Comportamenti in vivo e in vitro diversi in importante meccanismo di secrezione della cellula

L’esocitosi, il processo fondamentale attraverso cui le cellule secernono ormoni come l’insulina e altre sostanze utili in biologia, è regolata molto diversamente negli esseri viventi rispetto alle culture in laboratorio di tessuti e organi espiantati, secondo una ricerca presentata alla American Society of Cell Biology, in occasione della 50-sima riunione annuale a Philadelphia.

I risultati, inaspettati, che la regolazione dell’esocitosi “in vivo” non è la stessa che nel processo a lungo studiato “in vitro” è un avvertimento che esiste un enorme divario tra gli esperimenti di laboratorio e la biologia delle cellule vive negli animali e negli esseri umani, ha detto Robert Weigert, del National Institutes of Health (NIH), Istituto Nazionale di Ricerca dentale e craniofacciale (NIDCR).

Durante l’esocitosi, una cellula impacchetta internamente le sue secrezioni e le traghetta verso la membrana plasmatica (PM) che delimita la cellula dall’ambiente circostante.

Lì i pacchetti, che sono chiamati vescicole secretorie, si fondono con la membrana cellulare e quindi viene espulso il loro contenuto. Il processo è stato studiato per decenni in esperimenti su cellule e tessuti cresciuti in coltura.

Grazie alla tecnologia di microscopia ottica di imaging intravitale, Weigert e colleghi sono stati in grado di determinare per la prima volta come l’esocitosi si verifica effettivamente nelle ghiandole salivari di un topo vivo.

Secondo i precedenti studi in vitro delle ghiandole salivari, le vescicole secretorie si fondono con la membrana, formando stringhe di vescicole in un processo stimolato da due classi di interruttori chimici, muscarinici e recettori beta-adrenergici.

Tuttavia, quando gli scienziati hanno esaminato il processo in vivo, hanno visto le vescicole secretorie fuse, non in stringhe, ma una ad una singolarmente con la membrana plasmatica e  sotto stimolazione dei soli recettori beta-adrenergici.

Loro ulteriori studi in vivo hanno rivelato che il fassaggio della fusione con la membrana richiede il montaggio di una specie di impalcatura attorno alla membrana delle vescicole.

Questa impalcatura contiene actina, una proteina che forma filamenti, e miosina II, una proteina che si lega ai filamenti di actina multipli. Una volta montate, queste molecole generano una forza contrattile che spinge le membrane e guida il processo di fusione fino al completamento.

Le differenze molecolari tra “in vivo” e “in vitro” possono sembrare minori, ma possono invece avere un grande impatto, ha detto Weigert, perché l’esocitosi è fondamentale per comprendere la base delle disfunzioni secretore come il diabete, in cui è l’insulina a venire trasportata in vescicole di secrezione fuori dalla membrana cellulare.