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Tecnico D3
Laboratorio di Fisiologia
Attività Scientifica
Studio del ruolo di rafts della membrana plasmatica
Glicosfingolipidi e trasduzione del segnale
Il Peptide Natriuretico Atriale (ANP) è un ormone principalmente
secreto dagli atri del cuore in risposta a stimoli meccanici ed ormonali
ed è in grado di indurre natriuresi e vasodilatazione in vivo,
con successiva regolazione della pressione del sangue. L'individuazione
di tale ormone ha proposto per la prima volta il concetto di cuore come
ghiandola endocrina. L'ormone promuove i suoi effetti biologici attraverso
due classi di recettori distinti biochimicamente e funzionalmente, localizzati
sulla membrana plasmatica delle cellule bersaglio: i recettori NPR-A,
accoppiati al sistema guanilato-ciclasi/cGMP e i recettori NPR-C, accoppiati
al sistema adenilato ciclasi/cAMP e all'idrolisi di fosfolipidi di membrana.
I recettori dell'ANP sono stati individuati anche in distretti extracardiaci
come il polmone, il fegato, il sistema nervoso centrale ed organi linfoidi,
come il timo e la milza. Recentemente molti studi hanno evidenziato che
l'ANP oltre a regolare la pressione del sangue, è anche in grado
di modulare la proliferazione cellulare. Sulla base di queste considerazioni,
la nostra ricerca è stata finalizzata allo studio dei meccanismi
di trasduzione, con particolare riguardo al coinvolgimento delle vie trasduzionali
correlate all'idrolisi dei fosfolipidi di membrana, in relazione all'effetto
antiproliferativo dell'ormone su:
(1)cellule muscolari lisce dell'aorta di ratto (RASMc),
cellule bersaglio dell'ormone, la cui iperproliferazione dovuta all'azione
di fattori mitogenici è responsabile di disagi cardiovascolari
come l'ipertensione e l'aterosclerosi;
(2) cellule di epatoblastoma umano (HEPG2), cellule non
bersaglio dell'ormone, come modello sperimentale atto ad evidenziare una
possibile interferenza dell'ormone nella crescita tumorale.
Un ulteriore studio è incentrato sulle proprieta antiinfiammatorie
dell'ANP a livello del sistema immunitario. A questo scopo saranno utilizzate
cellule macrofagiche e linee cellulari monocitiche (THP1) umane, che rappresentano
una prima linea di difesa contro patogeni intracellulari. In particolare
saranno indagati i meccanismi trasduzionali legati alla risposta immunomodulatoria
dell'ormone.
Studio del ruolo di rafts della membrana plasmatica
(P. Volpe con la collaborazione di M. Rosi, G. Di Pietro e T. Cacciamani,
Università di Ancona, Ancona)
I lipids rafts sono microdomini lipidici che posseggono specifiche proprietà
fisico-chimico costituiti prevalentemente da sfingomielina, colesterolo
e glicerofosfolipidi Questi microdomini sono coinvolti in una miriade
di funzioni cellulari come la trasduzione del segnale, il traffico di
membrana, il differenziamento neuronale l'entrata di patogeni e di tossine
nella cellula. Modificazioni di questi microdomini di membrana sono stati
recentemente associate a diverse patologie tra cui il diabete, l'Alzheimer
e il morbo di Creutzfeldt-Jakob. Tutte le prove attualmente esistenti
sulla natura e sulle funzioni dei rafts lipidici nella cellula derivano
da prove indirette per cui molti problemi rimangono ancora aperti. Nel
nostro laboratorio abbiamo utilizzato differenti approcci sperimentali
per studiare il ruolo fisiologico dei microdomini.
(1) Ruolo della composizione dei rafts di membrana sulla
cinetica di recettori per neuromediatori. Utilizzando cellule piramidali
di ippocampo di ratto in coltura, abbiamo dimostrato che il colesterolo
gioca un ruolo fondamentale sia nel mantenimento delle strutture della
post-sinapsi sia nella risposta del recettore del glutammato alla stimolazione
con agonisti. Attualmente il nostro interesse è nel riprodurre
su fettine di ippocampo le osservazioni fatte su cellule isolate.
(2) Caratterizzazione e utilizzazione di una tossina
di anemone di mare (stycholisina II) che lega specificamente la sfingomielina
all’interno dei rafts di membrana. Abbiamo a questo proposito condotto
esperimenti sia su membrane artificiali sia su cellule di neuroblastoma
in coltura. Durante questo lavoro abbiamo accumulato evidenze che la stycholisina
II si leghi in modo specifico a zolle di membrana ricche in caveolina,
una proteina marker dei rafts di membrana. A quest’uopo è
stato creato un anticorpo monoclonale che ci permetterà una successiva
caratterizzazione di queste strutture di membrana.
Glicosfingolipidi e trasduzione del segnale
I glicosfingolipidi sono componenti ubiquitari della membrana plasmatica
e sono costituiti da una porzione idrofoba, la ceramide, e da una idrofofila,
di natura glicidica, variabile e di diiversi gradi di complessità.
Ad oggi, il ruolo svolto da queste molecole nell’ambito della regolazione
delle diverse funzioni cellulari è stato chiarito solo in parte.
E’ noto che la porzione glicidica dei glicosfingolipidi, in particolare
dei gangliosidi, può svolgere importanti funzioni di riconoscimento
di altre molecole glicosilate, di natura sia lipidica che proteica: tali
funzioni di riconoscimento potrebbero essere alla base sia delle interazioni
cellula-cellula che di quelle cellula-substrato. E’ noto, inoltre,
che i glicosfingolipidi, insieme alla sfingomielina ed al colesterolo,
sono tra i principali componenti lipidici dei raft, aree discrete della
membrana plasmatica, caratterizzate fisicamente da bassi livelli di fluidità,
nelle quali sono localizzate, in maniera stabile o transitoria, varie
proteine implicate nella trasduzione del segnale.
La corrente attività di ricerca si inserisce in questo contesto
ed è volta allo studio dei possibile ruolo dei glicosfingolipidi
nella modulazione della trasduzione del segnale operata da recettori di
membrana.
