare quasi dall’esterno ciò che sta avvenendo all’interno della cellula: mentre il tumore cresce e sviluppa regioni ipossiche, aumenta HIF-1α, aumenta GLUT1 e cresce parallelamente la capacità di intercettare glucosio (Xu et al., 2013) [41].

La forza dell’asse HIF-1α/GLUT1 emerge ancora più chiaramente quando lo si osserva durante la trasformazione progressiva di un tessuto normale in tessuto neoplastico. Nel carcinoma cervicale sono stati analizzati 158 campioni, comprendenti 28 casi di epitelio cervicale normale, 32 neoplasie intraepiteliali cervicali e 98 carcinomi cervicali invasivi. L’espressione di HIF-1α e GLUT1 aumentava progressivamente lungo questa sequenza, passando dal tessuto normale alla lesione precancerosa fino al carcinoma invasivo. HIF-1α risultava associato al grado di differenziazione patologica, allo stadio clinico, all’estensione delle lesioni e all’età delle pazienti, mentre GLUT1 mostrava un’associazione significativa con le metastasi linfonodali. Soprattutto, tra HIF-1α e GLUT1 emergeva una forte correlazione positiva (Cheng et al., 2013) [42].

Quando alcune cellule specifiche di carcinoma cervicale venivano poste sperimentalmente in condizioni di ipossia, il fenomeno diventava ancora più evidente. Aumentavano proliferazione e invasività, diminuiva l’apoptosi e cresceva significativamente l’attività glicolitica. Contemporaneamente aumentavano sia l’espressione genica sia quella proteica di GLUT1 e dell’esochinasi II (enzima che avvia l’utilizzo del glucosio all’interno delle cellule). HIF-1α mostrava invece un comportamento differente: il suo mRNA non aumentava significativamente, mentre aumentava in maniera marcata la quantità della proteina (Cheng et al., 2013) [42].

Questo dettaglio si collega direttamente a quanto descritto nel paragrafo precedente: durante l’ipossia HIF-1α può aumentare non perché la cellula debba necessariamente produrne molto più mRNA, ma perché la proteina viene stabilizzata e sottratta ai normali meccanismi di degradazione. Una volta accumulata, può agire sul programma trascrizionale della cellula e aumentare l’espressione dei geni necessari alla glicolisi, tra cui GLUT1. In questo modo la diminuzione dell’ossigeno viene tradotta in un aumento della capacità di acquisire glucosio.

L’importanza funzionale di GLUT1 emerge con particolare chiarezza nel carcinoma epatocellulare. In questo contesto, l’analisi dei tessuti tumorali ha mostrato che il 68,2% dei campioni presentava un aumento dell’mRNA di GLUT1 rispetto al tessuto epatico non neoplastico corrispondente. L’espressione proteica rilevabile immunoistochimicamente era presente nel 13,2% dei tumori ed era invece assente nei tessuti epatici non tumorali. Nei campioni positivi, GLUT1 risultava associato a un indice proliferativo maggiore, a stadi tumorali più avanzati e a una minore differenziazione istologica (Amann et al., 2009) [43]. Il trasportatore, quindi, non sembrava semplicemente accompagnare la trasformazione neoplastica, ma caratterizzava soprattutto cellule dotate di un comportamento biologico più aggressivo.

La prova più importante arrivava però dagli esperimenti nei quali GLUT1 veniva direttamente silenziato. Riducendone l’espressione mediante siRNA (brevi molecole di RNA a doppio filamento) diminuivano significativamente sia la proliferazione sia la capacità migratoria delle cellule di carcinoma epatocellulare. Allo stesso tempo si riducevano l’assorbimento di glucosio e la secrezione di lattato (Amann et al., 2009) [43]. Questo passaggio è fondamentale: GLUT1 non appare soltanto come un indicatore di una cellula metabolicamente attiva, ma come un elemento funzionale che contribuisce al mantenimento del fenotipo tumorale. Se si restringe la porta attraverso cui il glucosio entra, la cellula perde parte della capacità di sostenere sia il proprio metabolismo sia alcuni comportamenti associati alla progressione neoplastica.

La dipendenza funzionale tra HIF-1α e GLUT1 è stata ulteriormente messa alla prova nel carcinoma laringeo utilizzando l’ingegneria genetica. In condizioni ipossiche, le cellule tumorali sviluppavano maggiore radioresistenza, aumentavano la captazione di 18F-FDG e mostravano contemporaneamente un’attivazione della via PI3K/AKT/mTOR e una maggiore espressione di HIF-1α e GLUT1. Quando HIF-1α oppure GLUT1 venivano eliminati, diminuivano la vitalità cellulare e l’assorbimento di glucosio; quando venivano eliminati contemporaneamente, gli effetti risultavano ancora più marcati (Bao et al., 2022) [44].

Questo studio rivela anche qualcosa di particolarmente importante per comprendere la complessità della segnalazione tumorale: il rapporto non sembra essere semplicemente una linea unidirezionale nella quale PI3K/AKT/mTOR attiva HIF-1α, HIF-1α aumenta GLUT1 e il processo termina lì. L’attivazione di PI3K/AKT/mTOR aumentava HIF-1α e GLUT1, ma l’inattivazione genica di HIF-1α o GLUT1 riduceva a sua volta l’attività della cascata PI3K/AKT/mTOR. Gli autori hanno quindi proposto l’esistenza di un circuito di regolazione reciproca, senza poter stabilire definitivamente quale componente occupasse la posizione gerarchicamente più a monte (Bao et al., 2022) [44]. La cellula tumorale appare così meno simile a una catena lineare di interruttori e più simile a una rete di circuiti che si rinforzano reciprocamente: il segnale proliferativo sostiene il metabolismo e il metabolismo, a sua volta, contribuisce a mantenere attivi i segnali di sopravvivenza.

L’importanza dell’asse HIF-1α/GLUT1 è ulteriormente sostenuta da esperimenti nei quali la sua interruzione è stata associata a una riduzione della crescita tumorale. Nel carcinoma ipofaringeo, il trattamento delle cellule tumroali con pseudoginsengenina DQ (una specie di pianta officinale simile al ginseng vero) ha ridotto sia HIF-1α sia GLUT1 a livello di mRNA e proteina, diminuendo parallelamente la captazione del glucosio. L’analisi mediante microscopia ha inoltre mostrato qualcosa che la semplice quantificazione dell’espressione non avrebbe potuto evidenziare: non diminuiva soltanto la quantità complessiva di GLUT1, ma si riducevano anche le molecole presenti sulla membrana plasmatica e veniva alterata la loro organizzazione in cluster (Wang et al., 2021) [45]. La disponibilità di un trasportatore, infatti, non dipende soltanto da quanto ne viene prodotto, ma anche da quanto riesce a raggiungere e organizzarsi sulla membrana, cioè esattamente nel punto in cui deve svolgere la propria funzione.

Un’ulteriore conferma proviene dal carcinoma mammario. In differenti modelli sperimentali, l’onokiolo (una sostanza naturale che si trova nella corteccia della pianta di magnolia) ha ridotto la quantità di HIF-1α e contemporaneamente l’espressione di GLUT1. La conseguenza metabolica era una diminuzione dell’assorbimento di glucosio, della produzione di lattato e della generazione di ATP, accompagnata da una riduzione dell’acidificazione extracellulare e da un aumento del consumo di ossigeno. Dal punto di vista biologico, queste modificazioni si associavano a minore proliferazione, maggiore apoptosi e riduzione della crescita tumorale in vivo (Yi et al., 2022) [46].

Anche qui HIF-1α veniva regolato soprattutto a livello della stabilità proteica. L’onokiolo non modificava in maniera evidente il suo mRNA, ma ne favoriva la degradazione attraverso un meccanismo che coinvolgeva determinate ligasi. Riducendo HIF-1α, diminuivano quindi i suoi bersagli glicolitici a valle, tra cui GLUT1 (Yi et al., 2022) [46]. Questo esperimento rafforza un principio già emerso nel carcinoma cervicale: per modificare profondamente il metabolismo tumorale non è sempre necessario cambiare la trascrizione di HIF-1α; può essere sufficiente modificarne la stabilità proteica e, attraverso questa, l’intero programma metabolico che esso controlla.

Un meccanismo concettualmente analogo è stato osservato nel carcinoma colorettale attraverso lo studio del butirrato di sodio. In cellule di questa linea tumorale, il trattamento aumentava SIRT4 (una proteina che si trova nei mitocondri) favorendo la degradazione autofagica di HIF-1α. La diminuzione di HIF-1α era accompagnata da una riduzione di GLUT1, da minore assorbimento di glucosio, minore produzione di lattato e minore generazione di ATP. Parallelamente diminuivano sopravvivenza e capacità clonogenica (capacità di una cellula di riprodursi e generare altre cellule) delle cellule tumorali, mentre in un modello di xenotrapianto l’acido butirrico inibiva la crescita tumorale (Zhang et al., 2024) [47].

Il dato è particolarmente interessante perché collega la disponibilità di HIF-1α alla quantità di GLUT1 e, attraverso GLUT1, alla possibilità stessa della cellula di alimentare efficacemente il proprio metabolismo glicolitico. Quando SIRT4 favoriva l’eliminazione autofagica di HIF-1α, diminuiva l’intero flusso metabolico a valle: meno GLUT1 significava meno glucosio disponibile, e a questo si associavano minori livelli di lattato e ATP (Zhang et al., 2024) [47].

Un’ulteriore evidenza, molto recente, amplia ancora di più il significato biologico dell’asse HIF-1α/GLUT1. Nell’osteosarcoma altamente metastatico è stato identificato un collegamento tra metabolismo dello zinco lisosomiale (zinco contenuto nei lisosomi) e metabolismo glucidico attraverso l’asse HIF-1α/GLUT1. In modelli sperimentali, l’attivazione di TRPML1 (una proteina che forma un canale ionico localizzato sulla membrana dei lisosomi) modificava il flusso intracellulare dello ione zinco e la segnalazione mediata dalle specie reattive dell’ossigeno, determinando l’inibizione di HIF-1α, la riduzione di GLUT1 e una conseguente diminuzione dell’assorbimento di glucosio (Wang et al., 2026) [48].

In questo studio la compromissione del metabolismo glucidico produceva conseguenze che andavano oltre la semplice riduzione della disponibilità energetica. La minore utilizzazione del glucosio comprometteva la rigenerazione di sistemi antiossidanti, riducendo la capacità della cellula di controllare lo stress ossidativo. La piattaforma sperimentale utilizzata induceva inoltre morti programmate immunogeniche e, nei modelli in vivo, riduceva sia la crescita dell’osteosarcoma sia le metastasi polmonari; la combinazione con un farmaco di immunoterapia oncologica aumentava ulteriormente la risposta antitumorale (Wang et al., 2026) [48]. È un risultato ancora preclinico, ma suggerisce quanto profondamente il controllo dell’ingresso del glucosio possa intrecciarsi non soltanto con la produzione energetica, ma anche con l’omeostasi redox e con il microambiente immunitario tumorale.

Mettendo insieme queste evidenze, emerge quindi un quadro coerente. HIF-1α permette alla cellula tumorale di percepire e affrontare la ridotta disponibilità di ossigeno; GLUT1 rappresenta uno degli strumenti attraverso cui questa risposta viene concretamente trasformata in un vantaggio metabolico. Quando HIF-1α si stabilizza, l’espressione di GLUT1 può aumentare e la membrana cellulare diventa più efficiente nell’intercettare glucosio dall’ambiente. Più glucosio entra nella cellula, maggiore diventa la quantità di substrato disponibile per sostenere il metabolismo glicolitico. Gli studi sul carcinoma cervicale, epatocellulare, laringeo, ipofaringeo, mammario e colorettale, insieme ai modelli sperimentali di tumore specifico del coniglio e osteosarcoma, convergono nel mostrare che interferire con HIF-1α o GLUT1 può ridurre la captazione del glucosio e accompagnarsi a una diminuzione della proliferazione, della sopravvivenza o della crescita tumorale, pur con differenze importanti tra i diversi modelli sperimentali.

GLUT1, quindi, non deve essere considerato soltanto una porta passiva. Nel contesto della riprogrammazione metabolica tumorale diventa uno dei punti attraverso cui la cellula adegua l’approvvigionamento di glucosio alle proprie necessità. HIF-1α contribuisce ad aumentare questa capacità soprattutto quando l’ossigeno diventa scarso, permettendo alla cellula di continuare ad alimentare un metabolismo fortemente dipendente dalla glicolisi. Ma una volta entrato attraverso GLUT1, il glucosio deve essere metabolizzato, e questo processo produce conseguenze che non rimangono confinate all’interno della cellula. Una delle più importanti è la crescente produzione di lattato, elemento che assumerà progressivamente un ruolo centrale non soltanto nel metabolismo della cellula neoplastica, ma anche nella costruzione del microambiente tumorale.

HIF-1α svolge un ruolo fondamentale nell'adattamento delle cellule tumorali alla carenza di ossigeno. Quando l'ossigeno diminuisce, questo fattore favorisce la sopravvivenza cellulare attraverso due importanti meccanismi. Da un lato, stimola la produzione di VEGF, una proteina che favorisce la formazione di nuovi vasi sanguigni. Dall'altro, modifica il metabolismo energetico, aumentando il ricorso alla glicolisi (processo che permette di ricavare energia dal glucosio). Questo cambiamento metabolico porta la cellula tumorale a utilizzare più glucosio e a trasformare una quota maggiore di piruvato in lattato. In questo modo, anche quando l'ossigeno scarseggia, la cellula può continuare a produrre energia e sostenere le proprie attività.

Tuttavia, l'aumento della produzione di lattato genera una nuova esigenza. Per evitare un accumulo eccessivo, la cellula deve disporre di sistemi capaci di trasportarlo attraverso la membrana. È qui che entrano in gioco i trasportatori di monocarbossilati (MCT), proteine che facilitano il passaggio del lattato. Tra questi, MCT4 assume particolare importanza nelle cellule tumorali caratterizzate da un'elevata attività glicolitica.

Il legame generale tra ipossia, aumento della glicolisi e produzione di lattato può essere osservato anche al di fuori del tumore. Negli adipociti umani esposti all’1% di ossigeno, alcuni ricercatori hanno osservato che il rilascio di lattato aumentava di 2,3 volte già dopo 24 ore. Dopo 48 ore, l’mRNA di MCT1 aumentava di 8,5 volte e quello di MCT4 addirittura di 14,3 volte. Il ritorno alla normossia invertiva inoltre le modificazioni osservate, indicando che si trattava di una risposta dinamica alla disponibilità di ossigeno (Pérez de Heredia et al., 2010) [49]. Pur non trattandosi di cellule tumorali, questo esperimento è utile per comprendere il principio fisiologico: quando l’ossigeno scarseggia, aumento della produzione di lattato e rimodulazione dei suoi sistemi di trasporto possono procedere insieme.

