Tessuto osseo e stress meccanico: i risultati della ricerca canadese

 

Gli scienziati hanno rivelato il complicato processo di riparazione delle cellule ossee a seguito di un infortunio. A rivelarlo è uno studio pubblicato sulla rivista eLife.

Il Tessuto Osseo (TO) è un tipo particolare di tessuto connettivo di sostegno derivante dalla cartilagine ialina, un tipo di cartilagine di colore bianco-bluastro; dotata di un certo grado di elasticità.

Il calcio si trova sottoforma di fosfato tricalcico, un sale che viene depositato sotto forma di cristalli di idrossiapatite.

Il tessuto osseo è mineralizzato e questo gli conferisce particolari caratteristiche: è un tessuto resistente, ma presenta un certo grado di flessibilità e leggerezza.

La ricerca fornisce nuove informazioni su come il corpo si adatta a tutti i tipi di stress meccanici – dalla pressione esercitata sulle ossa durante la camminata semplice, alle forze estreme sperimentate durante l’esercizio intenso.

Lo stress meccanico è un importante fattore determinante della salute delle ossa. Le forze gravitazionali e muscolari agiscono sullo scheletro durante l’attività fisica, determinando una complessa combinazione di forze, tensioni e pressioni.

Le cellule ossee nello scheletro si adattano a queste pressioni traducendo le forze meccaniche in una complessa catena di eventi molecolari che consentono alle ossa di adattarsi e riparare.

L’aumento dei livelli cellulari di calcio e il rilascio di una molecola importante chiamata adenosina trifosfato (ATP), sono noti per essere eventi precoci a seguito di uno stress meccanico delle cellule ossee, ma esattamente come le forze meccaniche portano al rilascio di ATP è rimasto irrisolto.

L’obiettivo del nostro studio era quello di esaminare il meccanismo di rilascio di ATP da cellule ossee stimolate meccanicamente“, spiega Nicholas Mikolajewicz, Dottorando di ricerca presso la McGill University e Shriners Hospitals for Children – Canada. “Ci siamo resi subito conto che la membrana delle cellule ossee deve essere interrotta per aumentare i livelli di calcio, e poco dopo ci siamo interessati a come queste lesioni influenzano il rilascio di ATP“.

Stress meccanico e processo di rinnovamento cellulare: i risultati della ricerca

Il team ha prima esaminato i tempi di rilascio dell’ATP a seguito di un infortunio meccanico. Successivamente, è stato esaminato da dove veniva rilasciato l’ATP.

Poiché è stato precedentemente proposto che proviene da vescicole – piccoli sacchi di membrana all’interno della cellula, i ricercatori hanno utilizzato una combinazione di coloranti per misurare il rilascio di vescicole e ATP.

A loro sorpresa, hanno scoperto che venivano rilasciate più vescicole, e meno ATP a seguito della stimolazione meccanica.

Ciò ha portato il team a proporre un rilascio di ATP stimolato meccanicamente legato alla lesione della membrana cellulare piuttosto che al rilascio di calcio dalle vescicole.

Per verificare questo, i ricercatori hanno esaminato la perdita di colorante fluorescente dalle cellule ossee dopo diversi livelli di lesioni.

Questo ha dimostrato che il danneggiamento della membrana era reversibile ed è stato riparato in meno di 10 secondi.

È importante notare che i fori nella membrana erano di circa le dimensioni giuste per consentire all’ATP di fuoriuscire.

Questo danno reversibile è stato osservato anche nelle cellule ossee dei topi. Infine, il team ha esaminato esattamente come avviene la riparazione della membrana.

Hanno scoperto che il rilascio di minuscole vescicole, controllate da un afflusso di calcio che ha attivato una molecola chiamata protein chinasi C (PKC), è importante per la riparazione della membrana.

I risultati indicano che la lesione della membrana causa la fuoriuscita di ATP dalla cellula, ma poi una rapida riparazione della membrana – controllata da vescicole di calcio e PKC-dipendenti – limita la quantità totale di ATP versato e alla fine determina il destino delle cellule ossee.

Abbiamo stabilito un nuovo meccanismo utilizzato dalle cellule ossee per adattarsi alle forze meccaniche“, conclude Svetlana Komarova, Professore associato presso la McGill University e ricercatore presso Shriners Hospitals for Children – Canada’s Research Center.

La nostra scoperta che PKC controlla questa risposta offre una potenziale strada da esplorare per i trattamenti per coloro che vivono ambienti meccanici alterati, come le persone con paralisi o astronauti nello spazio.

 

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Autore dell'articolo: Redazione Webmagazine24