Dalla matrice extracellulare alla postura. Il sistema connettivo è il nostro vero Deus ex machina?

A cura del Dott. Giovanni Chetta

 

Proteine specializzate


La MEC contiene un elevato (e ancora non ben definito) numero di proteine specializzate non collagene, che tipicamente presentano domini multipli provvisti di specifici siti di legame per altre molecole della MEC e per i recettori presenti sulla superficie cellulare. In questo modo ogni singolo componente di tali proteine funge da "amplificatore" di contatti, sia tra molecole analoghe che diverse, realizzando un infinito network biochimico in grado di generare, modulare, variare e propagare, anche a distanza, milioni e milioni di informazioni biochimiche (ed energetiche).
Un'importante proteina specializzata della matrice extracellulare è la fibronectina, glicoproteina ad alto peso molecolare rinvenibile in tutti i vertebrati. Essa è un dimero glicoproteico composto da due larghe subunità unite da ponti disulfidrici. La fibronectina appare in grado di influenzare in diversi modi la crescita cellulare, l'adesione intercellulare e con la matrice extracellulare (possiede la capacità di legarsi alle cellule e ad altre molecole della MEC, es. collagene, fibrina, eparina), la migrazione cellulare (la cellula può spostarsi fino a 5 cm al giorno - Albergati, 2004) ecc. L'isoforma più conosciuta, tipo III, si lega alle integrine. Quest'ultime sono una famiglia di proteine transmembrana che effettuano l'adesione delle cellule alla matrice extracellulare attraverso il riconoscimento della sequenza RGD. I peptidi RGD sono catene aminoacidiche di varia lunghezza a partire da semplici tripeptidi, caratterizzate dalla sequenza aminoacidica Arginina-Glicina-Acido Aspartico. Questa sequenza aminoacidica è presente ubiquitariamente nell'organismo ed è coinvolta in numerose funzioni fisiologiche. Tale sequenza RGD rappresenta una delle strutture che permettono l'adesione di particolari linee cellulari (es. le cellule infiammatorie), così che possano svolgere la loro funzione. Il legame tra integrine ed RGD induce una serie di reazioni nel citoplasma che coinvolgono il citoscheletro e altre proteine che regolano l'adesione, la crescita e la migrazione cellulare. Le integrine fungono pertanto da meccanorecettori: trasducono, selettivamente ed in maniera modulabile, trazioni e spinte meccaniche dalla MEC all'interno della cellula e viceversa (Hynes, 2002). Infine, appare veritiero che le fibrille di fibronectina si dispongano e si formino correttamente solo in presenza di tensione; tale stiramento è generato dalle cellule stesse (Alberts, 2002).

 

Glucosaminoglicani (GAGs) e proteoglicani (PGs)


Glucosaminoglicani (GAGS) e proteoglicani (PGs) formano all'interno dei tessuti connettivi una sostanza definita "fondamentale" simil-gel altamente idratata, all'interno della quale le proteine fibrillari risultano ospitate ed imbricate. Tale forma di gel polissaccaridico è in grado da un lato di permettere alle MEC di resistere a notevoli forze compressive e dall'altro di consentire una rapida e costante diffusione delle sostanze nutritizie, dei metaboliti e degli ormoni tra sangue e tessuti.
I GAGs si legano di norma covalentemente ad un nucleo (core) proteico, dando origine ai proteoglicani (PGS). GAGs e PGs sono in grado di agire da soli o in gruppo come recettori per molecole di adesione o come catalizzatori di processi biochimici su molecole circolanti come i fattori di crescita, le citochine e gli enzimi coagulativi.
I glucosaminoglicani (GAGs) sono rappresentati da catene polissacaridiche composte da unità disaccaridiche ripetute numerose volte. Uno dei due zuccheri è sempre rappresentato da un aminozucchero (n-acetilglucosamina o n-acetilgalattosamina) quasi sempre solfato. Il secondo zucchero è di solito l'acido glucuronico o il suo isomero L iduronico. Si riconoscono 4 maggiori gruppi di GAGs: ialuronani, condroitinsolfati e dermatansolfati, eparansolfati, keratansolfati.
Le catene polisaccaridiche dei glucosaminoglicani sono volumetricamente troppo rigide per ripiegarsi all'interno delle compatte strutture globulari tipiche delle catene polipeptidiche, in più esse sono altamente idrofile. Per queste ragioni (e probabilmente anche per altre a noi ignote) i GAGs tendono ad assumere conformazioni estremamente estese, occupando un grande volume in rapporto alla loro massa e formando così quantità notevoli di gel anche a basse concentrazioni. L'elevata quantità di cariche negative (i GAGs rappresentano le più numerose cellule anioniche, essendo di norma solfate, prodotte dalle cellule animali) attrae numerosi cationi; tra questi un ruolo predominante lo svolge il Na+ che conferisce all'insieme capacità osmotiche e intrappola un'enorme quantità di acqua nella MEC. In tal modo si generano rigonfiamenti (turgori) che consentono alla MEC di opporsi a forze compressive anche importanti (grazie a ciò, ad es., la cartilagine dell'anca può, in condizioni fisiologiche, resistere perfettamente a una pressione di diverse centinaia di atmosfere).
All'interno del tessuto connettivo, i GAGs rappresentano meno del 10-12% del peso globale, essi però, grazie alle loro caratteristiche, riempiono molti degli spazi extracellulari, formando dei pori di gel idratato di varie dimensioni e densità di cariche elettriche, fungendo così da punti chiave selettivi o "server" attraverso i quali viene regolato il traffico di molecole e cellule all'interno della MEC, in base alle loro dimensioni, peso e carica elettrica.
L'acido ialuronico (ialuronano, ialuronato) rappresenta forse il più semplice dei GAGs. Nell'uomo è costituito da circa 25.000 disaccaridi uguali non solfati e non si mostra di solito collegato ad alcun "core proteico", pertanto presenta una struttura atipica. Dati sperimentali e biologico-molecolari confermano che esso gioca un ruolo fondamentale a livello delle ossa e delle articolazioni riguardo la resistenza a notevoli pressioni. Inoltre, ricopre un importantissimo compito di riempimento di spazi nella MEC durante lo sviluppo embrionale: crea spazi vuoti fra le cellule in cui le stesse, in fasi successive, migreranno (Albergati, 2004).
GAGs e PGs, associandosi tra loro, possono dare origine ad enormi complessi polimerici nella MEC. Ad esempio le molecole di aggrecano, che rappresentano la maggioranza dei PGs a livello articolare, si combinano tramite legami non covalenti con l'acido ialuronico, dando origine ad aggregati delle dimensioni di un batterio.
Non tutti i PGs sono secreti dalla MEC, alcuni sono componenti integrali delle membrane plasmatiche. Tra i PGs di membrana più conosciuti, i sindecani presentano un dominio extracellulare costituito da tre catene di GAGs mentre quello intracellulare è ritenuto in grado di reagire con l'actina del citoscheletro cellulare (Alberts, 2002).


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Ultima modifica dell'articolo: 01/10/2015

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