Microptosi

La “microptosi” è un fenomeno di recente scoperta nel campo della biologia cellulare e molecolare, quindi ancora poco conosciuto (Fig. 1). Derivato dai termini greci “mikros” (piccolo) e “ptosis” (caduta), descrive un particolare tipo di morte cellulare caratterizzato da una riduzione delle dimensioni cellulari. Questo processo si distingue dai classici meccanismi di morte cellulare quali l’apoptosi, la necrosi e infine l’autofagia, che sono stati molto più approfonditi nel corso degli anni e di cui si hanno maggiori informazioni. In questo articolo, esploreremo le caratteristiche, i meccanismi e le potenziali implicazioni della microptosi.

Caratteristiche della Microptosi

La microptosi è definita principalmente dalla progressiva riduzione delle dimensioni della cellula e una volta raggiunta la fase terminale in cui la cellula stessa diventa non funzionale, viene rimossa mediante processi biologici adibiti. La microptosi è tuttavia indipendente dalla caspasi, ma simile all’apoptosi dei mammiferi perché si osserva rigonfiamento mitocondriale, dissipazione del potenziale transmembrana, formazione di bolle di membrana, esposizione della fosfatidilserina, danni al DNA e condensazione della cromatina. Il tratto distintivo che caratterizza questo fenomeno è l’azione sulla riduzione volumetrica e sulla disgregazione del citoplasma.

Meccanismi Molecolari

Il meccanismo esatto che guida la microptosi non è ancora completamente compreso, pertanto ci sono alcune ipotesi che sono state formulate ma che necessitano di approfondimenti. Si ritiene che la microptosi coinvolga una serie di segnali intracellulari che regolano il volume cellulare. Tra questi segnali, i canali ionici e le pompe di membrana giocano un ruolo cruciale, modulando l’omeostasi ionica e inducendo anche una perdita di acqua e soluti dal citoplasma. Questo processo potrebbe essere mediato da proteine specifiche che rilevano cambiamenti nelle condizioni ambientali o nello stato fisiologico della cellula.

La recente scoperta è emersa utilizzando una combinazione di modelli animali in vitro e in vivo con cellule umane o cellule di topo appositamente modificate. I ricercatori Judy Lieberman, Farokh Dotiwala e un team guidato dal parassitologo brasiliano Ricardo Gazzinelli, hanno scoperto che quando una cellula immunitaria killer, come una cellula T o una cellula natural killer (NK), incontra una cellula infetta da uno dei tre parassiti intracellulari (Trypanosoma cruzi, Toxoplasma gondii o Leishmania major), rilascia tre proteine che insieme eliminano sia il parassita che la cellula infetta. Nel dettaglio: la perforina, in grado di perforare la membrana della cellula infetta; la granulisina, che penetra nella cellula e attacca il parassita; e infine i granzimi, che entrano nel parassita e avviano una cascata molecolare letale per il parassita stesso.

La sequenza temporale di questo processo sembra quindi essere strettamente regolata per eliminare l’infezione parassitaria senza permetterne la diffusione. Il team ha osservato che nel loro modello sperimentale i parassiti iniziavano a morire entro 15-30 minuti, mentre le cellule umane, o di topo infettate, circa 45 minuti-un’ora dopo. In entrambi i casi, la morte si verificava solo in presenza di tutte e tre le proteine.

Metodi sperimentali per lo studio della microptosi

Gli studi sulla microptosi impiegano una varietà di tecniche sperimentali per comprendere meglio questo fenomeno. Tra i metodi comunemente utilizzati vi sono:

Microscopia Confocale e a Fluorescenza: Queste tecniche permettono di osservare in tempo reale i cambiamenti morfologici della cellula durante la microptosi, come la riduzione del volume cellulare e la condensazione della cromatina. L’uso di marcatori fluorescenti specifici consente di monitorare l’integrità della membrana, la presenza di fosfatidilserina sulla superficie cellulare e l’attività mitocondriale.

