D'angelo Valentina matr. 1030100341
Ruolo della Focal Adhesion Kinase nella regolazione della barriera
ematotesticolare
Premessa
La barriera ematotesticolare (BTB) è una particolare
struttura che troviamo a livello dell’Epitelio Seminifero
(ES), prodotta della giunzioni occludenti (o tight junction)
che si stabiliscono nell’interfaccia tra una cellula del
Sertoli e l’altra,impedendo al liquido tissutale di penetrare
nel tubulo seminifero e determinando nel ES la
formazione di due compartimenti: il compartimento basale
che va dalla lamina basale al complesso di giunzioni e nel
quale sono contenuti spermatogoni e spermatociti di
primo ordine; il compartimento luminale che va dal
sistema di giunzioni al lume del tubulo,nel quale
ritroviamo spermatociti di secondo ordine,spermatidi e
spermatozoi. Vengono a costituirsi così due
microambienti differenti,ideali nel differenziamento e nella
difesa delle cellule in spermatogenesi. Difatti, gli
spermatogoni, diploidi, esprimono le medesime molecole
di membrana delle altre cellule dell’organismo, mentre gli
spermatidi e poi gli spermatozoi, aploidi, essendo diversi
dalle altre cellule self potrebbero innescare una risposta
del sistema immunitario che ne provocherebbe la
distruzione.
Per valutare il ruolo biologico della FAK è stata utilizzata
la tecnica del silenziamento genico transfettando cellule
del Sertoli contivate in vitro con un siRNA di controllo
oppure con siRNA specifici per FAK. Le cellule del Sertoli
presentano stabilite tight junctions (TJ) che mimano la
permeabilità di barriera della BTB in vivo, e la riduzione
drastica dei livelli di FAK ha portato a una perdita di
associazione tra le occludine e le proteine ZO-1, dovuta a
una mancata fosforilazione dei residui di Tirosina e
Serina delle occludine che induce una ridistribuizione
delle occludine nell'interfaccia cellula-cellula, muovendosi
dalle membrane cellulari al citoplasma, distruggendo di
conseguenza la BTB.
Ulteriori studi sulla dinamica della BTB sono stati
effettuati su modelli di ratto in vivo trattati con CdCl2. La
FAK infatti è un target molecolare del cadmio. Nella figura
A è mostrata una sezione trasversa di testicolo di ratto
inclusa in paraffina a 0 h dal trattamento con CdCl2 e
sono ben visibili forti tracce di FAK nell'epitelio adeso alla
membrana basale,a livello della BTB.
A
1.
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7.
8.
B
MEMBRANA BASALE
SPERMATOGONI
SPERMATOCITI DI 1°ORDINE
SPERMATOCITI DI 2° ORDINE
SPERMATIDI
SPEMATOZOI
CELLULA DEL SERTOLI
TIGHT JUNCTION
La Focal Adhesion Kinase (FAK) è una tirosino-chinasi
che interviene nella organizzazione delle adesioni focali.
Interagendo strutturalmente con l'occludina e la ZO1,forma un complesso proteico funzionale nella BTB. La
sua espressione nella BTB è specifica rispetto lo stadio
delle epitelio seminifero,infatti risulta essere minima al
VIII-IX stadio del ciclo dell'epitelio seminifero di
ratto,analogamente all'espressione delle occludine. In
topi muntanti l'assenza di FAK porta alla mortre allo
stadio embrionale,evidenziandone l'importanza
fisiologica.
Discussione
In testicoli di mammiferi, come ratti, al VIII-XI stadio del
ciclo dell'epitelio seminifero, spermatociti primari in
preleptotene transitano attraverso la BTB mentre si
differenziano in spermatociti in leptotene e zigotene,in
modo tale che spermatociti in diplotene possano entrare
in meiosi solo nel compartimento luminale del tubulo.
Sebbene questo processo sia studiato da decenni,il
meccanismo che regola la ristrutturazione della BTB è
ancora largamente sconosciuto. La BTB infatti,cosi come
le barriere ematiche che caratterizzano altri tessuti,non è
una struttura statica,ma può essere ristrutturata per
facilitare il passaggio degli spermatociti primari (8-10
micron di diametro) pur mantenendo la funzionalità di
barriera immunologica, e costituendo una sorta di
“setaccio” che regola il passaggio di macromolecole,
acqua, ormoni, e altre sostanze dal compartimento
basale al compartimento luminale.
Il cadmio induce progressivamente la distruzione della
BTB ed infatti dopo 48h di trattamento la barriera è
completamente disgregata e le tracce di FAK sono quasi
del tutto assenti (figura B),indicando la stretta
correlazione tra FAK e integrità della BTB.
Conclusione
Il complesso FAK-occludina-ZO-1 risulta essere quindi
l'unico regolatore proteico della BTB nel testicolo di ratto.
Durante il ciclo dell'epitelio seminifero (stadio I-VII) la
FAK
mantiene lo stato ottimale di fosforilazione delle occludine
assicurandone la localizzazione nelle TJ della BTB.
Stimoli esterni (citochine rilasciate dalle cellule del Sertoli
allo stadio VIII-IX,o agenti tossici,come appunto il cadmio)
possono indurre la defosforilazione delle occludine,
causandone la dissociazione dalla ZO-1 e la
ridistribuizione dalle mebrane al citoplasma
cellulare,destabilizzando in questo modo la BTB. Inoltre il
testosterone facilmente promuove la formazione di
“nuovi” complessi di TJ alla base di spermatociti migranti
prima della dissoluzione delle “vecchie” TJ nella regione
apicale di spermatociti in transito.
Riferimenti
Embriologia, Rosati
Movement of spermatocytes from the basal to the
adluminal compartment of rat testis, Russel LD
(1977)
Cell junction Dynamics in the testis, Cheng CY (2002)