Nel tumore questo adattamento assume un significato ancora più complesso. Nel carcinoma mammario, altri ricercatori hanno dimostrato che l’attivazione costitutiva di HIF-1α nei fibroblasti (cellule che producono le strutture di sostegno dei tessuti) induce uno spostamento verso la glicolisi aerobica, con maggiore produzione e secrezione di L-lattato, aumento di MCT4 e contemporanea riduzione dell’attività mitocondriale. Quando questi fibroblasti venivano co-iniettati con cellule specifiche di carcinoma mammario, questi favorivano significativamente la crescita tumorale (Chiavarina et al., 2012) [50]. Il dato introduce un concetto fondamentale: il lattato prodotto in risposta a HIF-1α non deve essere considerato semplicemente uno “scarto” della glicolisi. La sua produzione e il suo trasporto possono diventare parte dell’organizzazione metabolica del tumore e del microambiente che lo circonda.

La distribuzione di MCT4 nel tessuto neoplastico umano rende questo concetto ancora più intuitivo. Analizzando carcinomi avanzati della testa e del collo, alcuni ricercatori hanno osservato che GLUT1 e MCT4 presentavano un pattern spaziale molto simile. All’aumentare della distanza dai vasi sanguigni, e quindi nelle regioni nelle quali l’ossigeno tende progressivamente a diventare meno disponibile, aumentava l’espressione di entrambi. A una distanza di circa 150–200 μm dai vasi, la frazione positiva risultava da due a quattro volte superiore. Inoltre, GLUT1 e MCT4 mostravano un’elevata colocalizzazione (Rademakers et al., 2011) [51]. È quasi possibile immaginare una mappa metabolica del tumore: mentre ci si allontana dai vasi, aumenta GLUT1, che sostiene l’ingresso del glucosio necessario alla glicolisi, e contemporaneamente aumenta MCT4, coerentemente con la necessità delle cellule glicolitiche di gestire ed esportare il lattato prodotto.

Una risposta simile è stata osservata direttamente nelle cellule tumorali cerebrali e mammarie. Alcuni ricercatori hanno confrontato cellule specifiche di glioblastoma e cellule di carcinoma mammario e hanno rilevato che l’ipossia aumentava MCT1 e MCT4 in entrambe le linee. MCT2 mostrava invece una risposta dipendente dal tipo cellulare; hanno interpretato l’incremento di MCT4 come coerente con il suo ruolo nell’efflusso del lattato prodotto dalle cellule altamente glicolitiche (Cheng et al., 2012) [52]. Questo passaggio è essenziale: se la glicolisi può essere immaginata come una linea produttiva accelerata, MCT4 rappresenta una delle principali vie attraverso cui la cellula evita che il prodotto finale di quella linea si accumuli senza controllo.

I dati disponibili mostrano però che non tutti i tumori affidano questa funzione prevalentemente a MCT4. Nel glioblastoma, alcuni ricercatori hanno infatti osservato che l’ipossia aumentava soprattutto l’espressione di MCT1 sulla membrana plasmatica. Questo incremento si accompagnava a maggiore consumo di glucosio, produzione di lattato e aumento di marcatori glicolitici quali GLUT1 e HKII (enzima che avvia l’utilizzo del glucosio da parte delle cellule). La riduzione di MCT1 diminuiva la produzione di lattato e comprometteva proliferazione e invasività, mentre nei tessuti umani MCT1 risultava associato alle regioni ipossiche e a marcatori specifici (Miranda-Gonçalves et al., 2016) [53]. Il significato di questa osservazione è importante: MCT4 rappresenta un elemento centrale dell’adattamento glicolitico ipossico, ma la gestione del lattato non può essere descritta come un sistema affidato a un unico trasportatore.

Lo stesso principio emerge nel carcinoma della vescica. Un’elevata espressione di MCT1 risultava associata a metastasi linfonodali, metastasi a distanza e minore sopravvivenza globale. Quando MCT1 veniva ridotto sperimentalmente, diminuivano proliferazione, migrazione e invasione, insieme al lattato presente nel mezzo extracellulare e all’espressione di HK2, GLUT1 e LDHB (componente di un enzima che permette alle cellule di trasformare il lattato in piruvato). Soprattutto, l’ipossia aumentava contemporaneamente HIF-1α e MCT1, mentre il silenziamento di HIF-1α determinava una riduzione di MCT1 (Zhang et al., 2018) [54]. Questi risultati collegano quindi la risposta ipossica, la riprogrammazione glicolitica e il metabolismo del lattato anche a caratteristiche biologiche associate all’aggressività tumorale.

Nel cancro del colon, altri ricercatori hanno fornito un’ulteriore dimostrazione di quanto strettamente HIF-1α possa integrarsi con questa riorganizzazione metabolica. La deplezione di TRAP1 (una proteina localizzata nei mitocondri) comprometteva la funzione mitocondriale, aumentava i ROS e spingeva le cellule verso un maggiore flusso glicolitico, con aumento del consumo di glucosio e della secrezione di lattato. Contemporaneamente HIF-1Α mostrava maggiore localizzazione nucleare e maggiore attività trascrizionale degli elementi di risposta all’ipossia, mentre GLUT1 e MCT1 risultavano sovraregolati (Tsai et al., 2025) [55]. In altre parole, il sistema non agisce soltanto aumentando la glicolisi: può contemporaneamente limitare l’ingresso del piruvato nel metabolismo ossidativo, favorendo una configurazione metabolica nella quale produzione e gestione del lattato acquistano crescente importanza.

Un rapporto ancora più diretto tra HIF-1α e un trasportatore del lattato emerge dallo studio di altri ricercatori sul cromo esavalente. Nelle cellule tumorali polmonari, il metallo aumentava HIF-1α, MCT1 e MCT4 e favoriva l’utilizzo del lattato. L’induzione sperimentale di HIF-1α aumentava MCT1, mentre l’inibizione di HIF-1α o di MCT1 riduceva l’utilizzo del lattato e la crescita cellulare. L’aspetto meccanicisticamente più rilevante è che HIF-1α è risultato capace di legarsi direttamente alla regione promotrice di MCT1, favorendone la trascrizione (Li et al., 2025) [56]. Questo studio mostra quindi come HIF-1α possa intervenire direttamente sull’apparato necessario a utilizzare il lattato, anche se in questo specifico modello il protagonista funzionale è MCT1 e non MCT4.

Infine, un modello non tumorale offre un’ulteriore conferma della relazione funzionale tra HIF-1α e metabolismo del lattato. Nelle cellule epiteliali mammarie bovine, la stimolazione con LPS (una tecnica di laboratorio usata in immunologia) aumentava glicolisi, lattato intracellulare, HIF-1α e MCT1. L’induzione di HIF-1α aumentava ulteriormente l’accumulo di lattato, mentre la sua inibizione produceva l’effetto opposto e modificava parallelamente MCT1 (Cheng et al., 2025) [57].

Nel complesso, emerge quindi un sistema adattativo nel quale la riduzione dell’ossigeno e l’attivazione di HIF-1α possono favorire lo spostamento del metabolismo verso la glicolisi, aumentando conseguentemente la produzione di lattato. A quel punto la cellula deve necessariamente gestire questo metabolita attraverso i trasportatori MCT. MCT4 appare particolarmente associato alle regioni tumorali ipossiche e glicolitiche e alla funzione di esportazione del lattato, mentre MCT1 mostra una maggiore versatilità e può assumere un ruolo rilevante nell’efflusso o nell’utilizzo del lattato a seconda del contesto metabolico. Il tumore costruisce così una sorta di rete di gestione dei monocarbossilati che gli permette di adattarsi alle profonde differenze di ossigenazione presenti al proprio interno. Ma il lattato che viene prodotto ed esportato non scompare. Si accumula nel microambiente, può essere utilizzato da altre popolazioni cellulari e può modificarne profondamente il comportamento. È proprio questa trasformazione del lattato da un prodotto considerato da sempre come uno scarto della glicolisi a componente biologicamente attiva del microambiente tumorale che affronteremo nel prossimo paragrafo.

Come emerso finora, l’attivazione di HIF-1α favorisce un metabolismo maggiormente orientato verso la glicolisi, aumentando la produzione di lattato e rendendo necessario il potenziamento dei sistemi deputati al suo trasporto. A questo punto, però, è necessario abbandonare definitivamente l’idea che il lattato rappresenti soltanto il prodotto finale di una glicolisi particolarmente intensa. Per molto tempo è stato descritto quasi come un materiale di scarto che la cellula doveva semplicemente allontanare. Le evidenze accumulate negli ultimi decenni hanno modificato profondamente questa interpretazione. Il lattato può essere utilizzato come combustibile, trasferito da una cellula all’altra, partecipare alla comunicazione cellulare e influenzare il comportamento delle cellule che compongono il microambiente tumorale. Più recentemente è emersa persino la possibilità che possa collegare direttamente il metabolismo alla regolazione dell’espressione genica attraverso la lattilazione. Nel tumore, quindi, ciò che inizialmente appare come il punto finale della glicolisi può diventare l’inizio di numerosi altri processi biologici.

Una delle interpretazioni più radicali di questo fenomeno è stata proposta dai ricercatori San-Millán e Brooks. Gli autori dello studio suggeriscono di spostare l’attenzione dall’elevato consumo di glucosio caratteristico dell’effetto Warburg alla conseguente produzione di lattato, introducendo il concetto di “lattogenesi”. Secondo questa ipotesi, la produzione persistente di lattato non rappresenterebbe semplicemente una conseguenza della riprogrammazione metabolica tumorale, ma potrebbe costituirne uno degli obiettivi funzionali. Oncogeni, perdita dell’attività di geni oncosoppressori, aumento di GLUT1, attivazione della glicolisi e di LDHA (un gene che codifica per una subunità dell'enzima L-lattato deidrogenasi), inibizione della piruvato deidrogenasi (complesso enzimatico che permette di utilizzare il piruvato per la produzione di energia attraverso il ciclo di Krebs) e incremento dei trasportatori MCT convergerebbero verso un sistema capace di mantenere un’elevata produzione e distribuzione del lattato. Il lattato accumulato potrebbe poi partecipare a circuiti di feedback capaci di sostenere ulteriormente glicolisi, angiogenesi, migrazione e adattamento tumorale (San-Millán e Brooks, 2017) [58].

Ciò che emerge con maggiore solidità è che nei tumori il lattato può raggiungere concentrazioni molto elevate e che la sua presenza si associa a caratteristiche biologiche sfavorevoli. Alcuni ricercatori riportano concentrazioni tumorali fino a quaranta volte superiori rispetto ai tessuti normali e una relazione tra elevati livelli di lattato, metastasi linfonodali o a distanza e ridotta sopravvivenza. Il lattato può inoltre contribuire al mantenimento del fenotipo glicolitico, alla migrazione e all’angiogenesi e può modificare profondamente il microambiente tumorale (Zhang et al., 2023) [59]. Questo significa che la produzione di lattato non termina nel momento in cui la molecola viene espulsa dalla cellula che l’ha generata. Da quel momento il lattato entra in uno spazio condiviso e può diventare una risorsa o un segnale per altre cellule.

Una revisione di altri ricercatori descrive proprio questa trasformazione concettuale, definendo il lattato un vero e proprio oncometabolita. L’intensa glicolisi tumorale può determinare un’importante acidificazione del microambiente extracellulare, mentre MCT1 e MCT4 consentono un continuo scambio di lattato tra differenti popolazioni cellulari. L’aumentata espressione di questi sistemi è stata osservata in numerose neoplasie ed è frequentemente associata a maggiore invasività, metastasi e prognosi sfavorevole (de la Cruz-López et al., 2019) [60]. In altri termini, il tumore non deve essere immaginato come un insieme di cellule metabolicamente identiche, ma come un ecosistema nel quale popolazioni differenti possono produrre, esportare, importare e utilizzare metaboliti in maniera diversa.

Una delle dimostrazioni sperimentali più eleganti di questa cooperazione è stata fornita da altri ricercatori. Nei tumori solidi la distribuzione dell’ossigeno non è uniforme: alcune cellule si trovano in regioni ipossiche e dipendono maggiormente dalla glicolisi, mentre altre si trovano vicino ai vasi e dispongono di più ossigeno. Gli autori hanno dimostrato che il lattato prodotto dalle cellule ipossiche può essere captato attraverso MCT1 dalle cellule tumorali ossigenate e convertito in piruvato per alimentare il metabolismo ossidativo. In questo modo le cellule meglio ossigenate possono utilizzare il lattato e risparmiare glucosio, lasciandolo disponibile alle cellule ipossiche che ne hanno maggiore necessità. Quando MCT1 veniva inibito farmacologicamente o silenziato, le cellule ossigenate erano costrette a tornare al glucosio; aumentava così la competizione per questa risorsa e le cellule ipossiche andavano incontro a morte per deprivazione energetica. Nei modelli murini e negli xenotrapianti umani l’interruzione di questo sistema rallentava inoltre la crescita tumorale e aumentava la sensibilità alla radioterapia (Sonveaux et al., 2008) [61].

Il lattato può quindi essere immaginato come una sorta di “moneta energetica” che circola tra differenti compartimenti del tumore. Le cellule che ne producono in abbondanza possono cederlo, mentre altre cellule possono recuperarlo e utilizzarlo. Alcuni ricercatori hanno descritto questa organizzazione come una vera simbiosi metabolica. Le cellule ipossiche e glicolitiche tendono a essere caratterizzate da MCT4 e a rilasciare lattato; quelle maggiormente ossigenate possono invece esprimere MCT1, importarlo, convertirlo in piruvato attraverso la lattato deidrogenasi e utilizzarlo per alimentare il ciclo di Krebs e la fosforilazione ossidativa. La disponibilità di ossigeno, i nutrienti, le alterazioni oncogeniche e il microambiente determinano quindi la comparsa di popolazioni metabolicamente specializzate all’interno dello stesso tumore (Nakajima e Van Houten, 2013) [62].

Un esempio particolarmente intuitivo di questa plasticità proviene dal glioblastoma (il tumore maligno del cervello). Alcuni ricercatori hanno sottoposto cellule specifiche a privazione di glucosio e hanno osservato che l’aggiunta di acido lattico permetteva di mantenere maggiori livelli intracellulari di ATP e riduceva la morte cellulare. Contemporaneamente aumentavano MCT1 e MCT4, diminuiva HIF-1α e aumentavano proteine associate alla fosforilazione ossidativa. In presenza di lattato, quindi, cellule sottoposte a scarsità di glucosio riuscivano a modificare il proprio programma energetico e a orientarsi maggiormente verso la respirazione mitocondriale (Duan et al., 2018) [63]. È un passaggio concettuale fondamentale: una cellula tumorale che produce lattato non deve necessariamente essere la stessa che successivamente lo utilizza. All’interno della massa tumorale possono esistere veri e propri circuiti di produzione e consumo.

Ma il lattato non agisce soltanto come carburante. Il suo accumulo modifica anche le condizioni fisico-chimiche dell’ambiente circostante. Altri ricercatori riportano valori di pH del microambiente tumorale compresi tra circa 6,3 e 6,9 in relazione all’accumulo di lattato, con conseguente attivazione di metalloproteinasi, catepsine e ialuronidasi (enzimi che scompongono componenti dei tessuti) che possono facilitare la degradazione della matrice extracellulare. Parallelamente possono aumentare l’acido ialuronico, creando condizioni favorevoli alla motilità e all’invasione (Zhang et al., 2023) [59]. Una revisione del 2019 descrive analogamente come l’ambiente acido contribuisca alla progressione tumorale, all’angiogenesi, alla resistenza terapeutica e alla selezione di fenotipi più aggressivi (de la Cruz-López et al., 2019) [60].

