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APOPTOSI E CUTE
Rossana Tiberio - Clinica Dermatologica dell' Università agli studi di Modena
L'apoptosi è un processo di morte cellulare programmata che interessa singole cellule. Questo processo viene regolato a livello genico, richiede la sintesi di RNA e proteine ed è responsabile dell'eliminazione di cellule nei tessuti normali e patologici (1).
L'apoptosi puo` essere considerata un processo di morte cellulare "pulito" con danno minimo delle cellule e dei tessuti circostanti; questa caratteristica la distingue in modo netto dalla necrosi in vivo poichè la completa eliminazione delle cellule apoptotiche non provoca risposta infiammatoria (2). Dal punto di vista biochimico, l'aspetto più tipico è quello della frammentazione del DNA ad opera di endonucleasi che agiscono a livello internucleosomale e portano alla formazione di oligonucleosomi (3). Questi frammenti appaiono come i pioli di una scala nell'elettroforesi su gel di agarosio e l'aspetto viene pertanto definito "DNA ladder".
L'apoptosi è implicata in numerosi processi fisiologici e patologici riguardanti sia lo sviluppo embrionale che molti tessuti nella vita adulta. Durante la vita fetale l'apoptosi, che in questo caso viene chiamata morte cellulare programmata (PCD), gioca un ruolo molto importante nella involuzione di tessuti e nella eliminazione di cellule in eccesso per plasmare gli organi in modo definitivo (4).Nei tessuti adulti l'apoptosi è un processo cruciale nella omeostasi tissutale.
L'apoptosi è infatti in grado di controbilanciare la mitosi indotta da fattori di crescita o da ormoni trofici (5). L'apoptosi funge da meccanismo di difesa per evitare l'accumulo di cellule con alterazioni geniche ed è implicata nella regressione tumorale ; è stato visto che le cellule derivate da alcuni tumori hanno infatti una maggiore resistenza all'induzione dell'apoptosi (6). La stessa cosa avviene anche in molte infezioni virali dove le cellule infettate vanno incontro ad apoptosi per prevenire la propagazione del virus (7). Comunque, anche l'eccesso di apoptosi può essere coinvolto in certe patologie. Per es. molte malattie neurodegenerative, (come la malattia di Alzheimer, la sclerosi laterale amiotrofica e la retinite pigmentosa) sono caratterizzate da una graduale perdita per apoptosi di specifici gruppi di neuroni. È stato recentemente dimostrato che alcune sindromi mielodisplastiche sono caratterizzate da alterata produzione di cellule ematiche, a causa di un elevato grado di apoptosi dei precursori ematopoietici nell'ambito del midollo, che normalmente è inibita dalla presenza dei fattori di crescita. Riassumendo, si potrebbe dire che troppa apoptosi può portare ad alterazioni dello sviluppo ed a malattie degenerative, mentre scarsa apoptosi può essere alla base del cancro e di persistenti infezioni virali.
In seguito alla descrizione originale di Kerr (8), il termine apoptosi fa la sua comparsa nella letteratura dermatologica nei primi anni '70 e viene descritta dagli anatomo-patologi in vario modo. Per esempio nel testo di dermatopatologia di Alexander Lever il termine apoptosi è presente solo a partire dall'edizione del 1983 e nel trattato di Rook, Wilkinson e Ebling del 1992 il processo apoptotico viene descritto come materiale ".....homogeneous and eosinophilic extruding into the dermis, occurring mostly in the lichenoid reactions and after UV light exposure..." (9). Nel testo di Lever vi sono poi riferimenti alla apoptosi in relazione ad alcune patologie (10). Weedon e Burnet nel 1975 avevano ad esempio osservato come la degenerazione cellulare seguita dalla apoptosi contribuisca alla involuzione del cheratoacantoma. Nel '76 Hashimoto, descrivendo alcuni aspetti patologici del lichen planus, parlava di "......keratinocytes showing filamentous degeneration followed by discharge into the dermis...". Ancora, il trattato di Lever cita Hanau e Sengel, i quali, sempre osservando il lichen planus, attribuiscono alla formazione di corpi colloidi la funzione di eliminazione di cellule danneggiate o indesiderate. Poi, nel corso degli anni, i dermato-patologi hanno denominato il fenomeno apoptotico, considerato come alterazione a carico di una cellula epidermica che va incontro a morte, con i termini più svariati: solo per citarne alcuni, "dyskeratotic cells" riferite per lo più al cheratoacantoma, "Civatte bodies" e "colloid bodies" nel lichen planus e nella graft-versus-host disease, "sunburn cells" nella cute esposta a radiazioni ultraviolette. Le patologie apparentemente più interessate dal processo apoptotico sono soprattutto il lichen planus, la cute irradiata, la malattia di Bowen, il carcinoma squamocellulare, il cheratoacantoma, la graft-versus-host disease, l'alopecia areata (11,12,13). Utilizzando nei nostri laboratori una tecnica di recente sviluppo, la TUNEL (Tdt-mediated dUTP nick end labeling), basata sul legame di nucleotidi fluoresceinati ai "DNA breaks" della cellula apoptotica (14), abbiamo potuto fare una interessante anche se molto preliminare osservazione: sezioni di lichen planus mostravano un marcaggio a livello di gran parte dei cheratinociti, lasciando supporre che il processo apoptotico ,o meglio una parziale frammentazione del DNA, interessi nel lichen planus quasi tutte le cellule epidermiche. Molto più chiara e definita è invece la caratterizzazione delle cellule apoptotiche nella cute in risposta alle radiazioni ultraviolette. Si tratta delle cosiddette "sunburn cells". Oltre alla loro evidenziazione morfologico-biochimica per mezzo della TUNEL, si ha ormai la prova in vitro che tali cellule, per anni solo ipotizzate come apoptotiche, hanno le caratteristiche biochimiche di tale processo. Infatti i cheratinociti in coltura sottoposti a radiazioni ultraviolette cominciano ad essere sofferenti e si staccano dal piatto; se poi si analizza il DNA di queste cellule su gel di agarosio si osserva un chiaro "DNA ladder", mentre non si apprezza alcuna frammentazione nei cheratinociti di controllo.
