L'epitelio, un tessuto costituito da cellule strettamente giustapposte, forma le ghiandole e copre la superficie esterna del corpo umano e le sue cavità interne, come i polmoni o l'intestino. Esistono diversi tipi di epiteli, a seconda delle superfici che ricoprono e delle funzioni che svolgono. Questi tessuti sono soggetti a molteplici tipi di stiramento meccanico, come quelli causati dal passaggio di cibo o dal riempimento di una vescica. L'input meccanico influenza fortemente la proliferazione e la differenziazione delle cellule epiteliali, se sano o cancerogeno, ma i processi sottostanti rimangono poco compresi. Ricercatori dell'Università di Ginevra (UNIGE), Svizzera, hanno scoperto che le proteine ​​Zonula Occludens-1 e -2 (ZO-1 e ZO-2), che contribuiscono alla tenuta dell'epitelio, percepire questi segnali fisici e attivare di conseguenza diverse risposte cellulari.

Pubblicato sulla rivista Biologia attuale , questi risultati rivelano un nuovo processo mediante il quale le forze meccaniche possono regolare la struttura degli epiteli, il loro equilibrio dinamico e l'instaurazione di barriere tissutali. L'inibizione mirata di ZO-1 nei tumori potrebbe quindi essere un percorso da esplorare, dato il suo probabile ruolo nella proliferazione delle cellule tumorali.

Cellule epiteliali, che sono collegati tra loro attraverso giunzioni intercellulari, una rete di proteine ​​più o meno densamente assemblate, compongono le ghiandole e rivestono le cavità e la superficie del corpo. Queste cellule possono ad esempio assorbire acqua e soluti nei reni, secernono latte nelle ghiandole mammarie o resistono allo stress meccanico durante il riempimento e lo svuotamento della vescica. Capire come funzionano le cellule epiteliali è una sfida importante, sia in condizioni sane che cancerose, poiché la maggior parte dei tumori si sviluppa da cellule epiteliali.

Uno scheletro cellulare flessibile

"Le forze meccaniche esercitate su queste cellule influenzano il loro comportamento, inducendoli ad esempio a proliferare per riparare una ferita, o per formare una struttura tridimensionale come una ghiandola", spiega Sandra Citi, docente presso il Dipartimento di Biologia Cellulare della Facoltà di Scienze dell'UNIGE.

Le proteine ​​ZO-1 e ZO-2, che fanno parte delle giunzioni intercellulari, sono anche in contatto con il citoscheletro, la rete di filamenti contrattili che danno forma alla cellula. I biologi dell'UNIGE, in collaborazione con ricercatori del Politecnico federale di Losanna (EPFL) e dell'Università nazionale di Singapore, si chiedeva se queste proteine ​​avessero un ruolo nella trasmissione di segnali meccanici, portando ad esempio ad un cambiamento nella proliferazione cellulare.

Sequestrare un fattore chiave su richiesta

Domenica Spadaro, ricercatore presso UNIGE e primo autore dello studio, dettaglia i risultati:"ZO-1 assume conformazioni diverse a seconda della tensione esercitata dal citoscheletro, come una molla flessibile. Quando il citoscheletro è teso, questa trazione allunga ZO-1, che sequestrerà un fattore essenziale per la moltiplicazione cellulare. Al contrario, a seguito di un infortunio per esempio, ZO-1 scioglie e rilascia questo fattore in modo che le cellule proliferino nuovamente per riparare la lesione".

A seconda dell'organizzazione del citoscheletro e della tensione che esercita, ZO-1 e ZO-2 lavorano insieme per stabilizzare i fattori che regolano l'espressione genica, proliferazione cellulare e rigidità epiteliale, così come la capacità dell'epitelio di organizzarsi in strutture tridimensionali. È probabile che anche ZO-1 e ZO-2 svolgano un ruolo nella proliferazione delle cellule tumorali, che sono sensibili alle forze meccaniche nel loro ambiente. Lo sviluppo di molecole capaci di inibirle all'interno dei tumori potrebbe quindi essere un vantaggio nella lotta ai tumori maligni.