Questa capacità del lattato di modificare il comportamento delle cellule circostanti si estende al sistema immunitario. Alcuni ricercatori descrivono il lattato come una molecola regolatoria capace di agire attraverso i trasportatori MCT. Nel microambiente tumorale, il suo accumulo può ridurre la funzione citotossica delle cellule NK (capacità di riconoscere e distruggere cellule infette o tumorali) e dei linfociti T CD8⁺ e promuovere caratteristiche associate alla polarizzazione macrofagica M2. Il lattato può inoltre partecipare all’angiogenesi attraverso il suo ingresso nelle cellule endoteliali mediato da MCT1, con stabilizzazione di HIF-1α e aumento di VEGF (Liu et al., 2024) [64]. Questi aspetti verranno approfonditi nei paragrafi successivi; ciò che interessa qui è comprendere che una molecola prodotta dal metabolismo tumorale può diventare un mezzo attraverso cui il tumore influenza cellule che geneticamente non appartengono alla neoplasia.

Negli ultimi anni questa interpretazione si è ulteriormente ampliata con la scoperta della lattilazione, una modificazione post-traduzionale attraverso cui gruppi derivati dal metabolismo del lattato possono essere associati a residui di lisina di proteine istoniche e non istoniche (proteine che svolgono diverse funzioni cellulari, tra cui regolare e proteggere il DNA). Altri ricercatori descrivono la lattilazione come un possibile ponte tra metabolismo, epigenetica (insieme dei meccanismi che possono attivare o ridurre l’attività dei geni senza cambiare il DNA) e segnalazione cellulare. Attraverso modificazioni della cromatina e di proteine non istoniche, questo processo può influenzare trascrizione genica, riparazione del DNA, ciclo cellulare e risposta terapeutica. Le evidenze analizzate collegano lattato e lattilazione a proliferazione, invasione, metastasi, recidiva e resistenza ai trattamenti (Fang et al., 2026) [65]. Il concetto è affascinante perché implica che una variazione metabolica possa lasciare una traccia funzionale sull’apparato che controlla quali geni vengono utilizzati dalla cellula.

La stessa relazione emerge dalla revisione di altri ricercatori. La lattilazione di proteine istoniche e non istoniche è stata associata alla regolazione di geni coinvolti nella proliferazione, nella migrazione, nell’autofagia, nella transizione epitelio-mesenchimale e nella sopravvivenza cellulare. In diversi tumori livelli elevati di lattilazione risultano associati a caratteristiche biologiche più aggressive; inoltre, modificazioni specifiche sono state collegate alla resistenza al bevacizumab (un farmaco che ostacola la formazione di nuovi vasi sanguigni), alla riparazione del DNA, alla chemioresistenza e alla radioresistenza (Li et al., 2026) [66]. Anche in questo caso, tuttavia, gran parte delle strategie terapeutiche dirette contro questi meccanismi rimane in fase sperimentale e necessita di conferme cliniche.

Si delinea così una trasformazione radicale del modo in cui dobbiamo osservare il lattato. Non è semplicemente la sostanza che rimane alla fine della glicolisi. Può essere prodotto da una popolazione cellulare e consumato da un’altra; può permettere alle cellule ossigenate di risparmiare glucosio per quelle ipossiche; può contribuire all’acidificazione del microambiente; può influenzare angiogenesi, invasione e cellule immunitarie; e, attraverso la lattilazione, può persino collegare lo stato metabolico alla regolazione dell’espressione genica. Le revisioni più recenti riuniscono proprio questi aspetti descrivendo lattato e lattilazione come componenti integrate della plasticità metabolica ed epigenetica del tumore (Fang et al., 2026) [65].

Il tumore appare quindi sempre meno come una massa di cellule che consumano indiscriminatamente glucosio e sempre più come un ecosistema capace di distribuire le proprie risorse. Alcune cellule producono lattato, altre lo utilizzano; alcune vivono prevalentemente di glicolisi, altre mantengono un’importante attività ossidativa. Il lattato diventa così uno dei linguaggi attraverso cui queste popolazioni comunicano metabolicamente. Ed è proprio questa capacità di trasformare un prodotto metabolico in un segnale e in una risorsa energetica che apre il passaggio successivo: comprendere attraverso quali recettori e trasportatori il lattato possa essere percepito e utilizzato dalla cellula tumorale e come questa comunicazione possa raggiungere nuovamente AKT e mTOR.

Alla luce di quanto osservato, il lattato non rappresenta soltanto il prodotto finale della glicolisi, ma può diventare un combustibile, un segnale e uno strumento attraverso cui differenti popolazioni cellulari comunicano all’interno del tumore. Perché ciò avvenga, però, la cellula deve essere in grado di “percepire” la presenza del lattato oppure di trasportarlo attraverso la propria membrana. Due sistemi assumono quindi particolare importanza: GPR81, un recettore di membrana sensibile al lattato, e i trasportatori dei monocarbossilati, tra cui MCT1. Attraverso questi due ingressi, uno prevalentemente di segnalazione e l’altro metabolico, il lattato può raggiungere reti intracellulari fondamentali per crescita e sopravvivenza, tra cui AKT e mTOR.

L’importanza di GPR81 nel tumore emerge chiaramente dal lavoro del ricercatore Roland del 2014. Il recettore risultava espresso in linee cellulari appartenenti a numerosi tipi di neoplasia e, soprattutto, era fortemente presente nel carcinoma pancreatico umano: 148 dei 158 campioni analizzati, cioè circa il 94%, mostravano elevata espressione di GPR81. Il silenziamento del recettore aveva effetti relativamente modesti quando il glucosio era abbondante, ma diventava rapidamente letale quando la disponibilità di glucosio diminuiva e il lattato rappresentava un substrato energetico alternativo. Inoltre, il lattato aumentava MCT1 soltanto nelle cellule che conservavano GPR81. La perdita del recettore riduceva invece l’assorbimento del lattato e l’attività mitocondriale e, nei modelli in vivo, determinava una marcata riduzione della crescita tumorale e delle metastasi (Roland et al., 2014) [67].

GPR81 può quindi essere immaginato come un sensore posto sulla superficie cellulare: rileva che nel microambiente è disponibile lattato e contribuisce ad attivare gli adattamenti necessari per utilizzarlo. Ciò significa che segnalazione e metabolismo possono procedere insieme. Questo concetto appare con particolare chiarezza nel carcinoma polmonare non a piccole cellule resistente agli inibitori di EGFR (un parametro clinico che misura la capacità dei reni di filtrare il sangue e rimuovere i rifiuti). In presenza di erlotinib (un farmaco antitumorale a bersaglio molecolare), l’aggiunta di lattato aumentava la vitalità di cellule specifiche e ne riduceva l’apoptosi. Parallelamente aumentavano GPR81 e AKT. Quando GPR81 veniva silenziato, l’attivazione di AKT diminuiva e le cellule recuperavano sensibilità all’erlotinib (farmaco che blocca EGFR, riducendo i segnali che favoriscono la crescita). Allo stesso tempo, il lattato aumentava MCT1, sostenendo la capacità metabolica cellulare; nei campioni clinici, GPR81 e MCT1 risultavano maggiormente espressi nei tumori resistenti rispetto a quelli sensibili (Ma et al., 2022) [68].

Il lattato sembra quindi poter agire attraverso due bracci complementari: attraverso GPR81 può trasmettere un segnale favorevole alla sopravvivenza tramite AKT, mentre attraverso MCT1 può entrare nella cellula e partecipare direttamente al metabolismo. Questa distinzione è importante perché evita di considerare GPR81 e MCT1 come due componenti obbligatoriamente posti sulla stessa linea. In alcuni contesti il lattato può infatti agire prevalentemente tramite il recettore; in altri, ciò che conta maggiormente è il suo ingresso attraverso i trasportatori.

Una dimostrazione del primo scenario proviene dagli osteoblasti (cellule specializzate del tessuto osseo): in cellule specifiche, il lattato potenziava la differenziazione indotta dal paratormone attraverso GPR81 e una cascata comprendente AKT. L’inibizione di MCT1 non aboliva questo effetto, mentre l’interferenza con GPR81 o AKT lo riduceva significativamente (Wu et al., 2018) [69]. Pur non essendo un modello oncologico, lo studio fornisce una dimostrazione meccanicistica importante: il lattato può essere riconosciuto extracellularmente e trasformato in un segnale intracellulare capace di raggiungere AKT senza che il suo trasporto mediante MCT1 rappresenti necessariamente il passaggio determinante.

Il contrario è stato osservato nelle cellule progenitrici dell’ippocampo adulto. In questo modello il lattato aumentava la proliferazione, ma l’effetto dipendeva dall’ingresso attraverso i trasportatori MCT1 e MCT2 e non dalla presenza di GPR81. Parallelamente aumentavano transitoriamente la fosforilazione di AKT. La delezione di GPR81 non impediva infatti la risposta proliferativa, mentre il blocco degli MCT la aboliva (Pötzsch et al., 2021) [70]. Anche questo è un modello non tumorale, ma dimostra quanto il lattato possa utilizzare vie differenti per raggiungere gli stessi nodi di segnalazione.

Il collegamento può estendersi ulteriormente fino a mTOR. Nel carcinoma pancreatico sottoposto a radioterapia, il lattato prodotto dalle cellule tumorali sopravvissute aumentava persistentemente e modificava il comportamento delle cellule soppressorie di derivazione mieloide, le MDSC. In queste cellule il lattato attivava una sequenza comprendente GPR81, mTOR e HIF-1α. L’inibizione di PI3K o mTOR riduceva l’accumulo di HIF-1α indotto dal lattato; inoltre, l’interferenza con HIF-1α modificava a sua volta AKT, suggerendo l’esistenza di circuiti di rinforzo tra queste vie. Bloccando la produzione tumorale di lattato o eliminando HIF-1α nelle MDSC veniva ripristinata l’attività antitumorale delle cellule T e migliorato il controllo della malattia dopo radioterapia (Yang et al., 2020) [71].

Un’ulteriore evidenza della capacità del lattato di attivare AKT proviene dalle cellule endoteliali. Alcuni ricercatori hanno dimostrato che il lattato entra attraverso MCT1 e favorisce l’attivazione di specifici recettori tirosin-chinasici, che convergono sulla via PI3K/AKT. Questa attivazione risultava necessaria per la formazione di strutture tubulari e di nuovi vasi. Il blocco dei recettori o dei rispettivi ligandi riduceva infatti sostanzialmente la risposta angiogenica (Ruan e Kazlauskas, 2013) [72]. Anche in questo caso il lattato agisce quindi come messaggero metabolico capace di raggiungere una delle principali vie di crescita già incontrate nei paragrafi precedenti.

Il rapporto con mTOR trova ulteriori conferme in sistemi fisiologici. Nel muscolo scheletrico di ratto, la somministrazione orale acuta di lattato aumentava l’espressione di AKT e mTOR e determinava un incremento significativo della fosforilazione di mTOR già dopo trenta minuti, nonostante la fosforilazione di AKT non variasse significativamente (Kyun et al., 2020) [73]. In un successivo esperimento protratto per cinque settimane nei topi, la somministrazione di lattato aumentava invece gli mRNA di AKT e mTOR, indicando una modificazione dei segnali associati alla sintesi e alla degradazione proteica (Kyun et al., 2024) [74]. Questi studi non dimostrano naturalmente che lo stesso meccanismo operi automaticamente nel tumore, ma confermano che il lattato può influenzare la rete AKT/mTOR anche in tessuti non neoplastici.

MCT1 può inoltre collegare direttamente il lattato alla regolazione di mTOR attraverso meccanismi differenti. Nelle cellule staminali del legamento parodontale umano, elevate concentrazioni di lattato interferivano con l’autofagia e con la differenziazione osteogenica. Il blocco di MCT1 recuperava parzialmente i marcatori autofagici, mentre la rapamicina ripristinava sia l’autofagia sia diversi marcatori osteogenici, indicando il coinvolgimento funzionale di un asse MCT1-mTOR (Luo et al., 2022) [75]. Il dato sottolinea ancora una volta che l’ingresso del lattato può modificare mTOR in maniera dipendente dal contesto cellulare e che la conseguenza biologica non è necessariamente sempre proliferativa.

Nel loro insieme, queste evidenze mostrano quindi che il lattato può rientrare nella rete PI3K/AKT/mTOR attraverso più porte. Può essere riconosciuto da GPR81, può attraversare la membrana attraverso MCT1 e può modificare indirettamente l’attività di recettori tirosin-chinasici o di altri circuiti metabolici. Il risultato dipende dal tipo cellulare e dal contesto: in alcuni modelli prevale GPR81-AKT, in altri MCT1 assume il ruolo principale, mentre nel microambiente immunitario tumorale emerge direttamente un asse GPR81/mTOR/HIF-1α. Il lattato, dunque, non deve essere immaginato come un semplice segnale lineare che conduce invariabilmente ad AKT e mTOR, ma come un metabolita capace di entrare in differenti reti molecolari e di utilizzare questi nodi centrali per modificare sopravvivenza, metabolismo e risposta al microambiente. È proprio l’attivazione di AKT che apre ora un nuovo passaggio della nostra sequenza: il rapporto tra AKT, MDM2 e p53 (una proteina che protegge le cellule dai danni al DNA).

Come già evidenziato, il lattato può raggiungere la rete PI3K/AKT e, in alcuni contesti, contribuire alla sua attivazione. A questo punto diventa necessario seguire il segnale ancora più a valle, perché AKT non controlla soltanto metabolismo e crescita cellulare: può interferire anche con uno dei più importanti sistemi di protezione contro la trasformazione neoplastica, quello governato da p53. Il collegamento passa attraverso MDM2, una proteina che funziona come principale regolatore negativo di p53. Per comprendere questo meccanismo possiamo immaginare p53 come un ispettore che controlla continuamente l’integrità genomica della cellula. Se rileva un danno sufficientemente importante, può rallentare il ciclo cellulare, favorire la riparazione o impedire che quella cellula continui a proliferare. MDM2 rappresenta invece uno dei sistemi attraverso cui l’attività di questo ispettore viene fisiologicamente limitata. Quando AKT potenzia MDM2, la bilancia può spostarsi ulteriormente verso la riduzione di p53.

Una delle dimostrazioni molecolari fondamentali di questo rapporto è stata fornita da alcuni ricercatori nel 2002: l’attivazione di AKT riduceva la quantità della proteina p53 senza diminuire il relativo mRNA, indicando che il fenomeno non derivava da una minore produzione del messaggero genetico, ma da una maggiore degradazione della proteina già sintetizzata. Il passaggio intermedio era MDM2: AKT ne promuoveva la fosforilazione e aumentava la capacità di MDM2 di ubiquitinare p53, cioè di applicarle un segnale molecolare che ne favorisce la degradazione (Ogawara et al., 2002) [76].