Il moderno concetto di apoptosi con gli aspetti biochimici e funzionali, molto studiato in altri organi e tessuti, non è stato quasi per nulla considerato o certamente sottostimato dai dermatologi. Se si parla di possibili funzioni della apoptosi nella cute si deve cominciare dallo sviluppo embrionario. Haake e Polakowska hanno il merito di aver iniziato gli studi sulla apoptosi durante l'embriogenesi cutanea. In particolare le due ricercatrici americane hanno localizzato nella cute alcuni markers del "pathway" della apoptosi, come le transglutaminasi, la bcl-2 ed i nuclei frammentati (DNA nicks) per mezzo della tecnica TUNEL. Questi studi hanno confermato che l'apoptosi è coinvolta nella distruzione di specifiche cellule peridermiche in via di sviluppo e nel rimodellamento dei follicoli piliferi e delle ghiandole sudoripare eccrine. L'insieme di tali osservazioni indica che sia la iniziazione che la prevenzione della apoptosi sono implicate nella morfogenesi e nel rimodellamento dell'epidermide e degli annessi cutanei (15).
Nell'adulto l'epidermide è un epitelio stratificato che si rinnova continuamente ed è organizzato in strati funzionalmente distinti. Il comparto proliferativo è composto da cheratinociti basali attaccati alla membrana che separa l'epidermide dal derma sottostante. La migrazione dei cheratinociti basali attraverso gli strati soprabasali, spinoso e granuloso, si associa con la differenziazione morfologica e biochimica. Le cellule cambiano e diventano alla fine corneociti morti dello strato corneo. Queste cellule morte, che hanno perso gli organelli ed il nucleo, fungono da barriera protettiva tra l'organismo e l'ambiente esterno e sono continuamente rimpiazzate da cellule morte che vanno incontro ad una nuova differenziazione terminale. L'epidermide mantiene la sua integrita` strutturale e biochimica se la nascita e la morte delle cellule è bilanciata in modo ottimale.
I meccanismi che controllano l'omeostasi epidermica non sono ben conosciuti, ma studi di Potten nel 1987 (16) sulla cute del topo, e soprattutto di Budtz (17) sulla cute del rospo, indicano che l'apoptosi svolge un ruolo molto importante nello stabilire l'architettura epidermica e mantenere un numero appropriato di cellule attraverso la distruzione dei cheratinociti basali prodotti in eccesso. Tali studi sono poi stati recentemente iniziati anche nella cute umana, partendo dalla osservazione che il processo apoptotico descritto da Budtz nel rospo è del tutto simile a quello osservato da Grubauer e coll. (18) nella epidermide umana a livello ultrastrutturale. Inoltre cellule apoptotiche sono state riscontrate recentemente nella epidermide adulta umana dal nostro e da altri Gruppi. Se l'apoptosi gioca un ruolo chiave nell'epidermide sarà importante allora definire i fattori e/o agenti inibitori o attivatori di tale processo. Alcuni autori hanno proposto che certi fattori che controllano la proliferazione e la differenziazione dei cheratinociti possono anche essere coinvolti nell'iniziazione e progressione della apoptosi epidermica.
Nostri studi recenti confermano la validità di tale ipotesi. Infatti, il nostro Gruppo ha dapprima dimostrato che il Nerve Growth Factor (NGF), sintetizzato e secreto dai cheratinociti umani in coltura, è in grado di prevenire l'apoptosi spontanea nelle stesse cellule (20). Inoltre, abbiamo osservato che il NGF è in grado di proteggere i cheratinociti umani dalla apoptosi indotta dai raggi UV (21). Questo dato suggerisce la possibilità che il NGF, bloccando la apoptosi di cellule andate incontro a mutazioni da raggi UV, giochi un ruolo importante anche nella carcinogenesi cutanea. È evidente allora che, oltre alla proliferazione e differenziazione cellulare, anche la morte cellulare per apoptosi dovrebbe essere attentamente valutata negli studi di fisiopatologia dell'epidermide umana. In particolare, una migliore comprensione dei meccanismi che inducono una cellula a commettere suicidio avrebbe implicazioni ovvie nello studio dell'eziologia dei disordini iperproliferativi, incluse le neoplasie. Infine, la spiccata selettivita` del processo apoptotico senza effetti dannosi sulle cellule circostanti e il suo stretto controllo genetico sono un chiaro invito all'utilizzo terapeutico di tale meccanismo. Pensiamo, per esempio, alla psoriasi e ad altre malattie iperproliferative, come le neoplasie maligne dove un farmaco ideale, topico o sistemico, dovrebbe essere in grado di indurre apoptosi delle cellule in eccesso o cancerose senza danneggiare le altre cellule.

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