Il muscolo scheletrico produce e secerne fattori solubili, chiamati miochine in grado di svolgere un‟azione a livello autocrino, paracrino, ed endocrino contribuendo alla riparazione o rigenerazione muscolare. Molte di queste proteine vengono secrete durante l'esercizio fisico e sembrano in parte responsabili dei benefici dell‟attività fisica sulla salute. Quindi, queste evidenze sperimentali hanno dimostrato che il muscolo possiede anche un‟importante attività endocrina. Recentemente, è stato proposto che anche le vescicole extracellulari (EV) possano mediare il cross-talk intercellulare sia in condizioni normali che patologiche attraverso il trasferimento di miRNA specifici. Studi precedenti hanno riportato che mioblasti e miotubi rilasciano EV nell'ambiente extracellulare durante il processo di differenziamento miogenico. Nella prima parte di questa tesi è stato indagato se le cellule C2C12 rilasciano tipologie diverse di EV durante le prime fasi del processo di differenziamento miogenico e se queste possiedono funzioni biologiche. Nella seconda parte, sono stati studiati gli effetti dell‟esercizio fisico sul rilascio di EV da parte del muscolo. In particolare, è stato valutato se l'applicazione di impulsi elettrici (EPS) in miotubi cresciuti in vitro induce la secrezione di EV e infine se il tessuto muscolare rilascia EV nel circolo ematico in seguito ad attività fisica. I dati ottenuti dimostrano che durante le prime fasi del processo di differenziamento miogenico, i miociti rilasciano due tipi di vescicole extracellulari: le microvescicole con un diametro medio di 200 nm, contenenti materiale elettron-denso, e vescicole con caratteristiche esosomiali, caratterizzate da un diametro di circa 50-100 nm contenenti materiale elettron-trasparente. Queste due popolazioni di vescicole presentano anche un diverso contenuto di acidi nucleici, in particolare, quelle caratterizzate da una minor densità hanno elevati livelli di RNA, mentre le vescicole più pesanti mostrano livelli di DNA più abbondanti. Inoltre è stato evidenziato che il rapporto relativo tra queste sub-popolazioni di vescicole cambia nel corso del processo di differenziamento miogenico. Quando utilizzate nel trattamento di cellule target, le EV hanno evidenziato la capacità di influenzare l‟attività delle cellule bersaglio, come miociti e macrofagi, in termini di regolazione genica. Per quel che riguarda l‟effetto della contrazione muscolare sul rilascio di vescicole, è stato dimostrato che la stimolazione mediante EPS induce la secrezione di EV, principalmente esosomi, da parte dei miotubi coltivati in vitro. Inoltre, è stato ipotizzato che il muscolo possa rilasciare EV anche in vivo. I dati riportati mostrano infatti la presenza, nel plasma, di EV positive all‟alfa-sarcoglicano (SGCA) e arricchite in miR-206, caratteristiche che ne suggeriscono l‟origine muscolare. Infine, è stata trovata una correlazione positiva tra la capacità aerobica, misurata come VO2max e i livelli dei miRNA muscolo-specifici (MyomiRNAs) contenuti nelle EV, e una induzione di miR-133b e miR-181a-5p vescicolari dopo esercizio aerobico acuto. Nel loro insieme, i dati riportati in questa tesi suggeriscono che il muscolo rilascia, nell‟ambiente extracellulare, EV potenzialmente coinvolte nella riparazione, rigenerazione, e rimodellamento muscolare e nel cross-talk con altri organi. Ulteriori studi saranno necessari al fine di definire il contenuto e le funzioni delle EV muscolari, sia in condizioni fisiologiche che patologiche. Tali informazioni permetteranno di comprendere il ruolo delle EV rilasciate dal muscolo nella regolazione dell'omeostasi energetica e potrebbero portare allo sviluppo di nuovi biomarcatori.