Questo meccanismo chiarisce perché l’asse AKT–MDM2 possa diventare particolarmente rilevante nel tumore. AKT fornisce segnali di sopravvivenza e proliferazione; p53, al contrario, può imporre un arresto quando la cellula accumula alterazioni pericolose. Potenziare MDM2 significa quindi ridurre uno dei principali freni che potrebbero contrastare la sopravvivenza di una cellula danneggiata. Nel carcinoma colorettale, per esempio, l’involucrasina A (un flavonoide naturale) riduceva la fosforilazione di AKT e MDM2, mentre aumentava p53. A questo si associavano un arresto del ciclo cellulare e un aumento dell’apoptosi. Quando veniva introdotta una forma costitutivamente attiva di AKT oppure eliminata p53, gli effetti antiproliferativi e pro-apoptotici del composto si riducevano significativamente (Wei et al., 2023) [77].

Una relazione analoga è stata osservata nel glioma (il tumore primitivo del sistema nervoso centrale). FOXN3 (un gene umano che regola il ciclo cellulare) risulta ridotto nei tessuti tumorali e bassi livelli della proteina sono associati a una sopravvivenza globale inferiore. La sua sovraespressione riduce proliferazione, formazione di colonie, migrazione e invasione, aumentando contemporaneamente l’apoptosi. Dal punto di vista molecolare, l’aumento di FOXN3 riduce AKT e MDM2 e aumenta p53; il silenziamento produce invece il profilo opposto. Negli xenotrapianti la sovraespressione di FOXN3 rallenta inoltre la crescita tumorale (Wang et al., 2021) [78]. Ancora una volta, quando la pressione esercitata da AKT e MDM2 diminuisce, p53 torna ad accumularsi e il comportamento tumorale viene attenuato.

Un esperimento condotto in un contesto non tumorale aiuta a comprendere quanto potente possa essere questo circuito nel controllo della sopravvivenza cellulare. Nella cardiotossicità indotta da doxorubicina (un farmaco chemioterapico), il licochalcone A (un flavonoide naturale estratto dalle radici della liquirizia) aumenta la fosforilazione di PI3K, AKT e MDM2 e riduce p53, proteggendo le cellule dalla ferroptosi (una forma di morte cellulare programmata). L’inibizione di PI3K/AKT oppure la sovraespressione di p53 elimina gran parte di questo effetto protettivo (Chen et al., 2024) [79]. Il significato per il nostro percorso non è terapeutico, ma meccanicistico: lo stesso asse AKT–MDM2–p53 può essere utilizzato fisiologicamente per favorire la sopravvivenza di una cellula sottoposta a stress. Nel tumore, però, questa capacità può diventare vantaggiosa per cellule che sarebbe invece opportuno eliminare.

Nel carcinoma esofageo, la genisteina (una sostanza naturale di origine vegetale con una struttura simile agli estrogeni umani) offre una conferma in direzione opposta. Il trattamento riduce EGFR e la fosforilazione di AKT e MDM2, aumentando contemporaneamente p53. Questa modificazione si accompagna a maggiore apoptosi e arresto del ciclo cellulare. Nei modelli di xenotrapianto viene inoltre osservata una riduzione dose-dipendente della crescita tumorale (Gao et al., 2020) [80]. L’asse appare quindi come un punto nel quale segnali proliferativi provenienti da recettori di membrana possono essere tradotti in una riduzione del controllo esercitato da p53.

Anche segnali provenienti dalla matrice extracellulare possono utilizzare questo meccanismo. Nelle cellule staminali derivate dal tessuto adiposo, fibronectina e vitronectina aumentano AKT e MDM2 e riducono p53, attenuando la senescenza cellulare. Quando MDM2 viene inibita, p53 aumenta e aumenta contemporaneamente la quota di cellule senescenti (Tragoonlugkana et al., 2024) [81]. Anche in questo caso non si tratta di un modello oncologico, ma il risultato mostra con chiarezza che l’asse AKT/MDM2/p53 costituisce un sistema generale attraverso cui segnali extracellulari possono influenzare la decisione della cellula di continuare a proliferare oppure arrestarsi.

L’importanza oncologica della fosforilazione di MDM2 è stata dimostrata direttamente anche in vivo. Alcuni ricercatori hanno studiato un residuo specifico di MDM2, bersaglio di AKT, osservando che impedirne la fosforilazione non modifica in maniera sostanziale la risposta di p53 alle radiazioni ionizzanti, ma cambia profondamente la risposta allo stress ossidativo. La mutazione riduce la stabilità nucleare di MDM2, aumenta l’attività di p53 e favorisce la senescenza. Nei modelli murini di carcinoma epatico, tumore polmonare e carcinogenesi cutanea, l’impossibilità di fosforilare questo residuo si accompagna a una significativa riduzione della tumorigenesi (Chibaya et al., 2021) [82]. Lo studio dimostra quindi che l’asse AKT–MDM2 non si limita a modificare la quantità di p53 in provetta, ma può influenzare concretamente la capacità di un tessuto sottoposto a stress oncogenico di sviluppare una neoplasia.

A questo punto possiamo anche ricongiungere il meccanismo al metabolismo del lattato descritto nei paragrafi precedenti. In cellule di carcinoma epatocellulare, adenocarcinoma polmonare e carcinoma ovarico, il lattato aumenta l’espressione di ESM1 (un gene specifico che regola la formazione di nuovi vasi sanguigni). ESM1 attiva successivamente AKT e MDM2, determinando l’inibizione funzionale di p53 e attenuando la risposta al danno del DNA provocato dal cisplatino (farmaco antitumorale che danneggia il DNA delle cellule) (Tan et al., 2026) [83]. Si delinea così un collegamento particolarmente interessante: lattato → ESM1 → AKT → MDM2 → p53, attraverso il quale una modifica metabolica può raggiungere direttamente un sistema centrale della risposta al danno del DNA.

La stessa architettura contribuisce anche alla chemioresistenza. Nel carcinoma squamoso del cavo orale, MINK1 (un gene specifico che regola i movimenti cellulari, la forma delle cellule e la risposta allo stress biologico) favorisce l’attivazione di AKT e la fosforilazione di MDM2, contribuendo alla degradazione di p53. Il knockout di MINK1 riduce AKT e MDM2 e aumenta forme fosforilate di p53 associate alla sua stabilizzazione. Lo stesso effetto è stato ottenuto sperimentalmente mediante inibizione farmacologica di MINK1 (Mohanty et al., 2022) [84].

Nel carcinoma della vescica il meccanismo appare ancora più diretto. TPI1, noto principalmente come enzima glicolitico, acquisisce una funzione oncogenica indipendente dalla sua tradizionale attività metabolica: forma un complesso con AKT e MDM2, facilitando il loro incontro. In questo modo aumenta la fosforilazione di MDM2 e favorisce ubiquitinazione (processo con cui la cellula contrassegna alcune proteine per regolarle o eliminarle) e degradazione di p53. L’inibizione di AKT contrasta questo effetto e preserva p53. Elevati livelli di TPI1 risultano inoltre associati a prognosi peggiore, mentre il suo silenziamento riduce proliferazione, migrazione, invasione e crescita tumorale (Wang et al., 2025) [85].

L’insieme di queste evidenze mostra quindi come AKT, MDM2 e p53 costituiscano un nodo fondamentale nel quale segnali metabolici, recettoriali e oncogenici possono convergere. AKT può potenziare MDM2; MDM2 può ubiquitinare p53 e favorirne la degradazione; la riduzione di p53 può infine permettere alla cellula di evitare alcuni dei principali programmi che normalmente limiterebbero la proliferazione di una cellula danneggiata. Per comprendere fino in fondo perché la perdita funzionale di p53 rappresenti un vantaggio così importante per il tumore, è necessario però osservare separatamente tutto ciò che questa proteina è in grado di fare. È quindi da p53 e dalle sue molteplici azioni oncosoppressive che deve proseguire il nostro percorso.

Finora abbiamo osservato soprattutto ciò che accade all’interno della cellula tumorale: l’attivazione delle vie proliferative, l’intervento di HIF-1α, l’aumento della glicolisi, la produzione di lattato e la progressiva perdita dei sistemi di controllo esercitati da p53. Ma un tumore non cresce mai isolato. Le cellule neoplastiche sono immerse in un ambiente complesso con il quale comunicano continuamente e che, nel tempo, viene profondamente trasformato dalla presenza stessa della neoplasia. Questo insieme prende il nome di microambiente tumorale, o TME, e comprende cellule stromali e immunitarie, fibroblasti, matrice extracellulare, vasi sanguigni e linfatici, oltre a condizioni fisiche e metaboliche come ipossia, acidità, pressione interstiziale e disponibilità di nutrienti. Il TME deve quindi essere immaginato non come lo sfondo passivo nel quale cresce il tumore, ma come un vero ecosistema dinamico nel quale le diverse componenti si condizionano reciprocamente (Wang et al., 2025) [115].

Le cellule tumorali partecipano attivamente alla costruzione di questo ecosistema. Attraverso citochine, chemochine e numerosi altri mediatori possono modificare il comportamento delle cellule stromali (cellule che sostengono e proteggono i tessuti e gli organi) e immunitarie circostanti, inducendole progressivamente ad assumere caratteristiche favorevoli alla proliferazione, all’angiogenesi, all’invasione e alla metastatizzazione. Anche fibroblasti (cellule che producono collagene e altre sostanze necessarie a sostenere i tessuti), matrice extracellulare e compartimento vascolare partecipano poi al mantenimento di queste condizioni, creando una rete di segnali nella quale distinguere nettamente ciò che appartiene al tumore da ciò che appartiene al tessuto circostante diventa sempre più difficile (Hinshaw & Shevde, 2019) [116].

Questa cooperazione riguarda anche il metabolismo. La rappresentazione secondo cui tutte le cellule tumorali utilizzerebbero allo stesso modo il glucosio attraverso una glicolisi aerobica molto intensa è ormai insufficiente per descrivere l’eterogeneità osservata all’interno delle neoplasie. Nello stesso tumore possono convivere popolazioni prevalentemente glicolitiche e popolazioni con un metabolismo maggiormente ossidativo. Questa diversità consente lo sviluppo di una vera cooperazione metabolica, nella quale i prodotti generati da un compartimento possono diventare substrati energetici per un altro (Wilde et al., 2017) [113].

È all’interno di questa prospettiva che nasce il concetto di effetto Warburg inverso. Nell’effetto Warburg classico è la cellula tumorale ad aumentare fortemente la glicolisi e a produrre lattato anche in presenza di ossigeno. Nel modello inverso, invece, una parte di questo comportamento glicolitico viene assunta dalle cellule stromali, in particolare dai fibroblasti associati al cancro, i CAF. Questi fibroblasti possono acquisire un metabolismo prevalentemente glicolitico e produrre lattato, piruvato e altri metaboliti ad alta energia che vengono poi utilizzati dalle cellule tumorali, nelle quali può rimanere molto attivo il metabolismo mitocondriale ossidativo (Fu et al., 2017) [118].

Si crea quindi una sorta di divisione del lavoro. Il compartimento stromale diventa maggiormente catabolico: consuma substrati e produce metaboliti. Il compartimento neoplastico può invece utilizzare quei metaboliti per sostenere produzione energetica, biosintesi e crescita. In questa organizzazione, ciò che una cellula elimina può diventare il carburante di un’altra.

Uno dei meccanismi sperimentali proposti per spiegare come questa trasformazione dello stroma possa iniziare coinvolge lo stress ossidativo. Alcuni ricercatori, utilizzando una co-coltura di cellule tumorali specifiche e fibroblasti, hanno osservato che le cellule neoplastiche rilasciano perossido di idrogeno e aumentano lo stress ossidativo nei fibroblasti circostanti. Nei fibroblasti diminuisce l’attività mitocondriale e aumenta l’assorbimento di glucosio, mentre nelle cellule tumorali si verifica il fenomeno opposto: aumenta l’attività mitocondriale e diminuiscono l’assorbimento di glucosio e l’espressione di GLUT1 (Martinez-Outschoorn et al., 2011) [117].

Lo stress ossidativo può quindi spingere i fibroblasti verso autofagia, mitofagia e progressiva compromissione della funzione mitocondriale, favorendo il passaggio alla glicolisi. Questo processo è stato associato anche all’attivazione di HIF-1α e NF-κB. Aumentano così enzimi glicolitici e sistemi deputati alla produzione e al trasporto dei metaboliti, creando un circuito attraverso cui il compartimento stromale diventa progressivamente più adatto a produrre substrati utilizzabili dal tumore (Fu et al., 2017) [118].

Il lattato occupa naturalmente una posizione centrale in questo sistema. I CAF glicolitici possono esportarlo prevalentemente attraverso MCT4, mentre le cellule tumorali possono acquisirlo mediante MCT1 e utilizzarlo successivamente nel metabolismo ossidativo. Questo shuttle metabolico permette ai due compartimenti di specializzarsi: uno produce ed esporta, l’altro importa e utilizza (Wilde et al., 2017) [113].

L’importanza di questo modello non deriva soltanto da esperimenti cellulari. Nel carcinoma prostatico, alcuni ricercatori hanno analizzato campioni provenienti da 480 pazienti e hanno osservato una marcata differenza metabolica tra stroma e compartimento neoplastico. I CAF esprimevano fortemente MCT4, mentre nelle cellule tumorali era evidente una intensa espressione membranosa di MCT1. Inoltre, proteine associate all’ossidazione degli acidi grassi risultavano prevalentemente localizzate nelle cellule tumorali, coerentemente con un metabolismo maggiormente ossidativo (Pértega-Gomes et al., 2014) [119].

Un aspetto particolarmente interessante era la precocità delle modificazioni stromali: MCT4 mostrava alterazioni già durante le prime fasi della trasformazione maligna. Inoltre, la combinazione tra elevata espressione stromale di MCT4 e forte espressione tumorale di MCT1 risultava associata allo stadio pT3 (un tumore che ha superato i confini della zona in cui si è formato) e ad altre caratteristiche prognostiche sfavorevoli (Pértega-Gomes et al., 2014) [119]. Lo stroma, quindi, può essere riprogrammato metabolicamente molto presto e diventare parte integrante dell’evoluzione della neoplasia.

Una conferma clinico-patologica proviene da una successiva analisi su 535 pazienti con carcinoma prostatico. Alcuni ricercatori hanno osservato che né MCT1 né MCT4, considerati isolatamente, erano significativamente associati alla sopravvivenza libera da recidiva biochimica. Il dato cambiava però quando venivano analizzati insieme. Il profilo caratterizzato da elevata espressione di MCT1 nelle cellule tumorali ed elevata espressione stromale di MCT4 era associato a una prognosi significativamente peggiore e manteneva il proprio valore anche dopo aggiustamento per gli altri fattori prognostici, con un hazard ratio (un valore che indica quanto aumenta o diminuisce il rischio che si verifichi un evento) di 1,99 (Andersen et al., 2015) [114]. Il significato è importante: ciò che conta non è necessariamente la presenza di un singolo trasportatore, ma la combinazione dei due compartimenti che rende possibile lo scambio metabolico.

