Le nostre cellule sono circondate da una fragile membrana spessa solo 5 nanometri, 1/20 di una bolla di sapone. Le cellule vengono facilmente danneggiate dalle attività fisiologiche, inclusa la contrazione muscolare e le lesioni dei tessuti. Per far fronte a tale danno, le cellule sono dotate di meccanismi in grado di riparare in una certa misura il danno alla membrana.
In precedenza si credeva che il danno meccanico alla membrana cellulare innescasse due semplici esiti cellulari: guarigione o morte. In questo studio, tuttavia, i ricercatori hanno scoperto un terzo risultato: la senescenza cellulare.
“Quando ho iniziato questo progetto, miravo semplicemente a comprendere i meccanismi di riparazione della membrana cellulare danneggiata”, ricorda la professoressa Keiko Kono, capo dell’unità di Membranologia e autrice senior di questo studio, che ha coinvolto diversi membri dell’unità, tra cui Kojiro Suda, Yohsuke Moriyama, Nurhanani Razali e colleghi. “Inaspettatamente, abbiamo scoperto che il danno alla membrana cellulare, in un certo senso, cambia il destino delle cellule.”
La chiave per determinare il destino cellulare è l’entità del danno e il successivo afflusso di ioni calcio. Il danno alla membrana cellulare sottile può essere facilmente riparato, consentendo alle cellule di continuare la divisione cellulare senza problemi. Il più alto livello di danno alla membrana cellulare induce la morte cellulare. Tuttavia, un livello medio di danno alla membrana cellulare trasforma le cellule in cellule senescenti diversi giorni dopo, anche se la sigillatura della membrana sembra avere successo.
Le cellule tumorali si dividono illimitatamente. Al contrario, le cellule normali non cancerose hanno una capacità limitata di divisione cellulare, circa 50 volte prima che la divisione venga interrotta irreversibilmente e le cellule entrino in uno stato noto come senescenza cellulare. Le cellule senescenti sono ancora metabolicamente attive, ma a differenza delle cellule giovani e sane, producono varie proteine secretrici che sovraregolano le risposte immunitarie sia nei tessuti vicini che negli organi distanti. Questo meccanismo può indurre cambiamenti sia benefici che dannosi nel nostro corpo, tra cui l’accelerazione della guarigione delle ferite, la promozione del cancro e l’invecchiamento. Durante l’ultimo decennio, numerosi studi hanno riportato che esistono cellule senescenti nel corpo degli animali, compreso l’uomo, e che la rimozione delle cellule senescenti può ringiovanire le funzioni corporee negli animali da esperimento. Tuttavia, la causa della senescenza cellulare nel corpo umano rimane un argomento controverso. “Il profilo di espressione genetica e la bioinformatica hanno suggerito che il danno alla membrana cellulare spiega l’origine delle cellule senescenti nel nostro corpo, in particolare quelle vicine ai tessuti danneggiati”, spiega il professor Kono.
L’induttore più noto della senescenza cellulare è la divisione cellulare ripetuta. Molti altri stress inducono anche la senescenza cellulare in un ambiente di laboratorio, come danni al DNA, attivazione di oncogeni e cambiamenti epigenetici. Il dogma di lunga data nel campo della ricerca era che vari stress inducono la senescenza cellulare in definitiva attraverso l’attivazione della risposta al danno del DNA. Tuttavia, gli autori hanno scoperto che il danno alla membrana cellulare induce la senescenza cellulare attraverso un meccanismo diverso che coinvolge gli ioni calcio e il gene soppressore del tumore p53. Questi risultati potrebbero contribuire a sviluppare una strategia per raggiungere una sana longevità in futuro.
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