Titolo

Strategie di sopravvivenza degli astrociti attivati

 

Autori

O. Cantoni, L. Palomba, A. Amadori, L. Cerioni e A. Guidarelli Istituto di Farmacologia e Farmacognosia, Università degli Studi di Urbino “Carlo Bo", Via S. Chiara , 27 – 61029 Urbino (PU), Italy.

 

Abstract

Gli astrociti, la microglia e diversi altri tipi cellulari appartenenti al sistema immunitario, rispondono a stimoli pro-infiammatori con la liberazione immediata di radicali dell’ossigeno (e.g., attraverso l’attivazione della NADPH ossidasi) e con l’espressione ritardata di diversi enzimi che contribuiscono alla produzione di molecole tossiche, i.e., in grado di inattivare patogeni e di indurre danno tissutale. Ovviamente queste cellule hanno sviluppato meccanismi che le rendono particolarmente resistenti agli effetti tossici dei radicali dell’ossigeno e dell’azoto. L’esistenza stessa dei processi infiammatori è subordinata alla resistenza delle cellule "infiammatorie" alle specie tossiche che esse producono. Questi meccanismi sono stati estesamente studiati nel nostro laboratorio, in particolar modo in cellule del lineaggio monocitico/macrofagico esposte al perossinitrito, mettendo in evidenza il ruolo critico di una molecola liberata da queste stesse cellule in risposta a stimoli pro-infiammatori, come i lipopolisaccaridi (LPS) e l’interferone-gamma (IFN-gamma). La molecola in oggetto è l’acido arachidonico (ARA), il prodotto della fosfolipasi A2, che attraverso l’attivazione sequenziale della 5-lipossigenasi e della PKCalfa, porta all’accumulo citosolico di Bad, favorendo in questo modo l’attività citoprotettiva di Bcl-2/Bcl-XL. L’inibizione di questo signalling portava infatti le cellule trattate con dosi altrimenti non tossiche di perossinitrito ad una rapida morte mediata da transizione della permeabilità della membrana mitocondriale interna (MPT). Studi più recenti hanno evidenziato che l’ARA promuove effetti protettivi anche negli astrociti che, contrariamente a monociti/macrofagi, esprimono una nitrossido sintasi (NOS) costitutiva. Abbiamo dimostrato un primo effetto, che si osserva a basse dosi di ARA (nanomolari), basato sull’induzione di attività tirosino chinasiche. La fosforilazione/inattivazione della NOS costitutiva è infatti essenziale per l’espressione di geni NF-kB-dipendenti indotti da LPS/IFNgamma, ma è anche critica per prevenire la concomitante liberazione di NO e superossidi (e.g., quelli generati dalla NADPH ossidasi) con conseguente formazione di perossinitrito. Esiste anche un secondo effetto protettivo, che si osserva a concentrazioni micromolari di ARA, basato sull’attivazione di un signalling anti-MPT attraverso un meccanismo indipendente dall’attività 5-lipossigenasica. L’inibizione di questo signalling portava gli astrociti ad una rapida morte apoptotica attraverso la via mitocondriale. E’ pertanto lecito concludere che la capacità degli astrociti di rispondere a molecole tossiche, come il perossinitrito, preservando i pool di GSH e di ATP, sia condizioni necessaria, ma non sufficiente, per la resistenza al perossinitrito. Esiste infine un terzo meccanismo, basato appunto su queste caratteristiche, in particolare sul mantenimento del pool di GSH, che impedisce la mobilizzazione di Ca2+ dai siti sensibili alla rianodina. E’ grazie a questa caratteristica che gli astrociti non rispondono al perossinitrito con la formazione secondaria, tempo-dipendente di H2O2 che prende luogo a livello mitocondriale. Il mancato accumulo mitocondriale di Ca2+, quindi, impedisce la morte cellulare ed altri eventi, come il danno al DNA, completamente riconducibili all’H2O2 mitocondriale. Questi effetti sono prontamente rilevati a seguito dell’esposizione di astrociti preventivamente depletati di GSH a dosi altrimenti non tossiche di perossinitrito. In conclusione gli astrociti utilizzano diverse strategie per sopravvivere alle molecole tossiche, come il perossinitrito, che essi stessi producono durante i processi neuroinfiammatori. Queste sono in parte comuni (i.e. ARA-dipendenti) a quelle utilizzate da altre cellule infiammatorie, come i macrofagi, e, probabilmente, come in queste cellule si basano sull’attivazione di un signalling che converge nella fosforilazione di Bad. Esiste inoltre un altro meccanismo che si basa essenzialmente sulla prevenzione della formazione mitocondriale di H2O2.