Marcatori di membrana di cellule staminali adulte: la loro importanza e ruolo critico nei loro potenziali di proliferazione e differenziazione

2.1. Marcatore di membrana CD73

CD73 partecipa in modo autocrino e paracrino alla regolazione di una varietà di processi fisiologici. La struttura primaria di CD73 è stata descritta da Misumi et al. come dimero di due subunità identiche 70-kD legate da un legame glicosilfosfatidilinositolo alla faccia esterna della membrana plasmatica. Questa molecola è una ecto-5 ‘ – nucleotidasi, che defosforila il nucleoside adenosina monofosfato (AMP) in adenosina (ADO). ADO è un potente regolatore fisiologico e farmacologico endogeno di molte funzioni. ADO media i suoi effetti sulla rigenerazione e sulla riparazione dei tessuti tramite il legame e l’attivazione di una famiglia di recettori accoppiati alla proteina G (recettori adenosina A1, A2A, A2B e A3). L’attivazione della proteina G attiva la via PKA attivando l’AMP ciclico. PKA è un enzima che trasferisce un gruppo fosfato dall’ATP ad altre proteine specifiche come la proteina legante l’elemento di risposta AMP ciclica (CREB). PKA è un coattivatore trascrizionale che stimola la trascrizione di diversi geni mediante una via di fosforilazione delle chinasi. Tra queste chinasi, le chinasi regolate dal segnale extracellulare (ERK) attivano molti fattori di trascrizione come l’attivazione della proteina 1 (AP1). AP1 controlla una serie di processi cellulari tra cui differenziazione, proliferazione e apoptosi . Essendo uno dei geni bersaglio della Ciclina D, i fattori di trascrizione AP1 sono anche associati alla rigenerazione dei tessuti. La ciclina D è una proteina coinvolta nella regolazione della progressione del ciclo cellulare regolando le fasi da G1 a S. AP1 induce anche CREB, un altro fattore di trascrizione responsabile dell’aumento o della diminuzione della trascrizione dei geni a valle . La presenza di CD73 nella membrana cellulare consente a questo enzima di rilasciare ADO dall’AMP extracellulare. ADO quindi si lega a un recettore di membrana associato alla proteina G. L’attivazione della proteina G induce una cascata di fosforilazione che consente l’attivazione di fattori di trascrizione. I geni bersaglio di questi fattori di trascrizione sono quelli coinvolti nel ciclo cellulare, nella sintesi della matrice extracellulare e nei fattori di crescita vascolare (Figura 1). Tuttavia, l’attivazione di questi recettori induce risposte variabili in diverse cellule.

La via genera la liberazione di ADO extracellulare e potrebbe essere responsabile degli effetti angiogenici osservati nel trapianto di cellule staminali. A causa dell’attività enzimatica del defosforilato di CD73 su AMP, la via induce la sintesi di VEGF. Indirettamente, CD73 è responsabile della capacità angiogenica delle cellule staminali poiché la generazione di ADO mediante segnalazione autocrina stimolerà di conseguenza la produzione di VEGF, un fattore pro-angiogenico. Ad esempio, nelle cellule muscolari scheletriche, i fosforilati PKA attivati enzimi coinvolti nel metabolismo del glicogeno che contemporaneamente innescano la degradazione del glicogeno in glucosio e inibiscono la sintesi del glicogeno, aumentando così la quantità di glucosio disponibile per le cellule muscolari in pochi secondi. Nei macrofagi, induce anche la sintesi di fattori angiogenici, come il VEGF e la proliferazione delle cellule endoteliali retiniche umane . Il percorso svolge anche un ruolo importante nella proliferazione delle cellule endoteliali. La stimolazione dei recettori A2A potrebbe essere responsabile della guarigione delle ferite stimolando sia l’angiogenesi che la produzione della matrice . Montesinos et al. proposto che la stimolazione del recettore ADOA2A da ADO promuove il reclutamento di cellule precursori endoteliali derivate dal midollo osseo circolanti e la differenziazione in cellule endoteliali. CD73 serve come molecola costimulatory nell’attivazione delle cellule T.

Sono state descritte diverse attività per CD73 e il suo prodotto ADO, comprese le interazioni di ADO con il suo recettore nelle cellule ematopoietiche date l’attivazione e le capacità angiogeniche di tali cellule. Probabilmente, nelle cellule staminali, la proteina transmembrana CD73 è correlata alla capacità delle cellule di differenziarsi in diversi lignaggi perché il recettore A2A è stato inoculato come possibile regolatore della differenziazione degli osteoblasti nei tessuti ossei . La via generata da questo marcatore di membrana induce la sintesi della matrice extracellulare e promuove la produzione di collagene nella pelle e nel fegato .

Un’altra attività osservata nelle cellule staminali è il loro potenziale immunomodulatorio, che è correlato all’inibizione dell’ADO contro le azioni infiammatorie da parte dei neutrofili . ADO è anche un neuromodulatore che agisce attraverso i recettori A1 e A2. Gli A1R sono abbondantemente espressi in tutto il cervello e controllano la trasmissione sinaptica. A causa della sua partecipazione alla formazione di CAMP nei sinaptosomi, CD73 è stato proposto come obiettivo alternativo nel trattamento di alcuni casi di degenerazione sinaptica e neurodegenerazione .

CD73 è stato correlato con cardiopatie come ADO prodotto dall’attività 5 ‘ – nucleotidasi di CD73 potrebbe esercitare il controllo sulla mineralizzazione della valvola aortica . Lo sviluppo e la maturazione delle placche aterosclerotiche arteriose sono stati correlati all’espressione compromessa di CD73. La produzione di ADO da CD73 è fondamentale per l’adattamento all’ipossia nel miocardio, dove la produzione di ADO catalizzata da CD73 funge da punto di controllo critico per il mantenimento e la regolazione della funzione di barriera vascolare in più tessuti sotto ipossia .

Altre cellule stromali che portano CD73 sono fibroblasti, che sono le cellule più comuni nei tessuti connettivi. I fibroblasti sintetizzano la matrice extracellulare che include collagene, glicosaminoglicani, fibre elastiche e glicoproteine, oltre a partecipare alle risposte infiammatorie. I fibroblasti aiutano a mantenere l’integrità strutturale dei tessuti connettivi . Su tali attività sono coinvolti con il marcatore di membrana CD73 che permette l’attivazione della proteina G seguita da una via per indurre l’attivazione dei fattori di trascrizione responsabili della sintesi delle molecole di matrice extracellulare.