4. Riparazione tissutale

FATTORI DI CRESCITA

La proliferazione è controllata da polipeptidi detti fattori di crescita.

Tali proteine promuovono l’avvio del ciclo cellulare, inibiscono l’apoptosi ed aumentano la

sintesi di proteine cellulari in preparazione alla mitosi.

Molti dei fattori di crescita implicati nella riparazione sono sintetizzati da necrofagi e

linfociti reclutati nella sede del danno, o sintetizzati altrove ma attivati in tali siti; altri fattori

di crescita sono sintetizzati da cellule del tessuto connettivo in risposta al danno.

Alcune citochine possono anche essere considerate fattori di crescita per varie cellule:

• TNF e IL-1 (guarigione delle ferite)

• TNF e IL-6 (attivazione e rigenerazione epatica) 6

I fattori di crescita possono agire secondo 3 modalità:

AUTOCRINA, il recettore per il fattore di crescita è presente sulla membrana della stessa

• cellula che l’ha prodotto.

PARACRINA, il fattore di crescita diffonde nella matrice extracellulare ed agisce su

• cellule vicine.

ENDOCRINA, il fattore di crescita diffonde anche per lunghe distanze, per via ematica.

•

Il legame di un ligando al suo recettore attiva una catena di eventi che trasmettono i segnali

extracellulari all’interno della cellula (trasduzione del segnale) modificando l’espressione

genica.

I recettori possono essere espressi sulla membrana cellulare della cellula bersaglio oppure

possono essere citoplasmatici o nucleari.

Principali tipi di recettori e sistemi di trasduzione del segnale: 7

1. Recettori ad attività tirosin-chinasica intrinseca

2. Recettori privi di attività tirosin-chinasica intrinseca che trasducono il segnale

reclutando altre chinasi

3. Recettori accoppiati a proteine G (GPCR)

4. Recettori degli ormoni steroidei.

1. Recettori ad attività tirosin-chinasica

La maggior parte dei fattori di crescita funge da ligando per questi recettori (EGF, TGFα,

PDGF, VEGF ed altri).

L’interazione del ligando con il recettore induce la dimerizzazione del recettore, la

fosforilazione delle tirosine. Una volta fosforilati, i recettori possono legare ed attivare altre

proteine effettrici, tramite fosforilazioni.

Le proteine effettrici regolano la trascrizione genica stimolando la sintesi e la fosforilazione

dei fattori di trascrizione.

Il risultato di questo cascata fosforilativa è la produzione di fattori di crescita e dei loro

recettori e la sintesi di proteine che controllano l’ingresso della cellule nel ciclo cellulare.

Tra le altre molecole effettrici attivate vi è la chinasi dell’inositolo trifosfato (IP3K).

IP3K fosforila un fosfolipide di membrana generando prodotti che attivano la protein-

chinasi B che inibisce l’apoptosi promuovendo la sopravvivenza e la proliferazione

cellulare.

2. Recettori accoppiati a proteine G (GPCR)

Sono formati da sette domini transmembrana ad α-elica.

Trasducono il segnale attraverso proteine trimeriche che legano il GTP (proteine G). 8

Dopo l’interazione con il legando al recettore si associa la proteina G contenente GDP

(guanosin difosfato). Il legame con il recettore determina la sostituzione del GDP con GTP,

che attiva la proteina.

La proteina G attiva porta alla formazione di cAMP.

cAMP attiva la protein-chinasi A che porta alla formazione di IP3 (inositolo triofosfato).

L’IP3 determina il rilascio del Ca dal RE.

Le chemochine utilizzano questi recettori.

3. Recettori privi di attività tirosin-chinasica intrinseca che trasducono il segnale

reclutando altre chinasi

L’interazione con il legando induce una modificazione conformazione del recettore che ne

permette l’associazione chinasi intercellulari chiamate JAK

Le JAK attivano i fattori di trascrizione citoplasmatici STAT che traslocano nel nucleo

inducendo la trascrizione genica.

I ligandi di questi recettori sono alcune citochine

4. Recettori degli ormoni steroidei

Recettori nucleari, che dopo aver legato il ligando, funzionano come fattori di trascrizione.

I loro ligandi diffondono attraverso le membrane cellulari e si legano al recettore (inattivo)

attivandolo.

Il recettore si lega a sequenze dei geni bersaglio e ad altri fattori di trascrizione.

Ligandi di questi recettori: ormoni steroidei, ormoni tiroidei, vitamina D e retinoidi.

I fattori di trascrizione sono strutture formate da regioni che legano il DNA e regioni che

regolano la trascrizione (regioni di transattivazione).

Eventi cellulari che richiedono risposte rapide, non inducono la sintesi di fattori di

trascrizione ma causano modificazioni post-traduzionali come:

• Eterodimerizzazione

• Fosforilazione

Rimozione di componenti inibitorie

• Rilascio dalle membrane

• MATRICE EXTRACELLULARE ED INTERAZIONI CELLULE-MATRICE

Le componenti della matrice extracellulare (ECM) hanno un ruolo chiave nei processi di

rigenerazione e riparazione.

