Materiale orale Istologia

DA DOVE VIENE NOTCH? CHI LO PRODUCE?

Tutte le cellule epiteliali intestinali possono esprimere il recettore Notch

ma solo alcune esprimono il ligando (Delta o Jagged)

Nella cripta intestinale:

Le cellule staminali esprimono Notch

• Le cellule adiacenti (es. cellule Paneth o altre progenitrici) esprimono Delta o Jagged

• COME FUNZIONA LA VIA NOTCH?

1. Contatto diretto tra due cellule

→ il ligando Delta o Jagged si lega al recettore Notch sulla cellula vicina

2. Questo legame induce il taglio proteolitico del recettore Notch (da parte delle γ-secretasi)

3. La porzione intracellulare di Notch (NICD = Notch Intracellular Domain) viene rilasciata

e migra nel nucleo

4. Nel nucleo, NICD si lega a un fattore di trascrizione (CSL/RBP-Jκ)

→ attiva geni bersaglio (es. Hes1, Hey1)

5. Questi geni regolano il destino cellulare:

Hes1, ad esempio, reprime i geni che promuovono il differenziamento

o secretorio

Quindi la cellula si differenzia in enterocita assorbente

o

RIASSUNTO RAPIDO

Elemento Dove si trova Funzione

Membrana della cellula che riceve il Attiva trascrizione nel

Notch (recettore) segnale nucleo

Delta / Jagged Innesca l’attivazione di

Membrana della cellula segnale vicina

(ligando) Notch

Domini intracitoplasmatici che vanno al

NICD Attivano geni come Hes1

nucleo

EFFETTI NELL’INTESTINO

Notch attivo → via secretoria inibita → enterociti

• Notch inattivo → via secretoria attiva → cellule caliciformi, enteroendocrine, di

• Paneth

Per questo motivo:

se blocchi Notch farmacologicamente (es. con inibitori di γ-secretasi) → l’epitelio intestinale

si riempie di cellule caliciformi

--- 3. BMP (Bone Morphogenetic Protein)

Chi lo produce: cellule mesenchimali più in alto, verso il villo

Effetto:

Inibisce Wnt

Promuove la differenziazione e inibisce la proliferazione

Fondamentale nel villo, dove non deve esserci proliferazione

BMP agisce in senso opposto a Wnt: più sali lungo la cripta, più BMP aumenta e Wnt

diminuisce → le cellule si differenziano

ESEMPIO CLINICO: Mutazione di APC e attivazione costitutiva della via Wnt → cancro

del colon

--- 1. Cos’è APC?

APC = Adenomatous Polyposis Coli

È un gene oncosoppressore, cioè un gene che impedisce la proliferazione incontrollata delle cellule.

Il prodotto di APC è una proteina che fa parte del complesso di degradazione della β-catenina.

In condizioni normali (cioè in assenza di Wnt):

APC si associa a Axin, GSK3β, CK1 → fosforilano la β-catenina

La β-catenina viene poi ubiquitinata e degradata nel proteasoma

Risultato: la via Wnt è spenta

--- 2. Cosa succede se APC è mutato?

Una mutazione inattivante di APC:

Impedisce la formazione del complesso di degradazione

Quindi la β-catenina non viene più degradata, anche se non c’è segnale Wnt

La β-catenina:

Si accumula nel citoplasma

Entra nel nucleo

Attiva continuamente geni Wnt-responsive (es. Myc, Cyclin D1)

Risultato:

La cellula si comporta come se ricevesse costantemente Wnt

Continua a proliferare

Non si differenzia

Diventa tumorale

--- 3. Quadro clinico: Poliposi Adenomatosa Familiare (FAP)

Malattia ereditaria autosomica dominante

Causata da mutazioni germinali nel gene APC

I pazienti sviluppano centinaia/migliaia di polipi adenomatosi nel colon già in giovane età

Se non trattata, ha rischio prossimo al 100% di evolvere in adenocarcinoma del colon-retto entro i

40-50 anni

Trattamento: in molti casi, viene effettuata una colectomia profilattica (asportazione del colon)

prima dell’insorgenza del cancro.

6. Conclusione finale: architettura generale del differenziamento

In tutti e tre gli esempi – adipocita, muscolo striato e epitelio intestinale – il principio generale è

sempre lo stesso: il destino di una cellula staminale è determinato dal dialogo tra segnali

esterni e programmi trascrizionali interni.

Nei tessuti connettivi (adipociti, fibroblasti, mioblasti), il segnale è spesso un fattore

• di crescita, come il PDGF o un ligando per un recettore associato a JAK/STAT;

Nel muscolo, la cascata culmina su MyoD e MEF2;

• Nell’adipocita, su PPARγ attivato da EBPβ;

• Nell’intestino, Wnt controlla β-catenina, che regola i geni della staminalità e della

• proliferazione.

Questi percorsi sono anche conservati evolutivamente, e sono frequentemente riattivati in

contesti patologici, come nella cancerogenesi e nei processi di rigenerazione aberrante.

Risposta orale discorsiva – Parte 1

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Le cellule staminali mesenchimali sono cellule staminali adulte di origine mesodermica, dotate di

una plasticità notevole: a seconda del contesto in cui si trovano, possono differenziarsi in molteplici

tipi cellulari, tra cui fibroblasti, osteoblasti, condrociti, adipociti, e anche cellule muscolari. Questo

significa che sono cellule multipotenti, e la loro direzione di maturazione è regolata da un dialogo

con l’ambiente che le circonda. In presenza di fattori di crescita o di citochine, la cellula staminale

attiva determinati recettori di membrana, che a loro volta innescano delle vie di segnalazione

intracellulari. Il segnale arriva così al nucleo, dove induce l’espressione di fattori trascrizionali

chiave che guidano la cellula verso un preciso destino.

