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Il viaggio in moto dei globuli bianchi: qual è il segreto del loro "rotolamento" nei vasi sanguigni?
In immunologia, l'estravasazione dei leucociti, o cascata di adesione leucocitaria, è il processo mediante il quale i globuli bianchi (leucociti) si spostano dalla circolazione ai siti di danno tissutale o di infezione. Questo processo è una componente importante della risposta immunitaria innata e comporta principalmente il reclutamento aspecifico dei leucociti. Anche i monociti utilizzano questo processo per trasformarsi in macrofagi in assenza di infezioni o danni ai tessuti.
Panoramica del processo
L'infiltrazione dei leucociti avviene principalmente nelle vene post-capillari, dove la forza di taglio dinamica del flusso sanguigno è ridotta, favorendo l'infiltrazione dei leucociti. L'intero processo può essere suddiviso in diversi passaggi:
- Attrazione chimica
- Scorri l'allegato
- strettamente attaccato
- Migrazione transendoteliale
Quando uno qualsiasi di questi passaggi viene inibito, il reclutamento dei globuli bianchi si arresta. I globuli bianchi svolgono le loro funzioni principalmente nei tessuti, tra cui la fagocitosi di particelle estranee, la produzione di anticorpi, la secrezione di fattori scatenanti della risposta infiammatoria (come istamina ed eparina) e la loro neutralizzazione. Nel complesso, i globuli bianchi svolgono un ruolo importante nella protezione dell'organismo dalle malattie.
Attrazione chimica
Una volta riconosciuti e attivati dai patogeni, i macrofagi nei tessuti danneggiati rilasciano citochine come IL-1, TNFα e chemiochine. Questi fattori inducono le cellule endoteliali adiacenti al sito dell'infezione a esprimere molecole di adesione cellulare (come le selectine) e a spostare i leucociti circolanti verso il sito della lesione o dell'infezione.
Scorri allegato
I leucociti si attaccano al rivestimento dei vasi sanguigni come uncini appiccicosi e vi si legano molecole di selectina, il che fa sì che i leucociti rallentino e inizino a rotolare lungo la superficie endoteliale.
Durante questo processo di laminazione, si formano e si interrompono connessioni transitorie tra i leucociti e le selectine endoteliali e i loro ligandi. Tali interazioni possono essere modulate dal modello di glicosilazione del PSGL-1, in modo che alcune varianti di zucchero abbiano affinità diverse, consentendo ai leucociti di migrare verso siti corporei specifici, come la pelle.
strettamente attaccato
Allo stesso tempo, le chemiochine rilasciate dai macrofagi attivano questi globuli bianchi in movimento, facendo sì che le molecole di integrina sulla loro superficie passino da uno stato di bassa affinità a uno stato di alta affinità. Queste integrine si legano saldamente e con elevata affinità ai ligandi espressi specificamente sulle cellule endoteliali, fissando così la posizione approssimativa dei leucociti sulle cellule endoteliali.
Migrazione transendoteliale
Durante la penetrazione, il citoscheletro dei leucociti si riorganizza, consentendo ai leucociti di dispiegarsi sulle cellule endoteliali e formare pseudopodi, passando attraverso gli spazi intercellulari dell'endotelio. Questo processo è chiamato diapedesi. Una volta attraversato l'endotelio, i leucociti devono penetrare anche la membrana basale.
L'intero processo di fuoriuscita vascolare è chiamato essudazione: i globuli bianchi migrano lungo il gradiente chemiotattico chimico nel fluido interstiziale verso il sito della lesione o dell'infezione.
Biologia molecolare
Il processo di diapedesi dei leucociti può essere riassunto in diverse fasi: avvicinamento, cattura, rotolamento, attivazione, legame, rafforzamento ed estensione del legame, strisciamento all'interno dei vasi sanguigni e migrazione o trasmigrazione transcellulare. L'espressione delle selectine è strettamente correlata all'attività delle molecole di adesione cellulare.
Selectine e integrine
Le selectine vengono espresse dopo l'attivazione delle cellule endoteliali vascolari, tra cui principalmente la P-selectina e la E-selectina, che si legano alle catene glicoproteiche dei globuli bianchi. Le integrine sono espresse principalmente sui globuli bianchi, dove si legano alle molecole di adesione delle cellule endoteliali e ne bloccano temporaneamente il movimento.
Citochine
Il processo essudativo è regolato dalla risposta infiammatoria di fondo delle citochine, che inducono vasodilatazione e riducono la carica della superficie dei vasi, facilitando il legame intermolecolare con i leucociti.
Progressi recenti
Negli ultimi decenni, l'avvento dei dispositivi microfluidici ha fornito strumenti migliori per studiare le interazioni leucociti-endoteliali. Queste nuove piattaforme possono simulare ambienti fisiologici più realistici, facilitando un'ulteriore esplorazione del comportamento dei globuli bianchi.
Gli studi hanno dimostrato che i globuli bianchi mostrano un comportamento peculiare in condizioni di elevato taglio, un fenomeno noto come "ipotesi del legame di cattura". Ciò significa che in determinate condizioni, elevate forze di taglio possono aumentare la forza di legame tra leucociti e cellule endoteliali.
ConclusioneSebbene il movimento e l'infiltrazione dei globuli bianchi nel corpo sembrino normali, dietro di essi si celano innumerevoli e complessi processi e meccanismi biochimici. Queste sensibili risposte all'ambiente non solo proteggono il nostro corpo, ma svelano anche i misteri di come funziona la vita. Tutto questo può essere ulteriormente ottimizzato per consentirci di compiere maggiori progressi nella tecnologia medica in futuro?