Un risultato ancora più marcato è stato osservato nel carcinoma mammario triplo negativo. Alcuni ricercatori hanno studiato oltre 180 pazienti, riscontrando che un’elevata espressione stromale di MCT4 era associata a una sopravvivenza globale a dieci anni inferiore al 18%, mentre nelle pazienti senza espressione stromale di MCT4 la sopravvivenza raggiungeva circa il 97%. Al contrario, MCT4 espresso dalle cellule tumorali epiteliali non mostrava lo stesso valore prognostico (Witkiewicz et al., 2012) [120].

Questo dato rende particolarmente evidente quanto possa essere riduttivo osservare esclusivamente la cellula neoplastica. In quella specifica coorte, una caratteristica metabolica dello stroma forniva informazioni prognostiche molto più rilevanti rispetto allo stesso marcatore espresso direttamente dal tumore.

Il TME, tuttavia, non riguarda soltanto metabolismo e fibroblasti. I suoi compartimenti fisico, metabolico e immunitario sono profondamente interconnessi. Ipossia e acidità favoriscono adattamento tumorale e resistenza ai trattamenti; HIF-1α aumenta programmi glicolitici e angiogenici; l’accumulo di lattato contribuisce all’acidificazione del mezzo e modifica il comportamento delle cellule immunitarie. Parallelamente, CAF, matrice extracellulare e vascolarizzazione alterata partecipano all’invasione, alla migrazione e alla difficoltà con cui farmaci e cellule immunitarie riescono a penetrare nella massa tumorale (Wang et al., 2025) [115].

È però fondamentale non sostituire un modello troppo semplice con un altro altrettanto rigido. L’effetto Warburg inverso non implica che tutte le cellule tumorali utilizzino il lattato stromale né che l’effetto Warburg classico scompaia. Le due configurazioni possono coesistere nello stesso tumore. Alcune popolazioni neoplastiche possono rimanere fortemente glicolitiche, mentre altre possono utilizzare maggiormente la fosforilazione ossidativa e sfruttare metaboliti prodotti dal compartimento stromale (Fu et al., 2017) [118].

Il tumore appare così come un ecosistema metabolicamente organizzato e plastico, nel quale le risorse non vengono semplicemente consumate, ma redistribuite. Il lattato può essere prodotto da una cellula, esportato nello spazio extracellulare e successivamente recuperato da un’altra popolazione. I fibroblasti associati al tumore assumono, in questo sistema, una funzione particolarmente importante: non sono più soltanto cellule strutturali dello stroma, ma possono diventare veri partner metabolici della neoplasia. È quindi proprio sul rapporto tra lattato e CAF che deve ora concentrarsi il passaggio successivo.

Come abbiamo visto, il microambiente tumorale (TME) può organizzarsi come un vero ecosistema metabolico, nel quale cellule neoplastiche e compartimento stromale scambiano continuamente nutrienti, metaboliti e segnali. All’interno di questa rete, i fibroblasti associati al cancro, i CAF, assumono un ruolo particolarmente importante. Non sono semplicemente cellule strutturali poste intorno alla massa tumorale: possono essere progressivamente riprogrammati fino ad acquisire proprietà capaci di sostenere proliferazione, invasione, fibrosi, immunosoppressione e resistenza terapeutica. Il lattato rappresenta uno dei principali strumenti attraverso cui la cellula tumorale può influenzare questa trasformazione. La relazione, tuttavia, è più complessa di un semplice passaggio di carburante da una cellula all’altra: il lattato può essere utilizzato metabolicamente dai CAF, può modificarne lo stato redox, può riprogrammarne l’epigenoma (l’insieme di segnali chimici che regolano l’attività dei geni) e può orientarne il profilo secretorio verso fenotipi capaci di alterare anche il compartimento immunitario.

Una dimostrazione particolarmente chiara proviene dall’adenocarcinoma duttale pancreatico. In questo tumore le cellule neoplastiche, fortemente glicolitiche, competono efficacemente per il glucosio e ne sottraggono una quota importante alle cellule stromali circostanti. I CAF, costretti quindi a vivere in condizioni di relativa restrizione glucidica, possono adattarsi utilizzando proprio il lattato prodotto dalle cellule tumorali. Attraverso MCT1 lo importano, lo inseriscono nel metabolismo ossidativo e lo utilizzano per alimentare il ciclo di Krebs, sostenendo così la propria proliferazione anche quando il glucosio è scarsamente disponibile (Kitamura et al., 2023) [121].

Questo comportamento modifica profondamente il significato del lattato nel microambiente. La stessa cellula tumorale che monopolizza il glucosio produce contemporaneamente un metabolita che permette ai fibroblasti circostanti di sopravvivere. Ma l’effetto non è soltanto energetico. L’esposizione al lattato aumenta nei CAF la produzione di mediatori immunosoppressivi, tra cui IL-6, e i fibroblasti così stimolati riducono l’attività delle cellule immunitarie citotossiche. Nei modelli di PDAC (il tipo più comune e aggressivo di tumore del pancreas), inoltre, elevata LDHA (un enzima che aiuta le cellule a produrre energia, trasformando il piruvato in lattato) tumorale si associa a maggiore presenza di CAF e a minore infiltrazione di cellule T CD8⁺ (cellule del sistema immunitario che riconoscono e distruggono le cellule tumorali), mentre l’inibizione sperimentale di LDHA riduce sia la crescita tumorale sia la componente fibroblastica e aumenta infiltrazione e attività citotossica dei CD8⁺ (Kitamura et al., 2023) [121].

Il lattato può però agire ancora prima, contribuendo alla vera e propria formazione del fenotipo CAF. Nel carcinoma mammario, aumenta direttamente la trascrizione di LDHA e spinge le cellule tumorali verso una maggiore produzione e secrezione di lattato. Quest’ultimo non soltanto aumenta proliferazione, migrazione e invasività delle cellule neoplastiche, ma induce nei fibroblasti la loro conversione verso un fenotipo associato ai CAF. Quando LDHA viene ridotta, diminuiscono parallelamente crescita tumorale e attività metabolica degli xenotrapianti (Martínez-Ordoñez et al., 2021) [122].

Il principio generale che emerge è quindi quello di una comunicazione bidirezionale. Le cellule tumorali possono produrre lattato e utilizzarlo per “educare” il fibroblasto; una volta trasformato, il CAF può a sua volta produrre metaboliti, citochine e segnali capaci di sostenere la neoplasia. Le evidenze più recenti descrivono proprio il lattato come un nodo centrale di questo dialogo, con effetti sul rimodellamento stromale, sulla transizione epitelio-mesenchimale, sull’eterogeneità dei CAF e sulla resistenza terapeutica. A questa funzione metabolica e di segnalazione si aggiunge inoltre la lattilazione, attraverso cui il lattato può modificare proteine e cromatina e collegare direttamente il metabolismo alla regolazione genica (Tan et al., 2025) [123].

Un esempio particolarmente significativo di questo collegamento tra metabolismo ed epigenetica è stato osservato nel carcinoma pancreatico: uno studio dimostra che il lattato prodotto dalle cellule tumorali può favorire la crescita e la diffusione del tumore. Il lattato modifica il comportamento delle cellule vicine, trasformandole in cellule capaci di sostenere lo sviluppo tumorale. Questo processo coinvolge gli enzimi TET, che modificano l'attività di alcuni geni, favorendo anche l'aumento di un recettore coinvolto nell'invasione tumorale; il lattato può quindi modificare la memoria molecolare della cellula stromale. Non induce soltanto un segnale temporaneo, ma può partecipare a una riorganizzazione epigenetica che contribuisce a stabilizzare nuove caratteristiche funzionali. (Bhagat et al., 2019) [124].

Il carcinoma gastrico offre una dimostrazione complementare. Le cellule tumorali producono lattato sia in normossia sia in ipossia, ma la produzione aumenta quando l’ossigeno diminuisce. Il lattato viene trasportato nelle cellule staminali mesenchimali derivate dal midollo osseo e ne favorisce l’acquisizione di un fenotipo pro-tumorale simile agli iCAF. Il blocco del trasporto o la riduzione della produzione di lattato attenuano questa trasformazione. Le cellule così attivate mostrano maggiore migrazione e invasione delle cellule tumorali (Tao et al., 2023) [125].

Anche nel carcinoma epatocellulare il collegamento è strettamente dipendente dalla riprogrammazione glicolitica: uno studio dimostra che il lattato prodotto dalle cellule del tumore al fegato favorisce la formazione di un ambiente che facilita la diffusione del cancro. In particolare, il lattato contribuisce a trasformare le cellule vicine in fibroblasti associati al tumore (CAF), capaci di sostenerne la crescita e la diffusione. I ricercatori hanno identificato in una proteina specifica un importante regolatore di questo processo. Bloccare questa proteina ha ridotto la produzione di lattato, l'attivazione dei CAF e la formazione di metastasi nei modelli sperimentali. (Mai et al., 2025) [126].

Nel complesso, queste evidenze mostrano che il lattato può sostenere i CAF su almeno tre livelli. Può diventare un carburante metabolico, può funzionare come segnale capace di modificarne lo stato redox e trascrizionale e può contribuire a una riprogrammazione epigenetica relativamente stabile. Il fibroblasto così trasformato non rimane però confinato nel proprio compartimento: produce IL-6, IL-8 e altri mediatori che modificano cellule tumorali e popolazioni immunitarie. Il lattato diventa quindi il punto di partenza di una comunicazione a più passaggi: cellula tumorale → CAF → cellule immunitarie. Tra queste ultime, i macrofagi associati al tumore assumono un ruolo particolarmente rilevante, perché alcuni dei segnali prodotti dai CAF ne favoriscono il reclutamento e la polarizzazione verso fenotipi M2 (cellule del sistema immunitario che aiutano a ridurre l’infiammazione). È quindi dal rapporto tra lattato, TAM e polarizzazione M2 che deve proseguire il nostro percorso.

Alla luce di quanto osservato, il lattato prodotto dalla cellula tumorale va a modificare profondamente il comportamento dei fibroblasti associati al cancro, trasformando un prodotto del metabolismo glicolitico in un vero segnale capace di rimodellare lo stroma (il tessuto di sostegno che circonda le cellule di un organo o di un tumore). Lo stesso principio si estende anche al compartimento immunitario. Tra le cellule maggiormente influenzate dal microambiente metabolico troviamo i macrofagi associati al tumore, i TAM. Queste cellule possiedono una notevole plasticità e possono assumere stati funzionali differenti in risposta ai segnali che ricevono dal tessuto circostante. La distinzione tra macrofagi M1 e M2 rappresenta una semplificazione utile per descrivere due estremi di questo spettro: i primi sono generalmente associati a funzioni infiammatorie e antitumorali, mentre i secondi presentano caratteristiche maggiormente immunoregolatorie, pro-angiogeniche, riparative e, nel contesto neoplastico, frequentemente favorevoli alla progressione tumorale. Il lattato rappresenta uno dei segnali metabolici capaci di spostare questo equilibrio verso caratteristiche M2.

Una delle dimostrazioni fondamentali di questo fenomeno è stata fornita da un lavoro scientifico del 2014: nei modelli murini di carcinoma polmonare di Lewis e melanoma B16, l’acido lattico prodotto dalle cellule tumorali induceva nei macrofagi l’espressione di marcatori associati al fenotipo M2: le linee tumorali che producevano più lattato inducevano una risposta macrofagica maggiore, mentre la riduzione della produzione tumorale di lattato mediante silenziamento di PKM2 riduceva la crescita tumorale. Anche l’eliminazione di un gene specifico nei macrofagi limitava significativamente lo sviluppo della neoplasia (Colegio et al., 2014) [127].

Il significato è importante: il metabolismo tumorale può modificare direttamente l’identità funzionale di una cellula immunitaria. La cellula neoplastica produce lattato per sostenere il proprio metabolismo, ma questo metabolita diffonde nel microambiente e raggiunge i macrofagi, dove può attivare programmi trascrizionali favorevoli al tumore. Nel carcinoma gastrico questo rapporto è stato ulteriormente precisato. L’elevata attività glicolitica risultava associata a una maggiore presenza di macrofagi M2. Riducendo LDHA nelle cellule tumorali diminuiva la loro capacità di indurre questa polarizzazione. Ancora più importante, il blocco dei trasportatori dei monocarbossilati (MTC) aboliva quasi completamente la risposta M2, così come il silenziamento di HIF-1α nei macrofagi (Zhang e Li, 2020) [128].

Si delinea quindi una sequenza particolarmente lineare: il tumore aumenta la glicolisi, produce lattato, il lattato entra nel macrofago attraverso gli MCT e, attraverso HIF-1α, modifica l’espressione dei geni che caratterizzano il fenotipo M2. Non è quindi soltanto l’acidificazione del microambiente a essere rilevante: è il metabolita stesso, una volta trasportato nella cellula, a partecipare attivamente alla riprogrammazione del macrofago.

Nel carcinoma esofageo emerge però una seconda strada. L’esposizione al lattato incrementa la fosforilazione di AKT. L’intensità della risposta cresce all’aumentare della concentrazione di lattato, mentre la riduzione della produzione di questo metabolita mediante ossalato attenua sia la polarizzazione M2 sia l’attivazione di AKT. I macrofagi così riprogrammati aumentano a loro volta proliferazione e migrazione delle cellule tumorali; quando la segnalazione di AKT viene attenuata, questi effetti protumorali diminuiscono (Zhang et al., 2023) [129].

Questo introduce un principio che incontreremo ripetutamente: la comunicazione tra tumore e TAM è bidirezionale. La cellula tumorale modifica il macrofago attraverso il proprio metabolismo, ma il macrofago modificato restituisce alla neoplasia segnali capaci di aumentarne l’aggressività.

L’adenoma ipofisario fornisce un esempio particolarmente chiaro di questo circuito. Nei tumori invasivi la produzione di lattato è maggiore e si associa a una più elevata infiltrazione di TAM M2. Il lattato induce la polarizzazione attraverso mTORC2; successivamente, i macrofagi M2 producono CCL17: questa chemochina agisce sulle cellule tumorali e attiva mTORC1, aumentando il comportamento invasivo. Un’elevata espressione di CCL17 risulta inoltre associata a maggiori dimensioni tumorali, invasività e maggiore suscettibilità alla recidiva postoperatoria (Zhang et al., 2021) [130].

Nel melanoma è stato identificato un ulteriore livello metabolico. Il mezzo condizionato tumorale induce nei macrofagi aumento di marcatori chiave associati al fenotipo M2; l’ipossia amplifica ulteriormente il fenomeno. Il lattato rappresenta uno dei mediatori principali e il blocco del suo trasporto attenua la polarizzazione M2. In questo modello, tuttavia, il processo dipende soprattutto dal metabolismo ossidativo: l’inibizione del ciclo di Krebs riduce marcatori chiave, mentre il blocco della glicolisi non produce effetti equivalenti. I macrofagi così polarizzati aumentano proliferazione, clonogenicità (la capacità di una singola cellula di moltiplicarsi e formare una colonia di nuove cellule), migrazione e invasione delle cellule di melanoma e ne riducono l’apoptosi (Wang et al., 2025) [131].

