Le nostre cellule parlano e comunicano tra loro. Scopriamo il meccanismo ed il ruolo che rivestono delle particolari vescicole dette esosomi.
La definizione che troviamo sull’enciclopedia Treccani è:
“complesso multiproteico presente nelle cellule, che al termine del processo di trascrizione ha il compito di eliminare gli mRNA utilizzati ottenendone nucleotidi da riciclare per formare nuovo mRNA. L’esosoma ha la forma di un cilindro la cui cavità è rivestita da sei subunità con attività enzimatica, che tagliano gli mRNA da eliminare; altre tre subunità selezionano le molecole di mRNA da far entrare nella molecola.”
Cosa sono gli esosomi
Dalla definizione sopracitata possiamo assimilarli a bottiglie contenenti un messaggio al loro interno. Sono vescicole di dimensioni nanometriche ( 30-200 nm), sufficientemente piccole per muoversi liberamente nel nostro corpo.
Sono secrete da quasi tutti i tipi di cellule nell’ambiente extracellulare in seguito alla fusione di corpi multivescicolari e membrana plasmatici e presenti in tutti i fluidi biologici. La biogenesi degli esosomi è un meccanismo di controllo della qualità delle proteine e, una volta rilasciati, gli esosomi trasmettono segnali ad altre cellule.
La comunicazione cellula-cellula è un processo essenziale negli organismi multicellulari e i metodi di comunicazione cellulare sono molteplici: uno dei più affascinanti è affidato agli esosomi.
Queste vescicole sono secrete anche da funghi, da piante e dagli invertebrati.
Scoperti per la prima volta negli anni 80, sono stati considerati dei semplici residui cellulari o, forse, degli scarti perché non furono dimostrate le interazioni esistenti tra gli esosomi e le cellule vicine. Solo recentemente è emerso l’enorme potenziale di queste particelle la cui superficie è composta da una membrana lipidica che contiene proteine comuni e specifiche del tipo cellulare, microRNA, mRNA, lipidi.
Il corredo di proteine superficiali, la capacità di carico e la loro stabilità rende gli esosomi dei potenziali messaggeri extracellulari in grado di raggiungere cellule molto distanti tra di loro all’interno del nostro corpo.
La biogenesi degli esosomi è un meccanismo di controllo della qualità delle proteine e, una volta rilasciati, gli esosomi hanno attività diverse come il rimodellamento della matrice extracellulare e la trasmissione di segnali e molecole ad altre cellule. Questo percorso del traffico intercellulare di vescicole svolge ruoli importanti in molti aspetti della salute e della malattia umana, inclusi lo sviluppo, l’immunità, l’omeostasi dei tessuti, il cancro e le malattie neurodegenerative.
Ruolo degli esosomi nella fisiologia
Gli esosomi sono coinvolti nella comunicazione all’interno del sistema immunitario e agiscono sulla modulazione immunitaria con effetti sia immunosoppressivi che immunoattivanti.
Nel cervello gli esosomi neuronali sono essenziali per la comunicazione con altri tipi cellulari all’interno del tessuto cerebrale, cellule che funzionano per supportare l’integrità degli assoni, la mielinizzazione e la microglia.
La loro secrezione è innescata da un neurotrasmettitore, il glutammato. La relazione tra queste cellule sta diventando più evidente sia nel sistema nervoso in via di sviluppo che in quello adulto.
E’ stato dimostrato che i neuroni in condizioni di stress ossidativo sopravvivono meglio in presenza di esosomi oligodendrocitici. Ciò suggerisce che il rilascio di questi esosomi ha una funzione protettiva aumentando la tolleranza allo stress del neurone.
Anche il sistema cardiovascolare si basa molto sugli esosomi per la normale funzione. Gli esosomi vengono rilasciati dai cardiomiociti e in condizioni ipossiche il rilascio di queste vescicole triplica e anche il contenuto cambia. Ciò suggerisce che il rilascio di esosomi è un meccanismo con cui le cellule stressate hanno la capacità di propagare una risposta infiammatoria.
Ruolo degli esosomi nella patologia
Oltre alla loro normale funzione gli esosomi sono coinvolti anche nello sviluppo e progressione di numerose malattie. E’ stato dimostrato che i patogeni hanno la capacità di sfruttare il rilascio di esosomi per infettare le cellule ospiti, manipolando quelli derivanti dall’ospite per eludere le risposte del sistema immunitario.
Altre malattie che coinvolgono gli esosomi includono malattie neurodegenerative, malattie del fegato, insufficienza cardiaca e cancro.
Il morbo di Alzheimer è una malattia neurodegenerativa caratterizzata dalla formazione di placche amiloidi nel cervello. L’evidenza mostra il coinvolgimento degli esosomi nella diffusione di queste molecole di beta-amiloide ed altre cellule neuronali all’interno del cervello.
Il morbo di Parkinson è un’altra patologia neurodegenerativa che è stata collegata agli esosomi. Questa progressione della malattia è associata ad un aumento dell’aggregazione della alfa-sinucleina, una proteina prodotta dai neuroni, che si è visto catalizzata dai lipidi presenti sugli esosomi.
E’ stato dimostrato che gli esosomi sono coinvolti nelle patologie epatiche come il carcinoma epatocellulare, l’epatite virale e l’infiammazione del fegato. Nell’epatite virale gli esosomi sono necessari per il rilascio del virus dell’epatite C dalle cellule infette.
Gli esosomi possono svolgere più ruoli nella progressione del cancro. Hanno la capacità di manipolare sia l’ambiente tumorale locale sia l’ambiente sistemico per supportare la crescita delle cellule tumorali, la loro disseminazione e gli eventi precoci nelle metastasi creando un’atmosfera favorevole all’angiogenesi.
Gli esosomi sono rilasciati più frequentemente dalle cellule tumorali e hanno la capacità di scambiare proteine oncogenamente attive tra loro all’interno del microambiente tumorale e del tumore primario. La comunicazione tra le cellule tumorali e il sistema immunitario mediata dagli esosomi è coinvolta nel reclutamento di cellule immunitarie pro-tumorigene e nell’inibizione delle capacità antitumorali del sistema immunitario.
Conclusioni
Questa peculiare capacità degli esosomi di comunicazione cellulare onnipresente ed evolutivamente conservata apre scenari di ricerca rilevanti dal punto di vista diagnostico e terapeutico. I ricercatori stanno studiando la correlazione tra la quantità di esosomi nei fluidi biologici e la presenza di cellule tumorali, che mostrano un forte “impulso alla comunicazione” ovvero una elevata produzione di queste particelle messaggere.
Anche dal punto di vista terapeutico gli esosomi hanno un potenziale: le cellule potrebbero essere bersaglio di terapie mirate a base di esosomi specifici, trasformati in trasportatori di principi attivi.
Utilizzando gli esosomi si potrebbero superare tutti i problemi legati a fenomeni avversi o altre reazioni negative legate all’impiego di particelle sintetiche immesse nel corpo umano. Alcuni studiosi hanno isolato gli esosomi da vegetali e ortaggi, trovandone un immediato impiego nel settore cosmetico, riuscendo a veicolare sostanze labili al loro interno.
Fonti:
“Exosomes and other extracellular vesicles in host-pathogen interaction” Embo reports Gen.2015
“Exosomes: The Messengers of Health and Disease” Current Neuropharmacology Gennaio 2017
“The Origin and Functionof Exosomes in Cancer” Frontiers in Oncology Marzo 2018