Un primo esempio importante è il differenziamento in adipociti, che è regolato dalla via

JAK/STAT. Quando citochine specifiche si legano ai loro recettori, si attivano delle tirosin chinasi

citoplasmatiche (JAK), le quali fosforilano e attivano delle proteine STAT. Queste traslocano nel

nucleo e stimolano l’espressione di EBPβ, un primo fattore trascrizionale adipogenico. Tuttavia,

perché EBPβ possa funzionare, ha bisogno di essere modificato post-traduzionalmente, cioè

fosforilato da MAP chinasi e GSK3β, oppure acetilato dai glucocorticoidi: solo così diventa stabile

e attivo. A questo punto EBPβ induce l’espressione del vero master regulator dell’adipogenesi,

PPARγ, un recettore nucleare che controlla direttamente la trascrizione di tutti i geni responsabili

del fenotipo adipocitario: sintesi e accumulo lipidico, sensibilità all’insulina, metabolismo degli

acidi grassi. Una volta espresso, PPARγ si auto-mantiene e stabilizza il programma adipogenico,

completando il differenziamento.

Risposta orale discorsiva – Parte 2

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Un secondo esempio classico di differenziamento mesenchimale è quello verso il muscolo striato

scheletrico. Anche in questo caso il segnale parte dall’ambiente: fattori come IGF, HGF e FGF

stimolano le cellule mesenchimali a esprimere MyoD, un fattore trascrizionale appartenente alla

famiglia bHLH, che rappresenta il master regulator della miogenesi. Una volta espresso, MyoD

induce l’espressione di tutti i geni del muscolo striato, come le catene della miosina, la

tropomiosina e le proteine contrattili. Agisce in sinergia con un altro fattore, MEF2, e insieme

guidano il passaggio da mioblasti proliferanti a miotubi multinucleati, che poi maturano in fibre

muscolari striate funzionali. Anche qui, il processo prevede l’uscita dal ciclo cellulare, la fusione

delle cellule e la specializzazione morfologica e funzionale.

Infine, anche se non è un destino mesenchimale, vale la pena citare il differenziamento dell’epitelio

intestinale, dove le cellule staminali localizzate alla base delle cripte mantengono la loro identità

grazie alla via Wnt/β-catenina. Quando Wnt è presente, blocca il complesso che normalmente

degrada β-catenina, che quindi si accumula, entra nel nucleo e attiva, insieme a TCF/LEF, i geni

della staminalità. Man mano che la cellula si allontana dalla nicchia e perde il contatto con il

gradiente di Wnt, β-catenina viene degradata, e la cellula imbocca uno dei programmi

differenziativi dell’epitelio intestinale.

Questi esempi mostrano come le cellule staminali, mesenchimali o epiteliali, decidano il loro

destino in base a segnali precisi e a programmi trascrizionali definiti, che vengono attivati in

modo gerarchico e irreversibile, ma sempre sotto il controllo del microambiente.

SHH a livello intestinale e in generale l’intestino (compartimento staminale,

diffferenziamento, morfogeni)x2, Wnt in parassiale e intestino (somiti e somitomeri), sistema

wnt nogging, Ricettore frizzeled di wnt

[1/5] — Introduzione generale: staminalità e compartimenti nei tessuti

Per rispondere in modo organico alla domanda, parto dai concetti generali che riguardano il

compartimento staminale, che rappresentano le basi per comprendere come i morfogeni come SHH

e Wnt condizionino differenziamento e traiettorie cellulari. Tutti i tessuti, infatti, sono organizzati

secondo una gerarchia staminale: un compartimento piccolo di cellule staminali che si

autorinnovano e proliferano lentamente; un compartimento intermedio più ampio costituito da

progenitori multipotenti, che proliferano attivamente ma sono commissionati verso destini

differenziativi; infine, il compartimento più abbondante è quello delle cellule differenziate

terminali.

Le cellule staminali sono indifferenziate, dotate di potenziale replicativo e immortali a bassa

proliferazione. La loro capacità chiave è l'autorinnovamento, ottenuto mediante divisioni

asimmetriche. Nei tessuti a rapido ricambio, come l’intestino, questo compartimento garantisce la

continua rigenerazione cellulare.

[2/5] — Compartimento staminale intestinale, SHH e Wnt nel differenziamento

intestinale

A livello dell’epitelio intestinale, troviamo un perfetto esempio di questa organizzazione: in

profondità nelle cripte intestinali, intercalate tra le cellule di Paneth, sono localizzate le cellule

staminali LGR5-positive, che garantiscono il rinnovamento continuo dell’epitelio. Queste

staminali, per essere protette da danni mutageni presenti nel lume intestinale, sono sepolte in

profondità. Producono progenitori multipotenti che migrano verso l’alto lungo il villo e si

differenziano in cellule assorbenti (enterociti) o in cellule secretorie (caliciformi, Paneth,

enteroendocrine), venendo eliminate per apoptosi ogni 4–5 giorni.

Il mantenimento della staminalità e l’attivazione mitotica dei progenitori è garantita dal

morfogeno Wnt, che agisce a corto raggio, prodotto sia in modo autocrino dalle cellule staminali,

sia in modo paracrino dalle cellule di Paneth. Wnt si lega a due recettori: LRP (monopasso) e

Frizzled (multipasso), attivando una cascata che passa attraverso la proteina Dishevelled, inibisce

GSK-3β e stabilizza la β-catenina, che trasloca nel nucleo e attiva un program