Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10077/11383
Title: RUOLO DELLE INTEGRINE LEUCOCITARIE NELL'ADESIONE E NELL'ATTIVAZIONE METABOLICA DEI LEUCOCITI POLIMORFONUCLEATI NEUTROFILI UMANI STIMOLATI CON IL FATTORE DI NECROSI TUMORALE
Authors: DECLEVA, EVA
Issue Date: 8-Feb-1999
Publisher: Università degli studi di Trieste
Abstract: 
La matrice extracellulare (MEC) è in grado di modulare diverse funzioni cellulari, quali la proliferazione, la differenziazione, la chemiotassi, la produzione di citochine, ecc .. Per quanto riguarda i leucociti polimorfonucleati neutroftli (PMN), si è visto che queste cellule rispondono al fattore di necrosi tumorale (TNF) con una consistente e sostenuta produzione di 02- (burst respiratorio) solo se poste a contatto con determinate proteine della MEC. Nel nostro laboratorio è stato dimostrato, ad esempio, che PMN incubati con TNF su superfici rivestite con fibronectina (FN) aderiscono a questo substrato e vanno incontro ad attivazione del metabolismo ossidativo, mentre su superfici rivestite con altre proteine della matrice, come la laminina (LM), rispondono alla citochina con un aumento di adesione, ma non con l'attivazione metabolica. Pertanto, affmchè i PMN producano 02- quando stimolati con il TNF, sembra essere indispensabile un particolare tipo di interazione adesiva di queste cellule con la matrice. I recettori che mediano l'adesione delle cellule alla MEC sono le integrine, glicoproteine transmembranarie abbondantemente espresse anche dai PMN. In particolare, i neutroftli espongono in superficie soprattutto integrine appartenenti alle sottofamiglie ~~ e ~2; entrambi i tipi di molecole si sono dimostrati capaci di riconoscere la FN e di mediare quindi l'adesione dei PMN a questa proteina di matrice, che risulta permissiva ai fmi del burst indotto dal TNF. Gli studi condotti hanno permesso di dimostrare che sol~ le integrine ~2 sono coinvolte nella risposta adesiva e ossidati va al TNF da parte dei PMN sulla FN. Dati di letteratura indicano che, delle tre integrine ~2 espresse dai PMN ( aL~2, aM~2, ax~2), solo aL~2 e ax~2 sono in grado di mediare di per sé (cioè in assenza di stimoli solubili) una produzione di 0 2- da parte dei PMN; è pertanto legittimo pensare che l'attivazione metabolica di queste cellule indotta dal TNF sulla FN, sia riferibile a questi due tipi di integrine. Bisogna sottolineare tuttavia che: l. la diversa attitudine delle tre integrine ~2 a trasdurre il segnale per la produzione di 02- è stata stabilita esclusivamente per le molecole costitutivamente espresse sui PMN; l 2. la funzionalità delle integrine può venir modificata da agenti "attivanti" come è il caso del TNF; 3. questa citochina, oltre a fungere da attivatore delle integrine, agisce anche da secretagogo e le fa quindi iperesprimere; 4. le integrine che vengono traslocate sulla plasmamembrana in seguito a stimolazione dei PMN da parte di agenti degranulanti possono esibire caratteristiche funzionali diverse rispetto alle integrine espresse costitutivamente. N o n si può allora escludere che, in condizioni di stimo lazio ne, altri tipi di integrine acquisiscano la competenza a trasdurre alla cellula il segnale per l'attivazione metabolica. Lo scopo di questa tesi è stato pertanto di individuare la/le integrine ~2 direttamente responsabili della produzione di 0 2- da parte dei PMN stimolati con TNF sulla FN. Inizialmente abbiamo cercato di stabilire in che misura aL~2, aM~2 e ax~2 fossero coinvolte nell'adesione, indotta da TNF, dei neutro fili a questa proteina della MEC. L'approccio sperimentale consisteva nell'impedire selettivamente l'interazione di ciascun tipo di integrina ~2 con la FN, mediante l'utilizzo di anticorpi monoclonali diretti contro le diverse catene a. V aiutando le conseguenti modificazioni della risposta adesiva dei PMN al TNF, si è potuto stabilire che: l. l' integrina aL~2 è poco o per nulla coinvolta nel mediare l'adesione TNF-dipendente dei neutro fili alla FN; infatti, il numero di PMN aderenti al substrato non veniva alterato in maniera significativa dall'anticorpo an ti aL; inoltre, aggiungendo al mezzo di incubazione la miscela di anticorpi anti aM e anti ax (condizione in cui aL~2 rimane l'unica integrina ~2 in grado di interagire con la FN), l'adesione dei PMN stimolati con TNF era riportata a valori basali. 