Le vescicole extracellulari come nuovi mediatori di segnali muscolari

MAGGIO, SERENA
2015-01-01

Abstract

Il muscolo scheletrico produce e secerne fattori solubili, chiamati miochine in grado di svolgere un‟azione a livello autocrino, paracrino, ed endocrino contribuendo alla riparazione o rigenerazione muscolare. Molte di queste proteine vengono secrete durante l'esercizio fisico e sembrano in parte responsabili dei benefici dell‟attività fisica sulla salute. Quindi, queste evidenze sperimentali hanno dimostrato che il muscolo possiede anche un‟importante attività endocrina. Recentemente, è stato proposto che anche le vescicole extracellulari (EV) possano mediare il cross-talk intercellulare sia in condizioni normali che patologiche attraverso il trasferimento di miRNA specifici. Studi precedenti hanno riportato che mioblasti e miotubi rilasciano EV nell'ambiente extracellulare durante il processo di differenziamento miogenico. Nella prima parte di questa tesi è stato indagato se le cellule C2C12 rilasciano tipologie diverse di EV durante le prime fasi del processo di differenziamento miogenico e se queste possiedono funzioni biologiche. Nella seconda parte, sono stati studiati gli effetti dell‟esercizio fisico sul rilascio di EV da parte del muscolo. In particolare, è stato valutato se l'applicazione di impulsi elettrici (EPS) in miotubi cresciuti in vitro induce la secrezione di EV e infine se il tessuto muscolare rilascia EV nel circolo ematico in seguito ad attività fisica. I dati ottenuti dimostrano che durante le prime fasi del processo di differenziamento miogenico, i miociti rilasciano due tipi di vescicole extracellulari: le microvescicole con un diametro medio di 200 nm, contenenti materiale elettron-denso, e vescicole con caratteristiche esosomiali, caratterizzate da un diametro di circa 50-100 nm contenenti materiale elettron-trasparente. Queste due popolazioni di vescicole presentano anche un diverso contenuto di acidi nucleici, in particolare, quelle caratterizzate da una minor densità hanno elevati livelli di RNA, mentre le vescicole più pesanti mostrano livelli di DNA più abbondanti. Inoltre è stato evidenziato che il rapporto relativo tra queste sub-popolazioni di vescicole cambia nel corso del processo di differenziamento miogenico. Quando utilizzate nel trattamento di cellule target, le EV hanno evidenziato la capacità di influenzare l‟attività delle cellule bersaglio, come miociti e macrofagi, in termini di regolazione genica. Per quel che riguarda l‟effetto della contrazione muscolare sul rilascio di vescicole, è stato dimostrato che la stimolazione mediante EPS induce la secrezione di EV, principalmente esosomi, da parte dei miotubi coltivati in vitro. Inoltre, è stato ipotizzato che il muscolo possa rilasciare EV anche in vivo. I dati riportati mostrano infatti la presenza, nel plasma, di EV positive all‟alfa-sarcoglicano (SGCA) e arricchite in miR-206, caratteristiche che ne suggeriscono l‟origine muscolare. Infine, è stata trovata una correlazione positiva tra la capacità aerobica, misurata come VO2max e i livelli dei miRNA muscolo-specifici (MyomiRNAs) contenuti nelle EV, e una induzione di miR-133b e miR-181a-5p vescicolari dopo esercizio aerobico acuto. Nel loro insieme, i dati riportati in questa tesi suggeriscono che il muscolo rilascia, nell‟ambiente extracellulare, EV potenzialmente coinvolte nella riparazione, rigenerazione, e rimodellamento muscolare e nel cross-talk con altri organi. Ulteriori studi saranno necessari al fine di definire il contenuto e le funzioni delle EV muscolari, sia in condizioni fisiologiche che patologiche. Tali informazioni permetteranno di comprendere il ruolo delle EV rilasciate dal muscolo nella regolazione dell'omeostasi energetica e potrebbero portare allo sviluppo di nuovi biomarcatori.
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Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: https://hdl.handle.net/11576/2629211
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