EFFETTI CELLULA-SPECIFICI E COMPENSAZIONE FUNZIONALE DI EMILINA-1 E MULTIMERINA-2 NEL SISTEMA CARDIOVASCOLARE

La famiglia delle Emiline/Multimerine è costituita da glicoproteine della matrice extracellulare caratterizzate da una comune organizzazione strutturale multimodulare con la presenza di un dominio detto EMI, che ha la proprietà di inibire l’attività del fattore di crescita TGF-β. Nei mammiferi essa comprende 4 membri, tra cui Emilina-1 e Multimerina-2, che, oltre all’organizzazione strutturale, condividono l’espressione nel sistema cardiovascolare, benché parzialmente sovrapponibile. Topi Emilin1-/- e Mmrn2-/- manifestano la presenza di un fenotipo cardiovascolare, caratterizzato da ipertensione arteriosa sistemica associata ad aumento delle resistenze vascolari periferiche e da riduzione del lume delle arterie. In entrambi i casi, il fenotipo è legato al ruolo delle due proteine come inibitori del TGF-β1. Inoltre, in topi Emilin1-/- i vasi mostrano alterazioni ultrastrutturali, rappresentate da frequenti zone di distacco delle cellule endoteliali dalla lamina elastica interna e da un notevole aumento di cellule muscolari lisce dalla morfologia alterata (cellule poco aderenti alle lamine elastiche con organelli membranosi espansi e talora condensazioni nucleari). Nonostante queste proteine presentino omologie nell’organizzazione strutturale, parziali sovrapposizioni della distribuzione nel sistema cardiovascolare e una identica attività biochimica in vitro nella regolazione del TGF-β1, lo sviluppo di fenotipi simili in seguito ad inattivazione genica indica l’esistenza di sostanziali differenze tra le due molecole per cui una non è in grado di rimpiazzare la mancanza dell’altra. Le cause della mancata fisiologica compensazione funzionale possono essere molteplici. Una consiste nella differenza di distribuzione di Emilina-1 e Multimerina-2 nei vasi, nei quali Multimerina-2 è espressa solo dall’endotelio, mentre Emilina-1 è prodotta dalle cellule endoteliali, dalle cellule muscolari lisce della media e dai fibroblasti dell’avventizia. Per comprendere quale contributo danno cellule endoteliali e cellule muscolari lisce vascolari nell’insorgenza del fenotipo cardiovascolare dei topi mutanti per Emilina-1 è stato studiato il recupero del fenotipo dei topi Emilin1-/- grazie all’espressione di costrutti transgenici in cui la trascrizione del cDNA di Emilina-1 è guidata da promotori specifici per cellule endoteliali o per cellule muscolari lisce. I risultati mostrano che l’espressione di Emilina-1 nelle cellule muscolari lisce è in grado di correggere l’ipertensione, il rimodellamento ipotrofico e le alterazioni ultrastrutturali della tonaca media, mentre non ha effetto sulle alterazioni ultrastrutturali delle cellule endoteliali. Al contrario, l’espressione della proteina nell’endotelio ripristina la normale adesione delle cellule endoteliali alla lamina elastica interna, ma lascia inalterata l’ipertensione e i danni della tonaca media dei vasi arteriosi. Questi risultati suggeriscono che un corretto controllo della pressione sanguigna e della struttura della media richiedono l’espressione di Emilina-1 da parte delle cellule muscolari lisce, mentre la produzione della proteina da parte delle cellule endoteliali ha una funzione al momento sconosciuta. Le indagini rivolte alla comprensione dell’assenza di fisiologica compensazione funzionale tra Emilina-1 e Multimerina-1 riguardano le cellule endoteliali, unico tipo di cellule da cui sono prodotte entrambe le proteine. In questo distretto, nè la sintesi fisiologica di Emilina-1 né la sua sovraespressione sono sufficienti per sostiture le funzioni di Multimerina-2 quando assente. Infatti, in esperimenti finalizzati allo studio del recupero del fenotipo dei topi Mmrn2-/- mediante espressione di un transgene che sovraesprime il cDNA di Emilina-1, non abbiamo osservato ripristino dei normali valori di pressione arteriosa, concludendo che la mancanza di compensazione non è dovuta ad insufficiente produzione di Emilina-1 dall’endotelio. Questi risultati portano a ipotizzare l’esistenza di differenze funzionali tra Emilina-1 e Multimerina-2 legate a regioni strutturali diverse dal dominio EMI, che per le due proteine ha in vitro la stessa funzione. È possibile che differenze di sequenza e/o struttura ne regolino diversamente i processi di biosintesi o le proprietà di interazione con altre molecole o i processi di aggregazione sovramolecolare rendendo Emilina-1 e Multimerina-2 geneticamente non ridondanti.