Il lattato può inoltre modificare il macrofago attraverso l’epigenetica. Nel melanoma, alcuni ricercatori hanno mostrato che interferire con il complesso di MCT1 mediante crizotinib (un farmaco antitumorale) riduce sia la secrezione tumorale sia l’assorbimento macrofagico del lattato. Questa riduzione si associa a una minore polarizzazione M2 e a una migliore risposta al blocco dei checkpoint immunitari (meccanismi di controllo che regolano l’attività del sistema immunitario). Nei macrofagi, il lattato aumenta un’altra chemochina specifica e questo fenomeno è accompagnato da una maggiore lattilazione nel promotore del gene. Riducendo il trasporto del lattato diminuiscono sia la modifica genetica sia la chemochina (Zhou et al., 2025) [132].

Il passaggio è particolarmente significativo perché aggiunge un nuovo livello alla sequenza: il lattato non deve necessariamente limitarsi ad attivare una chinasi o stabilizzare un fattore di trascrizione. Può contribuire a modificare la cromatina e quindi il programma genetico con cui il macrofago risponde al tumore.

Le revisioni più recenti confermano questa integrazione tra metabolismo ed epigenetica. Nei macrofagi, il lattato è associato prevalentemente alla promozione di fenotipi M2 e la lattilazione di altre proteine può sostenere programmi trascrizionali immunosoppressivi, favorendo invasione, metastasi, chemioresistenza e riduzione della fagocitosi (Dong et al., 2025) [133].

Le Treg intratumorali rappresentano proprio un esempio di cellule particolarmente adattate a questo ambiente. A differenza dei linfociti T effettrici, che soffrono maggiormente scarsità di glucosio e accumulo di metaboliti, i Treg possono mantenere un’importante attività immunosoppressiva grazie alla loro maggiore dipendenza dalla fosforilazione ossidativa e alla flessibilità nell’utilizzo di differenti substrati energetici (Rao et al., 2021) [134]. Questo studio non dimostra direttamente una polarizzazione M2 mediata dal lattato, ma aiuta a comprendere perché un TME metabolicamente ostile possa contemporaneamente sfavorire cellule effettrici e selezionare popolazioni immunoregolatorie.

Infine, una dimostrazione sperimentale in direzione opposta rafforza ulteriormente il ruolo del lattato sui TAM. Nel carcinoma polmonare a piccole cellule, ACT001 (un farmaco sperimentale di origine naturale) riduce l’attività glicolitica e determina una diminuzione della produzione di lattato. A questa modifica metabolica corrisponde una riduzione dell’infiltrazione dei macrofagi M2 e un aumento delle caratteristiche M1, insieme a una minore crescita, invasione e metastatizzazione tumorale (Ding et al., 2025) [135].

Nel complesso, quindi, il lattato rappresenta uno dei principali punti di comunicazione tra metabolismo tumorale e compartimento macrofagico. Attraverso MCT, HIF-1α, AKT, mTOR, metabolismo mitocondriale e lattilazione può orientare i TAM verso stati funzionali M2-simili. Questi macrofagi producono poi altri mediatori capaci di sostenere angiogenesi, invasione, crescita e immunoevasione. Il lattato non modifica quindi soltanto ciò che la cellula tumorale fa: modifica anche chi la circonda, creando progressivamente un ecosistema immunitario più tollerante verso la neoplasia.

Ed è proprio questa capacità di trasformare il microambiente immunitario che ci conduce al passaggio successivo: l’attivazione di HIF-1α e CD73, attraverso cui il metabolismo tumorale inizierà a collegarsi direttamente alla produzione di adenosina (una sostanza prodotta naturalmente dal nostro organismo, che contribuisce a regolare il sonno, l’attività del cervello e la circolazione sanguigna).

Nel percorso seguito finora abbiamo visto come l’ipossia non rappresenti soltanto una conseguenza della crescita disordinata del tumore, ma una condizione capace di modificare profondamente il comportamento delle cellule neoplastiche e del microambiente che le circonda. Quando l’ossigeno diventa insufficiente, la stabilizzazione di HIF-1α consente alla cellula di adattarsi attraverso una vasta riprogrammazione trascrizionale. Una parte di questo adattamento riguarda il metabolismo energetico, un’altra l’angiogenesi e un’altra ancora modifica il rapporto tra tumore e sistema immunitario. È proprio in quest’ultimo contesto che compare un nuovo protagonista: l’adenosina. Nei tessuti tumorali, infatti, questa molecola può raggiungere concentrazioni extracellulari superiori rispetto ai tessuti normali e la sua produzione è strettamente collegata all’attività di due ectoenzimi, CD39 e CD73 (proteine presenti sulla superficie esterna delle cellule per trasformare o degradare sostanze presenti nell’ambiente circostante) (Arab et al., 2019) [136].

Per comprendere il meccanismo possiamo immaginare una piccola catena di montaggio posta sulla superficie delle cellule. Quando ATP e ADP (molecole utilizzate dalle cellule per fornire energia alle loro attività) si accumulano nello spazio extracellulare in seguito a stress, ischemia o danno cellulare, CD39 li converte in AMP; successivamente CD73 trasforma l’AMP (una molecola presente nelle cellule che contribuisce a segnalare una riduzione dell’energia disponibile) in adenosina. In condizioni fisiologiche questo sistema contribuisce a contenere un’infiammazione eccessiva. Nel tumore, tuttavia, la stessa via può essere sfruttata all’interno di un ambiente cronicamente alterato. L’ipossia favorisce questo processo attraverso HIF-1α, che aumenta l’espressione di CD73, contribuendo così a creare condizioni favorevoli alla produzione persistente di adenosina (Arab et al., 2019) [136].

Un’importante conferma sperimentale di questo collegamento proviene dall’epatocarcinoma. Alcuni ricercatori hanno studiato uno specifico microRNA (microRNA-223) (piccole molecole di RNA che regolano l’attività dei geni) particolarmente espresso nelle cellule sane e ridotto nei tessuti tumorali dell’HCC. La sua assenza aggravava la tumorigenesi e si accompagnava a maggiore angiogenesi, ipossia e immunosoppressione. Il passaggio fondamentale era rappresentato proprio da HIF-1α: questo microRNA agiva direttamente su questo fattore e, nei modelli privi, CD39, CD73 e adenosina risultavano aumentati. Al contrario, aumentando il microRNA-223 nelle cellule tumorali sottoposte a ipossia diminuivano gli ectoenzimi e la concentrazione di adenosina (Fu et al., 2023) [137].

Questi risultati permettono di leggere il fenomeno come una sequenza fisiologica: l’ipossia favorisce HIF-1α; HIF-1α sostiene la via CD39/CD73; l’attività di queste ectonucleotidasi (enzimi presenti sulla superficie delle cellule che trasformano molecole come ATP e ADP) aumenta la capacità del microambiente di produrre adenosina. Nello stesso modello, infatti, l’inibizione di CD73 o del recettore A2A dell’adenosina riduceva sia alcuni segnali immunosoppressivi sia le dimensioni tumorali, rafforzando la rilevanza funzionale dell’intero circuito (Fu et al., 2023) [137].

HIF-1α può inoltre coordinare CD73 con altri meccanismi di adattamento tumorale. Nel carcinoma mammario triplo negativo, l’esposizione a differenti chemioterapici, carboplatino, doxorubicina, gemcitabina e paclitaxel, determina nelle cellule sopravvissute un aumento coordinato di CD47 e CD73. Quando l’attività degli HIF-1α viene inibita geneticamente o farmacologicamente, questo arricchimento viene impedito; al contrario, l’ipossia è sufficiente a favorire un fenotipo analogo anche in assenza di chemioterapia (Samanta et al., 2018) [138].

Questo dato suggerisce che CD73 non debba essere considerato un elemento isolato. Può far parte di un programma più ampio attraverso cui HIF-1α modifica contemporaneamente differenti caratteristiche della cellula tumorale. Un esempio complementare è rappresentato da CD47. Nel carcinoma mammario ipossico HIF-1α ne aumenta direttamente la trascrizione; riducendo HIF-1α o CD47 aumenta invece la fagocitosi (processo di difesa attraverso cui alcune cellule del sistema immunitario riconoscono e distruggono le cellule tumorali) delle cellule tumorali da parte dei macrofagi. CD47 risulta inoltre maggiormente espresso nelle cellule staminali tumorali e la sua riduzione ne diminuisce significativamente la popolazione (Zhang et al., 2015) [139]. Anche se CD47 appartiene a una via differente da quella adenosinergica, questa osservazione mostra quanto possa essere esteso il programma adattativo governato dall’ipossia.

Esiste però un aspetto ancora più interessante: HIF-1α può contribuire all’aumento di CD39 e CD73 anche quando l’ossigeno non rappresenta necessariamente il segnale iniziale. Nelle cellule soppressorie di derivazione mieloide dei pazienti con carcinoma polmonare non a piccole cellule, il TGF-β (una proteina che regola l’attività delle cellule, contribuendo al controllo dell’infiammazione) presente nel microambiente tumorale induce la fosforilazione di mTOR; a valle di questa risposta aumenta HIF-1α, necessario per l’induzione di CD39 e CD73 anche in condizioni normossiche (Li et al., 2017) [140].

Si crea quindi una connessione con meccanismi incontrati molto prima nel nostro percorso: TGF-β → mTOR → HIF-1α → CD39/CD73. Le cellule mieloidi CD39⁺CD73⁺ risultano particolarmente immunosoppressive e la loro frequenza si associa a coinvolgimento linfonodale, metastasi, stadio tumorale e risposta meno favorevole alla chemioterapia (Li et al., 2017) [140]. HIF-1α emerge quindi non soltanto come sensore dell’ipossia, ma come punto di convergenza attraverso cui differenti segnali del microambiente possono alimentare la macchina enzimatica responsabile della produzione di adenosina.

Una delle prove più intuitive del rapporto tra ipossia, HIF-1α e adenosina deriva dagli esperimenti nei quali il percorso viene modificato nella direzione opposta. Alcuni ricercatori hanno utilizzato nei modelli murini una respirazione contenente il 60% di ossigeno. Riducendo l’ipossia tumorale diminuivano HIF-1α e le proteine dipendenti da esso; contemporaneamente diminuivano gli ectoenzimi coinvolti nella produzione di adenosina e la concentrazione di adenosina extracellulare nel microambiente (Hatfield et al., 2014) [141].

È quasi come intervenire sull’interruttore posto all’inizio della cascata: aumentando la disponibilità di ossigeno viene ridotto il segnale che mantiene HIF-1α, e diminuendo HIF-1α si indebolisce una parte della rete che sostiene l’accumulo di adenosina. Parallelamente migliorava il riconoscimento delle cellule tumorali da parte dei linfociti T citotossici (Hatfield et al., 2014) [141].

Il principio è stato successivamente sviluppato considerando l’intero asse ipossia–adenosina. Le evidenze raccolte da Steingold e Hatfield descrivono infatti l’ipossia, HIF-1α, CD39/CD73, adenosina e recettore A2A come componenti funzionalmente collegate di una barriera immunosoppressiva. CD39 e CD73 controllano la generazione extracellulare dell’adenosina, mentre la correzione dell’ipossia può ridurre HIF-1α, adenosina e diversi elementi della stessa via (Steingold e Hatfield, 2020) [142].

Nello stesso anno, Altri ricercatori hanno proposto di interpretare ipossia e segnalazione adenosinergica come estremità diverse dello stesso circuito: l’ipossia e HIF-1α occupano la parte più a monte, mentre l’adenosina e i suoi recettori rappresentano quella a valle. L’inversione sperimentale dell’ipossia mediante iperossia respiratoria indebolisce diverse fasi dell’asse e rende il microambiente maggiormente permissivo alla risposta immunitaria (Halpin-Veszeleiova e Hatfield, 2020) [143].

Approcci sperimentali più recenti hanno cercato di superare uno dei problemi dei tumori solidi: portare ossigeno all’interno di una vascolarizzazione irregolare e disorganizzata. Una miscela stabile di composti chimici di sintesi formati esclusivamente da atomi di carbonio e fluoro, associata a iperossia respiratoria, ha ridotto l’ipossia del microambiente e indebolito l’asse HIF-1α–adenosina. Parallelamente aumentavano l’infiltrazione intratumorale e l’attività delle cellule T e NK (Halpin-Veszeleiova et al., 2025) [144].

Un’ulteriore conferma proviene da un nanoreattore progettato per intervenire contemporaneamente sulla produzione e sul consumo di ossigeno. Riducendo l’ipossia, questo sistema determinava una significativa diminuzione di HIF-1α, CD39 e CD73; nelle cellule analizzate, CD39 e CD73 diminuivano rispettivamente del 50,7% e del 31,5%. Il metabolismo dell’ATP extracellulare rallentava e si riduceva la formazione di adenosina (Gu et al., 2024) [145].

Nel complesso, emerge quindi una relazione coerente: il microambiente tumorale ipossico stabilizza HIF-1α e favorisce l’attivazione di una rete che comprende CD39 e soprattutto CD73, spostando progressivamente il metabolismo dei nucleotidi extracellulari dall’ATP verso l’adenosina. Anche segnali indipendenti dall’ipossia attraverso mTOR, possono convergere su HIF-1α e alimentare lo stesso sistema. L’esperimento opposto completa il quadro: quando l’ipossia viene attenuata, HIF-1α diminuisce, CD39/CD73 si riducono e l’accumulo di adenosina viene limitato.

A questo punto, però, rimane la domanda più importante: perché l’adenosina rappresenta un vantaggio per il tumore? Aver compreso come viene prodotta non ci dice ancora completamente che cosa accada alle cellule immunitarie quando vengono immerse in un microambiente ricco di questo metabolita. È proprio questo il passaggio che affronteremo successivamente, analizzando CD73, adenosina ed evasione immunitaria.

Per comprendere fino in fondo come un tumore riesca a sottrarsi alla sorveglianza del sistema immunitario, è necessario abbandonare per un momento l’idea che l’evasione immunitaria dipenda soltanto da un’incapacità delle cellule di difesa di riconoscere la neoplasia. In molti tumori le cellule immunitarie arrivano effettivamente nel tessuto, riconoscono segnali di pericolo e, almeno inizialmente, possiedono gli strumenti necessari per reagire. Il problema è che il microambiente tumorale può progressivamente trasformarsi in un luogo nel quale queste cellule vengono frenate, metabolicamente indebolite e funzionalmente silenziate. In questo processo l’adenosina extracellulare rappresenta uno dei mediatori più importanti. In condizioni di stress, danno cellulare e ipossia, l’ATP viene rilasciato nello spazio extracellulare; qui CD39 ne promuove la degradazione fino ad AMP, mentre CD73 completa il passaggio trasformando l’AMP in adenosina. Si verifica così una sorta di cambiamento del significato biologico del segnale: una molecola extracellulare potenzialmente capace di sostenere segnali infiammatori e immunostimolanti viene progressivamente convertita in un metabolita dotato di potenti proprietà immunosoppressive (Kaplinsky et al., 2024) [146].

