• Cellule mesenchimali staminali
• senescenza
• specie reattive dell'ossigeno (ROS)

Il mantenimento e la riparazione di tessuti e organi sono garantiti da cellule staminali adulte, tra cui le cellule staminali mesenchimali (MSCs), grazie al loro alto potenziale proliferativo, alla loro caratteristica multipotenza ed alla attività immunomodulatoria. Negli ultimi anni la medicina rigenerativa si è interessata allo sviluppo di terapie che coinvolgono l’uso delle MSCs, sebbene il loro utilizzo presenta alcune limitazioni quali la comparsa di segni precoci di senescenza quando le cellule sono mantenute in coltura per lunghi periodi.
Le MSCs del midollo osseo (BMSCs) sono state le prime cellule staminali mesenchimali ad essere isolate ed in determinate condizioni sperimentali sono capaci di differenziarsi in osteociti, condrociti e adipociti. Nel tempo, le MSC sono state isolate da molti altri tessuti, tra cui la gengiva (GMSCs). Le GMSCs, che possono essere isolate in maniera molto meno invasiva, hanno una spiccata capacità di riparare i danni tissutali e quindi costituiscono un pool di staminali mesenchimali molto promettenti per l’utilizzo in medicina rigenerativa; ad oggi però sono disponibili pochi dati sulla loro suscettibilità alla senescenza e sulle loro capacità di risposta a danni e a stress ossidativi
L’invecchiamento cellulare è definito come l’insieme dei meccanismi che portano all’arresto della proliferazione cellulare e conseguentemente ad una ridotta capacità rigenerativa di cellule e tessuti. L’invecchiamento è un processo innescato da vari fattori, tra i quali lo stress ossidativo indotto da specie reattive dell’ossigeno (ROS) è considerato uno dei principali. A livello molecolare infatti lo stress ossidativo causa danni al DNA, riduzione della lunghezza dei telomeri e diminuzione della proliferazione cellulare. Inoltre le cellule senescenti sono responsabili della secrezione di citochine pro-infiammatorie, chemochine, fattori di crescita e proteasi; l’insieme di questi elementi viene chiamato “fenotipo secretorio associato alla senescenza” (SASP), il quale promuove l’infiammazione cronica alla base di diverse malattie legate all’età. Di notevole importanza è anche il ruolo che i segnali di senescenza hanno a livello di due delle maggiori vie di segnalazione intracellulare, ovvero la via p53/p21 e la via p38 MAPK/p16. La proteina p21 innesca l’arresto del ciclo cellulare, indotta dalla p53, mentre l’accumulo di p16 può inibire la crescita cellulare e il ciclo cellulare. L’induzione dell’espressione di questi geni è stata associata all’aumento di fenomeni di senescenza cellulare.
In questo lavoro di tesi è stata valutata la diversa capacità di due tipi di cellule staminali mesenchimali, le cellule staminali mesenchimali gengivali (GMSCs) e le cellule staminali mesenchimali derivate dal midollo osseo (BMSCs), di andare incontro a fenomeni di senescenza in risposta a diversi agenti.
La senescenza è stata indotta in vitro mediante trattamento delle cellule staminali con acqua ossigenata, capace di aumentare i livelli intracellulari di ROS e quindi favorire il danno al DNA, e l’idrossiurea, un inibitore della ribonucleotide reduttasi, capace di diminuire la replicazione cellulare e provocare danni al DNA. Attraverso il saggio di vitalità cellulare, MTS, abbiamo dimostrato che entrambe le popolazioni cellulari rispondono in maniera paragonabile agli agenti induttori di senescenza con una leggera diminuzione della proliferazione, probabilmente legata al blocco del ciclo cellulare. Le GMSC hanno inoltre dimostrato una maggiore capacità, rispetto alle BMSC, di contrastare i danni indotti sia da H202 che da idrossiurea mostrando minori livelli intracellulari di ROS e una diminuzione dei fenomeni di senescenza, come dimostrato dalla minore marcatura delle cellule con X-galattosio (marcatore di cellule senescenti). Tali dati sono inoltre correlabili ai livelli di espressione dei geni marker di senescenza, quali p53, p21 e p16, misurati tramite PCR real-time.
Dal momento che, evidenze sperimentali dimostrano che composti ricchi di polifenoli contribuiscono a rallentare l’invecchiamento cellulare, abbiamo valutato l’effetto di due estratti di piante, il Sorbus torminalis ed Elaeagnus umbellata, nel prevenire la senescenza delle cellule MSC. I due fitocomplesssi sono risultati in grado di contrastare gli effetti dell’H202 e dell’idrossiurea sulle GMSC, suggerendo un loro potenziale utilizzo nel mantenimento delle funzionalità di tali cellule.
Nel complesso i dati ottenuti dimostrano come le GMSC siano più resistenti a fenomeni di senescenza e siano più capaci di resistere ai danni provocati da agenti ossidanti. Al fine di un possibile utilizzo in medicina rigenerativa è importante comprendere i meccanismi molecolari che sottostanno ai processi di invecchiamento cellulare, così da poter ottimizzare l’utilizzo di cellule staminali mesenchimali in terapie rigenerative.