Involvement of TGF-?1 in Multimerin-2, but not Emilin-2 regulation of blood pressure

Le Emiline costituiscono una famiglia di glicoproteine della matrice extracellulare caratterizzate dalla presenza, all’estremità amino-terminale, di un dominio ricco di cisteine, denominato EMI. Nei mammiferi la famiglia comprende 4 membri: Emilina-1, Emilina-2, Multimerina-1, Multimerina-2. Emilina-1 è il prototipo per questa famiglia ed è largamente distribuita, in associazione con le fibre elastiche, nei tessuti connettivi interstiziali. Il sito di maggior espressione di Emilina-1 è il sistema cardiovascolare, sia durante lo sviluppo embrionale, sia nell’adulto. Animali deficienti di Emilina-1 presentano una elevata pressione sanguigna associata ad un aumento delle resistenze vascolari periferiche ed una riduzione del diametro della tonaca media delle arterie. Il meccanismo che porta a questo fenotipo coinvolge un aumento di segnalazione di TGF-?1 con effetti riguardanti la crescita delle cellule muscolari lisce vascolari, l’omeostasi della matrice extracellulare e il rimodellamento vascolare. E’ stato dimostrato che Emilina-1, mediante il dominio EMI, lega il proTGF-?1 e previene la sua maturazione da parte di proprotein convertasi. Emilina-1 ha quindi un importante ruolo nella regolazione della disponibilità del TGF-? nell’ambiente extracellulare. Per comprendere la funzione di Emilina2 e Multimerina2 sono stati generati topi con un’inattivazione genica mirata di questi geni. Il sito di maggiore espressione di entrambi i geni è il sistema cardiovascolare. Durante lo sviluppo embrionale, Emilina-2 è principalmente presente nel cuore e nei vasi del sistema nervoso centrale mentre nell’adulto è stata trovata negli organi linfoidi e, in piccola quantità, nel cuore e nel rene. L’espressione di Multimerina-2 è invece ristretta agli endoteli. La distribuzione di queste proteine e la loro elevata omologia di sequenza con Emilina-1 (in particolare a livello del dominio EMI) hanno guidato l’analisi del fenotipo dei topi mutanti verso il sistema cardiovascolare. I topi deficienti di Emilina-2 e Multimerina-2 sono ipertesi. Per quanto riguarda Multimerina-2, il fenotipo ipertensivo è accompagnato da una leggera riduzione dell’area della tonaca media in sezione trasversale. Inoltre i topi deficienti di Multimerina-2 presentano un’aumentata contrattilità dei vasi di resistenza in risposta alla fenilefrina, un agonista dei recettori ?1 adrenergici. Nei topi deficienti di Emilina-2 invece questi due parametri risultano essere paragonabili ai topi di ceppo selvatico. I meccanismi molecolari attraverso i quali Emilina-2 e Multimerina-2 svolgono le loro funzioni fisiologiche nei vasi sanguigni sono stati studiati attraverso studi in vivo e studi biochimici in vitro. Questi ultimi hanno dimostrato che Emilina-2 e Multimerina-2 possono ridurre la segnalazione di TGF-?1 attraverso l’inibizione della trasformazione del proTGF-?1 nel complesso LAP/TGF-?. Questa attività, mediata dal dominio EMI, si sviluppa attraverso la formazione di un’associazione sovramolecolare con il proTGF-? (o il complesso LAP/TGF-?). L’importanza del TGF-?1 nella patogenesi del fenotipo cardiovascolare è stata testata attraverso esperimenti in vivo. Il dosaggio genico di TGF-?1 è stato geneticamente ridotto nei topi deficienti di Emilina-2 e Multimerin-2. Il fenotipo ipertensivo è stato perso dai topi con inattivazione del gene Multimerina2 mentre la pressione sanguigna rimane elevata nei topi in cui il gene Emilina2 è stato inattivato. Durante lo sviluppo embrionale, le diverse isoforme di TGF-? (TGF-?1, -?2 e -?3) sono espresse nel sistema cardiovascolare. Mediante saggi in vitro è stato dimostrato che Emilina-2 ha un effetto inibitorio anche sulla segnalazione di TGF-?2 e TGF-?3. Tuttavia, l’inattivazione di un allele di TGF-?2 in topi deficienti di Emilina-2 non porta alla perdita del fenotipo, indicando che una deregolazione della segnalazione di TGF-?2 non è coinvolta nella patogenesi di questo fenotipo. In conclusione, l’osservazione che Multimerina-2 prodotta dalle cellule endoteliali è in grado di regolare la contrazione delle arterie (dovuta alle cellule muscolari lisce vasali) in risposta alla stimolazione adrenergica e che il fenotipo ipertensivo è causato da un aumento della segnalazione di TGF-?1, porta ad ipotizzare che le cellule endoteliali, attraverso l’espressione di TGF-?1, possono regolare la contrattilità delle cellule muscolari lisce vasali. Multimerina-2, localizzata tra le cellule endoteliali e le cellule muscolari lisce, riduce la quantità di TGF-?1 disponibile per le cellule muscolari lisce. In conseguenza la mancanza di Multimerina-2 porta ad un aumento della segnalazione di TGF-?1 alle cellule muscolari lisce che diventano più sensibili alla stimolazione simpatica. Un aumento della contrattilità delle cellule muscolari lisce nei piccoli vasi di resistenza genera un aumento delle resistenze periferiche che portano quindi all’ipertensione. L’effetto citostatico del TGF-?1 sulle cellule muscolari lisce e la conseguente riduzione del calibro vasale contribuiscono alla generazione del fenotipo ipertensivo. Il meccanismo di regolazione della pressione sanguigna da parte di Emilina-2 rimane inspiegato. I dati in vitro lasciano supporre un ruolo del TGF-?3 nella regolazione della pressione sanguigna che deve però essere verificato in vivo. In futuro, inoltre, dovrà essere considerato anche il coinvolgimento di altri membri della famiglia dei TGF-?.