L’adenosina non rappresenta quindi semplicemente un prodotto terminale del metabolismo dei nucleotidi, ma può diventare un vero e proprio strumento attraverso cui il tumore modifica il comportamento delle cellule che lo circondano. Nel microambiente tumorale essa può raggiungere concentrazioni elevate e agire attraverso specifici recettori espressi sulle cellule immunitarie, in particolare A2A e A2B. Il risultato non riguarda una sola popolazione cellulare: vengono coinvolti linfociti T CD4⁺ e CD8⁺, cellule natural killer, cellule dendritiche, cellule T regolatorie, macrofagi associati al tumore e cellule soppressorie di derivazione mieloide. L’adenosina finisce così per funzionare come un segnale ambientale capace di comunicare alle difese immunitarie che quel territorio deve essere tollerato anziché attaccato (Xing et al., 2023) [147].

Questo effetto diventa particolarmente evidente osservando i linfociti T, una delle principali armi dell’immunità antitumorale. La cellula T può essere presente nel tumore e può persino riconoscere ciò che dovrebbe attaccare, ma i segnali necessari per trasformare quel riconoscimento in una risposta efficace vengono indeboliti. Infatti, in presenza di adenosina, diminuiscono differenziazione effettrice, proliferazione, adesione, migrazione e citotossicità e si riduce la produzione di mediatori fondamentali. Parallelamente, lo stesso ambiente favorisce la differenziazione e l'attività delle cellule T regolatorie, spostando ulteriormente l’equilibrio dalla risposta antitumorale verso la tolleranza (Vigano et al., 2019) [148].

Un esempio particolarmente chiaro di questo meccanismo proviene dal carcinoma gastrico. In campioni tumorali umani è stata osservata una maggiore infiltrazione di cellule T regolatorie FoxP3+ e una maggiore presenza di cellule T CD8⁺, ma l’abbondanza delle Treg risultava associata allo stadio della malattia e alla presenza di metastasi. Gli esperimenti funzionali hanno mostrato un passaggio ancora più importante: le Treg isolate dai pazienti erano capaci di utilizzare CD39 e CD73 per degradare l’ATP extracellulare e generare adenosina. Quando queste cellule venivano poste insieme ai linfociti T CD8⁺, ne favorivano l’apoptosi, ne limitavano la proliferazione e riducevano la loro attività. Bloccando i recettori dell’adenosina, una parte significativa di questa soppressione veniva attenuata (Shi et al., 2019) [149].

Questo dato è fondamentale perché permette di seguire sperimentalmente quasi l’intera sequenza: ATP extracellulare, attività di CD39 e CD73, formazione di adenosina, aumento delle Treg e perdita progressiva dell’efficienza della cellula T CD8⁺. In altre parole, l’evasione immunitaria può essere almeno in parte costruita metabolicamente. La cellula tumorale non deve necessariamente diventare invisibile: può rendere meno efficiente chi dovrebbe eliminarla.

Le cellule T regolatorie, inoltre, occupano una posizione particolarmente interessante in questo circuito perché possono essere contemporaneamente produttrici e beneficiarie dell’ambiente adenosinergico. La coespressione di CD39 e CD73 consente loro di contribuire alla produzione locale di adenosina, mentre la stimolazione del recettore A2A può favorire ulteriormente la loro funzione soppressiva e il loro reclutamento nel tumore. Si crea così un meccanismo potenzialmente auto-rinforzante: mentre le cellule effettrici vengono frenate, quelle deputate alla regolazione immunitaria vengono sostenute (Xing et al., 2023) [147].

Il fenomeno, tuttavia, non è limitato alle Treg. Un passaggio particolarmente significativo emerge dagli studi sul carcinoma ovarico, nei quali è stato dimostrato che le stesse cellule neoplastiche possono possedere un efficiente apparato per produrre adenosina. CD39 è stato rilevato in 29 dei 36 campioni tumorali analizzati e CD73 in 31 dei 34 carcinomi; nelle colture cellulari tumorali entrambe le ectonucleotidasi risultavano funzionalmente attive. Ancora più interessante, le cellule di carcinoma ovarico mostravano una capacità di consumare ATP extracellulare e generare adenosina superiore a quella delle Treg attivate (Häusler et al., 2011) [150].

Questo cambia profondamente la prospettiva. Non sono soltanto le cellule immunoregolatorie reclutate dal tumore a costruire l’ambiente immunosoppressivo: la stessa cellula neoplastica può partecipare direttamente alla sua realizzazione. È come se il tumore fosse in grado di costruire attorno a sé uno scudo metabolico. E che questo scudo abbia un significato funzionale è suggerito dal fatto che il silenziamento o l’inibizione di CD39 e CD73 aumentavano la proliferazione delle cellule T CD4⁺ (un tipo di globuli bianchi che coordinano le difese immunitarie), l’attivazione delle cellule T citotossiche e la capacità delle cellule NK di eliminare le cellule tumorali. Risultati analoghi venivano ottenuti bloccando il gene A2A che produce il recettore dell'adenosina, collegando quindi la produzione tumorale di adenosina alla soppressione effettiva delle cellule immunitarie (Häusler et al., 2011) [150].

La compromissione immunitaria, infatti, non termina con i linfociti T. L’adenosina può ridurre anche maturazione, migrazione e attività citotossica delle cellule natural killer e compromettere la capacità delle cellule dendritiche (cellule del sistema immunitario che riconoscono e catturano sostanze estranee, come virus e batteri) di sostenere una risposta immunitaria efficace. Contemporaneamente, può favorire fenotipi dendritici più tollerogenici e sostenere popolazioni immunosoppressive quali Treg, cellule soppressorie di derivazione mieloide e macrofagi associati al tumore (Xing et al., 2023) [147]. Il risultato complessivo è quindi più profondo della semplice inibizione di una singola cellula: l’intero ecosistema immunitario viene progressivamente riorganizzato.

Questa rete appare particolarmente evidente anche nel carcinoma polmonare non a piccole cellule. CD73 è espresso non soltanto dalle cellule neoplastiche, ma da differenti popolazioni immunitarie e stromali. L’adenosina generata localmente può sopprimere cellule T CD4⁺ e CD8⁺ e interferire con le cellule dendritiche; parallelamente, macrofagi, fibroblasti e cellule endoteliali partecipano a loro volta alla rete adenosinergica, contribuendo rispettivamente all’immunosoppressione, alla componente stromale e ai processi angiogenici (Saigí et al., 2023) [151]. In questo modo CD73 non deve essere immaginato come un interruttore presente esclusivamente sulla superficie della cellula tumorale, ma come uno dei nodi di una rete metabolica distribuita tra più componenti del microambiente.

Lo stesso principio emerge nell’adenocarcinoma duttale pancreatico, dove l’asse CD39-CD73-adenosina coinvolge contemporaneamente cellule immunitarie, fibroblasti associati al cancro e cellule neoplastiche. A2A e A2B contribuiscono alla compromissione delle cellule T CD8⁺ e delle NK e al sostegno di popolazioni immunoregolatorie; i fibroblasti associati al tumore possono esprimere CD39 e CD73 e contribuire direttamente alla produzione locale di adenosina (Liu et al., 2025) [152]. La via adenosinergica assume così le caratteristiche di un circuito multicellulare nel quale compartimento tumorale, stromale e immunitario cooperano, anche se con modalità differenti, alla costruzione di un ambiente meno favorevole alla sorveglianza immunitaria.

Particolarmente interessante è osservare che questo meccanismo potrebbe diventare rilevante già nelle fasi precoci della trasformazione neoplastica. In un modello murino geneticamente modificato caratterizzato dallo sviluppo spontaneo di lesioni pancreatiche intraepiteliali, l’inibizione di CD73 ha ridotto pancreatite, neoplasie precoci e avanzate. Contemporaneamente, il microambiente immunitario è cambiato: sono aumentati i macrofagi M1, mentre sono diminuiti quelli M2, ed è aumentata l’infiltrazione di linfociti T CD4⁺, T CD8⁺ e cellule B mature (cellule del sistema immunitario che hanno completato il loro sviluppo e sono pronte a riconoscere specifiche sostanze estranee) (Strickland et al., 2024) [153].

Il concetto di “checkpoint metabolico” diventa ancora più evidente osservando le neoplasie ematologiche. In questo contesto CD39 e CD73 partecipano alla trasformazione dell’ATP extracellulare in adenosina e la conseguente attivazione della segnalazione adenosinergica interferisce con importanti fattori coinvolti nell’attivazione delle cellule T. Le cellule T CD8⁺ che esprimono CD39 possono presentare caratteristiche di esaurimento immunologico, con minore produzione di specifiche proteine che permettono alle cellule del sistema immunitario di comunicare tra loro e maggiore espressione di molecole co-inibitorie (Jiang et al., 2023) [154].

Tuttavia l’equilibrio tra ATP extracellulare e adenosina può sostenere segnali sia proinfiammatori che immunostimolanti, mentre la sua degradazione attraverso CD39 e CD73 sposta l’ambiente verso l’accumulo di adenosina e l’immunosoppressione. Tuttavia, l’ATP extracellulare non possiede esclusivamente proprietà antitumorali e, attraverso differenti recettori, può in determinati contesti partecipare anche a proliferazione, invasione e metastatizzazione (Kaplinsky et al., 2024) [146]. La fisiologia tumorale, ancora una volta, non funziona attraverso semplici interruttori accesi o spenti, ma attraverso equilibri dinamici.

Nel complesso, ciò che emerge è un progressivo ribaltamento del significato metabolico dell’ambiente extracellulare. Il danno e lo stress possono liberare ATP; CD39 e CD73 lo trasformano progressivamente fino alla produzione di adenosina; l’adenosina incontra i propri recettori sulle cellule immunitarie e modifica il loro comportamento. Da una parte diminuiscono proliferazione, produzione di citochine e capacità citotossica delle cellule effettrici; dall’altra vengono sostenute popolazioni e programmi cellulari con caratteristiche immunoregolatorie. L’adenosina diventa così un punto di collegamento tra metabolismo alterato del tumore ed evasione immunitaria. La crescente rilevanza di questo asse è testimoniata anche da un’analisi bibliometrica di 1.721 pubblicazioni, nella quale immunoterapia, immunosoppressione, cellule T, Treg, checkpoint immunitari e infiltrazione immunitaria emergono tra i principali nuclei della ricerca contemporanea su CD39-CD73 (Huang et al., 2024) [155].

La prova più interessante della rilevanza biologica di questa via deriva dal tentativo sperimentale di interromperla. Nei modelli preclinici, il blocco di CD73 può ridurre crescita tumorale e metastasi e aumentare l’accumulo intratumorale di cellule T CD8⁺, mentre l’antagonismo dei recettori A2A e A2B può favorire una maggiore presenza di cellule immunitarie effettrici (Vigano et al., 2019) [148].

Anche una revisione del 2024 evidenzia come gli enzimi CD39 e CD73 favoriscano la capacità dei tumori di sfuggire alle difese immunitarie. Questi enzimi trasformano l’ATP in adenosina e il suo accumulo contribuisce quindi a creare un ambiente favorevole alla crescita tumorale. CD39 potrebbe inoltre aiutare a prevedere la risposta all’immunoterapia. Bloccare CD39 e CD73 rappresenta una possibile strategia terapeutica, attualmente studiata attraverso farmaci sperimentali, anche in combinazione con altre immunoterapie (Kaplinsky et al., 2024) [146].

L’evasione immunitaria tumorale non appare quindi come il risultato di un unico segnale, ma come la conseguenza di una rete nella quale metabolismo, ipossia, cellule neoplastiche, stroma e sistema immunitario comunicano continuamente. All’interno di questa rete, CD73 occupa una posizione strategica perché partecipa alla trasformazione dell’AMP in adenosina e quindi alla costruzione di un ambiente capace di frenare le cellule che dovrebbero eliminare il tumore. L’adenosina, a sua volta, non si limita a spegnere una singola risposta: può indebolire contemporaneamente più bracci dell’immunità antitumorale e rafforzare quelli deputati alla regolazione (Xing et al., 2023) [147].

Si delinea così un principio fondamentale: per sopravvivere, una neoplasia non deve necessariamente sfuggire completamente allo sguardo del sistema immunitario. Può anche modificare l’ambiente nel quale quel sistema immunitario è costretto a operare. Attraverso CD39, CD73 e l’accumulo di adenosina, un segnale metabolico può trasformarsi in un segnale immunologico; e quello che inizialmente era un territorio segnato da danno cellulare e rilascio di ATP può progressivamente diventare un ambiente nel quale la risposta antitumorale viene contenuta. È proprio in questa trasformazione che metabolismo ed evasione immunitaria finiscono per diventare due facce dello stesso processo.

Sulla base di quanto descritto, abbiamo visto come l’adenosina possa contribuire all’evasione immunitaria indebolendo direttamente le cellule T, le cellule NK e altre componenti della risposta antitumorale. Esiste però un secondo effetto, altrettanto importante: l’adenosina non si limita a spegnere le cellule che dovrebbero attaccare il tumore, ma può modificare attivamente il comportamento dei macrofagi presenti nel microambiente. Queste cellule possiedono infatti una notevole plasticità e possono assumere stati funzionali differenti in relazione ai segnali metabolici, infiammatori e tissutali ai quali vengono esposte. La tradizionale distinzione tra macrofagi M1 e M2 rimane utile per descrivere gli estremi di questo spettro, ma non deve essere interpretata come una classificazione rigida. L’adenosina rappresenta proprio uno dei segnali capaci di orientare i macrofagi verso caratteristiche antinfiammatorie, pro-angiogeniche e immunoregolatorie che, nel contesto tumorale, possono diventare favorevoli alla progressione della neoplasia.

Questo passaggio è fondamentale perché impedisce di considerare “M2” come una singola identità cellulare. Il macrofago può raggiungere funzioni protumorali attraverso programmi molecolari differenti. Nel caso dell’adenosina, l’aumento di IL-10 (molecole prodotte principalmente dalle cellule del sistema immunitario, con funzione antinfiammatoria) e VEGF è particolarmente significativo: la prima contribuisce a ridurre il tono infiammatorio e l’attività immunitaria, mentre il secondo favorisce angiogenesi e adattamento del tessuto. L’adenosina può quindi trasformare una cellula nata per reagire al danno in una cellula che partecipa alla fase di risoluzione e riparazione; nel tumore, però, un programma fisiologicamente utile alla guarigione può essere sfruttato per proteggere e vascolarizzare il tessuto neoplastico.

Il recettore A2A rappresenta uno dei principali mediatori di questa risposta. Un’evidenza meccanicistica proviene da un modello di ipoperfusione cerebrale cronica, nel quale l’attivazione di A2AR in condizioni di ipossia e bassa disponibilità di glucosio favoriva nei macrofagi un fenotipo M2, aumentando IL-10 e riducendo TNF-α e IL-1β (due molecole prodotte principalmente dalle cellule immunitarie, agiscono come messaggeri chimici che attivano e regolano l'infiammazione). Quando il recettore nucleare veniva silenziato, l’aumento di IL-10 e la polarizzazione M2 venivano attenuati (Mou et al., 2022) [156]. Pur non trattandosi di un modello tumorale, questo studio mostra che il segnale A2A può raggiungere direttamente un programma trascrizionale associato a caratteristiche antinfiammatorie attraverso il recettore.