Citometria a Flusso: Questo metodo è utilizzato per quantificare le variazioni delle dimensioni cellulari e il contenuto di DNA. Permette di distinguere tra cellule sane, apoptotiche e soggette a microptosi, analizzando parametri come la dispersione laterale della luce e la fluorescenza.

Western Blot e PCR: Questi test molecolari sono essenziali per rilevare l’espressione di proteine e geni coinvolti nella microptosi. L’analisi dei livelli di proteine come la perforina, la granulisina e i granzimi può fornire indicazioni sui meccanismi molecolari attivi.

Modelli Animali: Gli studi in vivo con modelli murini modificati geneticamente offrono una piattaforma per studiare la microptosi in un contesto fisiologico complesso. Questi modelli aiutano inoltre a valutare l’impatto della microptosi su vari tessuti e organi e a capire meglio le risposte immunitarie coinvolte.

Differenze tra microptosi e altri tipi di morte cellulare

La microptosi si differenzia nettamente dagli altri tipi di morte cellulare (Fig.2):

1. Apoptosi: Si tratta di un processo programmato che coinvolge una serie di eventi ben orchestrati che portano alla frammentazione della cellula in corpi apoptotici, in seguito fagocitati dalle cellule vicine. Grazie a questa fine regolazione non viene scatenata l’infiammazione..
2. Necrosi: Caratterizzata dalla rottura della membrana cellulare e dal rilascio del contenuto cellulare nell’ambiente extracellulare, in modo da provocare una risposta infiammatoria.
3. Autofagia: Processo in cui la cellula degrada le proprie componenti attraverso lisosomi per sopravvivere in condizioni di stress. Se protratta, può portare alla morte cellulare

Implicazioni biologiche e cliniche della microptosi

La microptosi potrebbe avere implicazioni significative in vari contesti patologici, rappresentando una forma di morte cellulare alternativa in condizioni di stress cronico, come l’ipossia o l’esposizione a tossine. A tal proposito, potrebbe giocare un ruolo nelle malattie neurodegenerative, dove la perdita di cellule neuronali per microptosi potrebbe contribuire alla progressione della malattia; nelle infezioni parassitarie come la tripanosomiasi e la leishmaniosi le quali rimangono un problema di salute globale ampiamente trascurato ma molto importante. Lieberman ritiene che le scoperte del team potrebbero aprire un nuovo approccio alla terapia per queste condizioni. Un’altra area di interesse è il potenziale coinvolgimento della microptosi nella risposta ai trattamenti oncologici. Le cellule tumorali che resistono all’apoptosi potrebbero essere infatti vulnerabili alla microptosi, offrendo nuove strategie terapeutiche.

Conclusione

La microptosi rappresenta un campo emergente di studio che potrebbe rivoluzionare la nostra comprensione della morte cellulare e delle sue implicazioni in salute e malattia. Ulteriori ricerche sono necessarie al fine di chiarire i meccanismi sottostanti ed esplorarne dunque il potenziale terapeutico. La comprensione approfondita della microptosi potrebbe aprire nuove vie per il trattamento di una vasta gamma di condizioni patologiche, offrendo speranza per approcci più efficaci e mirati.

Fonti

• https://www.biopills.net/differenza-tra-apoptosi-e-necrosi
• https://www.scienzainrete.it/articolo/autofagia-da-nobel/francesco-aiello/2016-10-03
• https://www.pianetachimica.it/mol_mese/mol_mese_2004/08_Caspasi/Caspasi_1_ita.html

Crediti immagini

• Immagine in evidenza: https://www.frontiersin.org/journals/cell-death
• Figura 1: Dotiwala, F., & Lieberman, J. (2019). Granulysin: killer lymphocyte safeguard against microbes. Current opinion in immunology, 60, 19-29.
• Figura 2: https://cla.unisalento.it/c/document_library/get_file?folderId=10999060&name=DLFE-189432.pdf