2. l'adesione alla FN dei neutro fili stimolati con TNF è sostenuta essenzialmente da aM~2 e, in misura minore, da ax~2; l'utilizzo dei mAb specifici determinava infatti una significativa inibizione del numero di cellule adese. Andando poi a valutare le conseguenze del "knock out" selettivo delle varie integrine ~2 sulla risposta metabolica dei PMN al TNF, sembrava che tutti e tre i tipi di molecole fossero coinvolti nella produzione di 0 2- sulla FN (i relativi mAb anti a inibivano significativamente, seppure in misura diversa, la risposta ossidativa). Poichè l'attivazione metabolica dei neutrofili indotta dal TNF è strettamente adesione-dipendente, era però importante veri- 2 ficare se il ruolo di ciascuna integrina nel burst fosse diretto o indiretto; si trattava cioè di capire, per ognuna di esse, se fosse in grado di trasdurre alla cellula il segnale per la produzione di 02- o se contribuisse alla risposta ossidativa semplicemente garantendo l'adesione dei PMN alla FN. Il problema non sussisteva, ovviamente, per aL~ 2 che era già risultata estranea al fenomeno prettamente adesivo, ma riguardava piuttosto le altre due integrine, sicuramente coinvolte nell'aggancio PMN-FN. Per ottenere una prova diretta della capacità delle singole integrine ~2 di mediare il segnale per l'attivazione metabolica, ci siamo avvalsi di un altro modello sperimentale: i PMN venivano stimolati con TNF su superfici rivestite con mAb anti a, in un mezzo di incubazione privo di Ca2+/Mg 2+. Ciò permetteva di ottenere il crosslinking selettivo dell'integrina d'interesse attraverso il riconoscimento specifico antigene (integrina)-anticorpo e, nel contempo, di prevenire qualsiasi risposta aspecifica dovuta al contatto degli altri due tipi di molecole con il substrato; infatti, l'assenza di ioni divalenti compromette la capacità pro adesiva delle integrine ~ 2 ed annulla di conseguenza la produzione di 02- indotta da TNF. E' stato così possibile accertare che, "catturando" i PMN attraverso aL~2 si ha una produzione di 02- sovrapponibile a quella ottenuta dal crosslinking indiscriminato di tutte le integrine ~2 (PMN incubati con TNF su un mAb diretto contro la catena ~2 comune); invece, "catturando" le cellule attraverso aM~ 2 o ax~2 la quantità di 02- prodotta non è superiore a quella ottenuta sul mAb di controllo (anti HLA-A, B, C). Le risposte ossidative registrate sui mAb anti aL e anti ~2 si sono dimostrate assolutamente specifiche, in quanto inibibili dal relativo anticorpo solubile aggiunto al mezzo di incubazione, ma non dal mAb di controllo. Complessivamente, grazie a questo approccio sperimentale abbiamo potuto confermare il ruolo diretto di aL~2 nella risposta metabolica dei PMN al TNF ed escluderlo invece sia per aM~2 che per ax~2, integrine a cui va attribuito comunque il ruolo fondamentale di garantire un efficace contatto neutro filo- FN. Il modello dei mAb immobilizzati è stato inoltre utile per approfondire la conoscenza del meccanismo d'azione del TNF nell'indurre la risposta metabolica attraverso le integrine, in particolare per indagare sul contributo del citoscheletro nel fenomeno studiato. Avevamo infatti osservato che i PMN trattati con TNF sulle superfici rivestite con anticorpi anti aL o anti ~2, pur rispondendo con una cospicua produzione di 0 2-, non assumevano assoluta- 3 mente la morfologia spread che, per quanto fmora noto, è indispensabile al burst metabolico indotto dal TNF. Pertanto, per stabilire in che misura il riassemblaggio del citoscheletro fosse responsabile della risposta ossidativa sui mAb immobilizzati, abbiamo voluto verificare quanto essa fosse sensibile alla citocalasina B (CB), inibitore della polimerizzazione dell'actina, e alla genisteina, inibito re di tiro sin chinasi coinvolte nell'aggancio delle integrine al citoscheletro. Dai risultati ottenuti con questo tipo di esperimenti risulta evidente che CB e genisteina inibiscono solo parzialmente la risposta metabolica al TNF sul mAb anti aL, lasciando nel contempo inalterato il numero di cellule catturate dall'anticorpo immobilizzato. Ciò indica che, in una condizione sperimentale in cui la presenza di mAb specifici garantisce l'aggancio ottimale dell'integrina trasduttrice del segnale per l'attivazione metabolica, l'azione stimolatoria del TNF è in buona parte svincolata dalla polimerizzazione del citoscheletro; in condizioni fisiologiche, al contrario, il riassemblaggio citoscheletrico risulta indispensabile e si può ipotizzare che abbia la funzione di consentire un'appropriata interazione aLPz-substrato. Il ruolo del TNF nell'attivazione metabolica non si può comunque ridurre a quello di semplice induttore di un'adesione che consente l'efficiente impegno di aLPz; dal confronto dei dati ottenuti, nel modello dei mAb immobilizzati, con cellule a riposo e stimolate con la citochina, è emerso che aLp2, costitutivamente capace di segnalare per la produzione di Oz-, potenzia la sua attività nei PMN stimolati con TNF. Ciò non è d'altra parte attribuibile ad una modificazione quantitativa delle integrine coinvolte, dal momento che aLPz non è iperesprimibile (il numero di cellule "catturate" dal mAb specifico è infatti lo stesso sia in condizioni resting che di stimolazione); i risultati ottenuti suggeriscono pertanto che il TNF esalti la funzione trasduttrice di aLp2, inducendo una modificazione strutturale dell'integrina attraverso un meccanismo di segnalazione inside-out.
Description: 
1997/1998
URI: http://thesis2.sba.units.it/store/handle/item/12791
http://hdl.handle.net/10077/11383
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