Nel tumore questa relazione diventa particolarmente evidente quando si osserva la distribuzione spaziale dell’adenosina. Nell’adenocarcinoma duttale pancreatico, alcuni ricercatori hanno mostrato che l’adenosina extracellulare non è uniformemente distribuita nella massa neoplastica. Le concentrazioni maggiori si trovano soprattutto nelle regioni ipossiche, proprio dove si accumulano cellule mieloidi. I macrofagi M2 mostrano elevati livelli del gene umano che produce il recettore dell'adenosina A2A, particolarmente marcati nei tumori resistenti alle terapie immuno-oncologiche. Quando la produzione di adenosina attraverso CD73 e la sua segnalazione attraverso Adora2a (sono geni che producono i recettori A2A dell’adenosina) vengono bloccate contemporaneamente, diminuiscono i macrofagi M2 e le Treg e si riducono crescita tumorale e metastasi (Graziano et al., 2023) [157].

Questi risultati permettono di collegare in un’unica sequenza molti dei meccanismi descritti nei paragrafi precedenti. La crescita tumorale produce regioni scarsamente ossigenate; l’ipossia aumenta HIF-1α e favorisce il sistema CD39/CD73; questo sistema aumenta l’adenosina; l’adenosina incontra macrofagi ricchi di recettori A2A e contribuisce a sostenerne caratteristiche M2. Non abbiamo più quindi una semplice successione di eventi indipendenti, ma una rete nella quale ipossia, metabolismo purinergico (sistema di comunicazione tra cellule che utilizza molecole come ATP e adenosina) e polarizzazione mieloide si rafforzano reciprocamente.

Un esempio altrettanto chiaro proviene dalla leucemia linfatica cronica. Nei linfonodi dei pazienti è stata osservata una marcata attivazione di HIF-1α, associata a una maggiore produzione di adenosina. In condizioni ipossiche, i monociti (cellule del sistema immunitario presenti nel sangue) vengono indirizzati verso macrofagi con caratteristiche M2, aumentando la produzione di IL-6. Contemporaneamente, questi macrofagi acquisiscono maggiore espressione di CD73 e capacità di generare adenosina, mentre aumenta A2A nelle diverse popolazioni cellulari della nicchia. L’antagonismo di A2A attenua il fenotipo macrofagico indotto dall’ipossia e recupera parte delle funzioni immunitarie compromesse (Serra et al., 2016) [158].

Qui compare un elemento ancora più interessante: il macrofago non è semplicemente il bersaglio dell’adenosina, ma può diventare anche una sua fonte. In condizioni ipossiche acquisisce CD73, aumenta la generazione di adenosina e contemporaneamente esprime maggiormente il recettore attraverso cui risponde a quella stessa molecola. Si crea così la possibilità di un circuito autocrino e paracrino (nel circuito autocrino la cellula comunica con sé stessa; in quello paracrino comunica con le cellule circostanti) nel quale il microambiente induce un fenotipo immunosoppressivo che, una volta stabilito, contribuisce a mantenere il medesimo ambiente.

Il carcinoma ovarico offre una dimostrazione ancora più diretta di questo meccanismo autoamplificante. Le cellule tumorali che esprimono CD39 e CD73 producono adenosina e favoriscono la migrazione dei monociti verso la neoplasia. Una volta reclutati, questi monociti possono differenziarsi in macrofagi simili ai TAM con caratteristiche M2, mostrando maggiore IL-10 rispetto a IL-12. I macrofagi così ottenuti esprimono a loro volta CD39 e CD73 e producono adenosina biologicamente attiva a concentrazioni comparabili a quelle generate dalle cellule tumorali (Montalbán del Barrio et al., 2016) [159].

Il circuito diventa quindi: adenosina tumorale → reclutamento mieloide → differenziazione TAM/M2 → ulteriore produzione di adenosina. I macrofagi così riprogrammati sono inoltre capaci di sopprimere la proliferazione delle cellule T CD4+. Il tumore costruisce così un sistema nel quale il compartimento mieloide diventa contemporaneamente conseguenza e amplificatore del metabolismo adenosinergico.

Un’evidenza particolarmente utile proviene anche dal processo inverso. In un modello murino di neoplasia intraepiteliale pancreatica, l’inibizione di CD73 riduce significativamente la popolazione di macrofagi M2 e aumenta quella M1. A questo rimodellamento immunitario si accompagnano una diminuzione della fibrosi e una riduzione della progressione delle PanIN (neoplasie intraepiteliali pancreatiche) (Strickland et al., 2024) [153]. Il risultato assume in questo contesto un significato specifico: riducendo la capacità di produrre adenosina attraverso CD73, cambia concretamente l’equilibrio macrofagico del tessuto.

La produzione di adenosina non dipende inoltre soltanto da cellule tumorali e macrofagi. Anche le cellule T regolatorie possono contribuire in maniera importante. Alcuni ricercatori hanno mostrato che la stabilizzazione di HIF-1Α aumenta fortemente CD73 nelle Treg umane. Quando CD73 viene coespresso con CD39, queste cellule acquisiscono l’intero apparato enzimatico necessario per convertire ATP extracellulare in adenosina. Le Treg metabolicamente riprogrammate mostrano così una capacità soppressiva particolarmente elevata (Jarvis et al., 2021) [160].

Questo dato aggiunge un ulteriore livello alla rete. Nel microambiente tumorale ipossico, HIF-1α può favorire contemporaneamente CD73 nelle cellule immunoregolatorie e la produzione di adenosina; l’adenosina può poi agire sui macrofagi e sostenere stati M2, mentre Treg e TAM cooperano nel ridurre ulteriormente l’immunità antitumorale. La revisione sul metabolismo delle Treg rafforza proprio questo collegamento tra ipossia, HIF-1α, lattato e adenosina, descrivendo le cellule regolatorie come popolazioni metabolicamente adattabili in grado di mantenere la propria attività immunosoppressiva anche in un TME povero di ossigeno e nutrienti (Mortezaee, 2026) [161].

Si arriva così a una visione molto diversa da quella con cui abbiamo iniziato. Il macrofago M2 non è semplicemente “presente” nel tumore: può essere costruito progressivamente dal microambiente. L’ipossia modifica HIF-1α; HIF-1α favorisce CD73 e l’adenosina; l’adenosina agisce sui recettori A2A e A2B del compartimento mieloide; i macrofagi riducono i programmi infiammatori e aumentano IL-10, VEGF e altre caratteristiche associate a fenotipi immunoregolatori e protumorali. Una volta riprogrammati, questi stessi macrofagi possono produrre ulteriore adenosina e amplificare il circuito. Più volte in questo capitolo abbiamo introdotto il fattore di crescita vascolare VEGF, che, come vedremo nel prossimo paragrafo, rappresenta anch’esso un importante effettore a valle della cascata PI3K/AKT/mTOR/HIF-1α.

Nel momento in cui una massa tumorale cresce, il suo fabbisogno di ossigeno e nutrienti aumenta rapidamente. Tuttavia, la vascolarizzazione preesistente non riesce sempre a sostenere questa espansione e all’interno del tumore si formano aree ipossiche. Come abbiamo visto, l’ipossia determina la stabilizzazione di HIF-1α, che modifica il programma trascrizionale della cellula permettendole di adattarsi a condizioni ambientali sfavorevoli. Una delle conseguenze più importanti di questa risposta è l’aumento dell’espressione dei fattori appartenenti alla famiglia VEGF, in particolare VEGFA, uno dei principali regolatori dell’angiogenesi tumorale (il processo attraverso cui un tumore stimola la formazione di nuovi vasi sanguigni). In termini intuitivi, la cellula neoplastica che si trova in carenza di ossigeno non si limita quindi a modificare il proprio metabolismo: attraverso HIF-1α può inviare un vero e proprio “segnale di richiesta” al compartimento vascolare circostante, stimolando la formazione di nuovi vasi sanguigni. Questo processo può inizialmente sembrare vantaggioso perché cerca di ripristinare l’apporto di ossigeno, ma nel contesto neoplastico finisce per fornire alla massa tumorale nuove risorse con cui sostenere crescita, sopravvivenza e diffusione.

Un esempio particolarmente chiaro di questo collegamento proviene dal carcinoma epatocellulare. Alcuni ricercatori hanno identificato un meccanismo nel quale la perdita di un enzima specifico determina l’accumulo del metabolita succinilacetone (un sottoprodotto chimico molto tossico): quest’ultimo favorisce la stabilizzazione di HIF-1α e aumenta l’espressione di VEGFA. Parallelamente aumentano proliferazione, migrazione e capacità angiogenica delle cellule endoteliali. Nei campioni clinici di carcinoma epatocellulare gli autori hanno inoltre osservato una relazione inversa tra l’enzima e HIF-1α (Luo et al., 2023) [162].

Il rapporto tra HIF-1α e VEGF non dipende però esclusivamente dall’ipossia o dai metaboliti. Anche le vie proliferative descritte nei paragrafi precedenti possono convergere su questo asse. Nell’osteosarcoma, la sovraespressione di un gene attiva infatti la cascata PI3K/AKT/mTOR, aumentando successivamente HIF-1α e VEGF. Questo fenomeno si accompagna al mantenimento di caratteristiche simili a quelle delle cellule staminali tumorali, maggiore capacità di formare sferoidi (piccoli gruppi di cellule coltivate in laboratorio che si organizzano in strutture tridimensionali), migrazione, invasione, chemioresistenza e metastasi polmonari. Quando PI3K oppure HIF-1α vengono inibiti, gli effetti oncogenici della sovraespressione del gene coinvolto vengono sostanzialmente annullati (Wang et al., 2026) [163]. Il dato rafforza l’idea che VEGF non sia semplicemente una risposta passiva alla carenza di ossigeno, ma possa rappresentare l’estremità di una rete di segnalazione che parte da pathway oncogenici a monte.

Una conferma sperimentale dello stesso principio proviene dal carcinoma epatocellulare. Il derivato dell’epigallocatechina gallato (principio naturale del the verde) ha ridotto la proliferazione tumorale, la densità dei microvasi e la crescita degli xenotrapianti. Questi effetti erano associati a una diminuzione della via PI3K/AKT/mTOR e, parallelamente, a una riduzione di HIF-1α e VEGF sia a livello trascrizionale sia proteico (Liao et al., 2020) [164]. L’importanza di questo esperimento non consiste tanto nel composto utilizzato, quanto nell’osservazione che l’interferenza con le vie proliferative a monte si accompagna alla riduzione dell’asse HIF-1α/VEGF e a una minore formazione vascolare tumorale.

Un fenomeno analogo è stato osservato nel carcinoma mammario. L’echinacoside (un principio attivo di origine vegetale) ha ridotto l’espressione di PI3K, AKT, HIF-1α e VEGFA nelle cellule MCF-7 (cellule tumorali umane, derivate da un carcinoma della mammella) e nei modelli animali, accompagnandosi a minore proliferazione, maggiore apoptosi e riduzione della crescita tumorale (Liang et al., 2024) [165]. Anche in questo caso la cascata appare continua: la riduzione dei segnali di crescita a monte si riflette sulla risposta ipossica e, infine, sulla disponibilità del principale stimolo angiogenico.

L’asse HIF-1α/VEGF assume particolare importanza anche nella metastasi. Nel carcinoma cervicale, un gene specifico risulta maggiormente espresso nelle pazienti con metastasi linfonodali. La sua sovraespressione aumenta migrazione e invasione delle cellule tumorali, induce la transizione epitelio-mesenchimale e aumenta contemporaneamente HIF-1α e VEGFA a livello di mRNA e proteina. Al contrario, il silenziamento del gene coinvolto riduce la capacità migratoria e invasiva (Peng et al., 2024) [166]. Questi risultati suggeriscono che l’attivazione dell’asse HIF-1α/VEGFA possa inserirsi in un programma più ampio attraverso cui la cellula tumorale acquisisce contemporaneamente capacità invasiva e supporto vascolare.

Nel melanoma, la stessa relazione è stata osservata studiando l’effetto della luteolina (un flavonoide, una sostanza naturale appartenente alla famiglia dei polifenoli). A concentrazioni non significativamente citotossiche, il composto riduceva migrazione, invasione, adesione e formazione di strutture tubulari da parte delle cellule endoteliali. Allo stesso tempo diminuivano AKT, HIF-1α e VEGF-A (Li et al., 2019) [167]. Anche in questo modello angiogenesi e invasività non sembrano quindi processi indipendenti, ma parti di una stessa risposta molecolare coordinata.

Il carcinoma epatocellulare offre un’ulteriore conferma. Il trattamento sperimentale con solfuro di arsenico riduceva HIF-1α e VEGF, diminuiva la secrezione di VEGF e comprometteva la capacità delle cellule tumorali di indurre la formazione di strutture vascolari. Contemporaneamente si osservava una riduzione di migrazione e invasione e una modifica dei marcatori dell’EMT (Lu et al., 2023) [168]. Il dato supporta quindi l’esistenza di una relazione funzionale tra HIF-1α, VEGF, angiogenesi e comportamento metastatico.

Nel glioblastoma, infine, il rapporto tra HIF-1Α e VEGFA si inserisce direttamente nel dialogo tra cellule tumorali e microambiente. Un gene specifico aumenta proliferazione, migrazione, invasione e capacità angiogenica attraverso l’asse HIF-1Α/VEGFA. Le cellule di glioblastoma rilasciano inoltre esosomi capaci di modificare gli astrociti circostanti, inducendo in essi una maggiore espressione di HIF-1Α e VEGFA e contribuendo alla trasmissione della resistenza al farmaco chemioterapico. La riduzione del farmaco diminuisce l’attivazione dell’asse HIF-1Α/VEGFA sia nelle cellule tumorali sia nel microambiente (Shen et al., 2025) [169]. Questo studio mostra quindi che VEGF non deve essere considerato soltanto come il prodotto di una singola cellula ipossica: può diventare parte di una rete di comunicazione che coinvolge le cellule stromali e contribuisce alla resistenza terapeutica.

Nel complesso, queste evidenze mostrano come l’asse HIF-1α/VEGF rappresenti uno dei principali strumenti attraverso cui la cellula tumorale traduce la carenza di ossigeno e i segnali oncogenici in una risposta capace di modificare attivamente il proprio ambiente. Stabilizzando HIF-1α, la cellula aumenta l’espressione di fattori VEGF stimolando l’angiogenesi. In questo modo il tumore non si limita ad adattarsi a un ambiente povero di ossigeno, ma tenta di rimodellarlo a proprio vantaggio. Questa risposta si intreccia inoltre con EMT, invasione, staminalità e resistenza terapeutica, mostrando ancora una volta come metabolismo, segnalazione e microambiente costituiscano aspetti inseparabili della progressione neoplastica.