La matrice extracellulare funge da impalcatura per far migrare le cellule, mantenimento

della corretta polarizzazione cellulare (importante per la ricostruzione delle strutture

pluristratificate) ed è coinvolta nell’ angiogenesi, inoltre funge da serbatoio per i fattori di

crescita. 9

Funzioni:

• Fornire supporto meccanico

• Controllare la proliferazione cellulare

• Mantenere il differenziamento cellulare

• Fungere da impalcatura per la rigenerazione

• Creare microambienti tissutali

• Accumulare e presentare alle cellule bersaglio molecole regolatorie

La ECM è formata da 3 tipi di macromolecole: proteine strutturali fibrose (collagene,

elastina), glicoproteine di adesione (per unire elementi dell’ECM tra loro e alle cellule),

proteoglicani e acido ialuronico (resistenza meccanica ed effetto lubrificante)

Collagene - è la proteina più abbondante del regno animale e costituisce una sorta di

impalcatura extracellulare. Alcuni tipi di collageni formano fibrille ( I, II, III e V) grazie ai

legami crociati tra le triple eliche adiacenti (il collageno è costituito da tre catene che si

intrecciano!). Il collageno fibrillare costituisce la maggior parte del tessuto connettivo delle

cicatrici. Altri tipi di collagene non fibrillare possono formare la membrana basale (IV) o

altre strutture.

Molecole di adesione - mediano il riconoscimento e l’adesione tra cellule e tra cellule ed

ECM. Le molecole di adesione cellulare, note come CAM, sono glicoproteine trans-

membranacee che emergono dalla superficie cellulere.

Le CAM possono mediare la trasmissione di segnali, per questo vengono anche considerate

recettori e corecettori.

Adesività omonimica = 2 CAM uguali

Adesività eterotipica = 2 CAM diverse. 10

Sono raggruppate in 4 famiglie sulla base di omologhe strutturali:

Superfamiglia delle Integrine

• Famiglia delle caderine

• Superfamiglia delle immunoglobuline

• Famiglia delle selectine

•

Le caderine sono proteine integrali di membrana, calcio-dipendenti, che presiedono alla

coesione intercellulare di tipo omotipico.

Le caderine mediano la connessione con il citoscheletro e trasducono segnali che regolano

sia la funzione del citoscheletro che la trascrizione genica.

Le integrine sono glicoproteine trnsmembrana che legano molti componenti della ECM

(fibronectina e laminino). I domini intracellulari legano i filamenti di actina influenzando

così la motilità e la forma della cellula. Sulla superficie dei leucociti mediano l’adesione

stabile con l’endotelio vasale. Inoltre le integrino interagiscono con i fattori di crescita

trasmettendo alla cellula i segnali ambientali che regolano la proliferazione, il

differenziamento e l’apoptosi.

Proteoglicani, glicosamminoglicani (GAG) e acido ialuronico - i proteoglicani formano

gel altamente idratati e comprimibili che conferiscono al tessuto elasticità e lubrificazione

(come nelle cartilagini articolari).

I proteoglicani sono costituiti da lunghi polisaccaridi chiamati glicosamminoglicani.

Esistono 4 famiglie di GAG distinte dal punto di vista strutturale: l’eparan-solfato, il

condroitin/dermatan-solfato, il cheratan-solfato e l’acido ialuronico (HA).

L’eparan-solfato lega il Fattore di crescita fibroblastico 2 basico, rilasciato dalla ECM

danneggiata, condendogli di interagire con i recettori delle membrane cellulari.

L’acido ialuronico è un enorme glicosamminoglicano che lega acqua e forma una matrice

viscosa. La sua sintesi avviene sul versante citoplasmatico della membrana plasmatica dalla

sintesi dell’acido ialuronico e la molecola neosintetizzata si estende verso il lato

extracellulare mentre è ancora unita alla sintesi.

Le catene di acido ialuronico nello spazio extracellulare rimangono unite alla membrana

plasmatica attraverso il recettore CD44.

Alcuni enzimi (ialuronidasi) degradano l’acido ialuronico in molecole a basso peso

molecolare che acquisiscono funzione diversa: quelle prodotte dalle cellule endoteliali,

legandosi a CD44, promuovono il reclutamento dei leucociti nei focolai infiammatori. 11

GUARIGIONE PER RIPARAZIONE: CICATRIZZAZIONE E FIBROSI

La guarigione per riparazione avviene nei processi

patologici gravi o cronici che interessano sia le

cellule parenchimali che lo stroma.

In questi casi la riparazione non può avvenire solo

tramite rigenerazione ma avviene per

deposizione di collagene e di altre componenti

della matrice che si conclude con la formazione di

una cicatrice. In alternativa può verificarsi una

combinazione di rigenerazione e cicatrizzazione.

La riparazione è una risposta fibroproliferativa che

“rattoppa” il tessuto anziché ricostruirlo.

Cicatrice: sostituzione da parte delle fibre

collagene, delle cellule parenchimali di qualsiasi

tessuto.

Il processo di cicatrizzazione è costituito da una

serie di eventi che seguono la risposta

infiammatoria:

1.Angiogenesi

2.Migrazione e proliferazione dei fibroblasti e

deposizione di tessuto connettivo che, insieme ai

vasi ed ai leucociti ha un aspetto granulare (tessuto

di granulazione).

3.Maturazione e riorganizzazione del tessuto

fibroso per produrre una cicatrice stabile.

ANGIOGENESI

E’ il processo di sviluppo di nuovi vasi sanguigni a partire da vasi esistenti, in particolare

dalle venute. E’ parte integrante di vari processi fisiologici e patologici:

• Guarigione delle ferite

• Rigenerazione

• Rivascolarizzazione dei tessuti ischemici

Sviluppo dei tumori e metastasi

• Infiammazione cronica

•

Durante lo sviluppo embrionale: la generazione di nuovi vasi è definita vasculogenesi ed

avviene da precursori endoteliali (angioblasti) o da precursori bifunzionali emopoietici/

endoteliali (emangioblasti). 12

Nell’organismo adulto: la generazione di nuovi vasi (angiogenesi o neovascolarizzazione)

avviene per ramificazi