Il Ruolo del Podocita nella Glomerulosclerosi: la parola all’esperto

Rastaldi Maria Pia – Relazione annuale delle attività del Laboratorio di Ricerca Nefrologica, Fondazione IRCCS Ca’ Granda Ospedale Maggiore Policlinico & Fondazione D’Amico per la Ricerca sulle Malattie Renali

La Glomerulosclerosi Focale e Segmentaria Idiopatica è una malattia rara molto grave, nella quale vengono perse importanti quantità di proteine nelle urine, con conseguenti alterazioni del metabolismo lipidico e alterazioni del sistema della coagulazione che, se non propriamente corrette, possono mettere in pericolo la vita del paziente. Nonostante l’emergenza clinica, le cause di questa malattia e i processi patogenetici che comportano il grave danno di filtrazione del glomerulo renale sono ancora per lo più sconosciuti. Ne consegue che le armi terapeutiche utilizzate risultano spesso inefficaci, e la metà circa dei pazienti affetti progredisce verso l’insufficienza renale terminale, per cui si rendono necessarie terapie sostitutive quali la dialisi e il trapianto renale, quest’ultimo purtroppo gravato dalla frequente recidiva di malattia……..Grazie alle ricerche effettuate nell’ultimo decennio, si è compreso che dal 15% dei casi (negli adulti) al 30% dei casi (nei bambini, escludendo le forme congenite), la glomerulosclerosi focale ha un’origine genetica, dovuta alla mutazione di proteine cruciali per il funzionamento dei podociti, le cellule che rivestono il capillare glomerulare. Queste scoperte hanno posto i podociti al centro dell’attenzione dei ricercatori, dato che sono le cellule primariamente responsabili nel mantenimento della barriera di filtrazione glomerulare e costituiscono il bersaglio principale del danno glomerulare.

Per capire bene come i podociti si ammalano, e trovare strategie terapeutiche davvero efficaci, è indispensabile innanzitutto capire come queste cellule funzionano normalmente, e soprattutto come comunicano tra loro e con le altre cellule del glomerulo. Infatti, tutto il sangue dell’organismo passa attraverso i glomeruli del rene ogni cinque minuti, facendo sì che le cellule che costituiscono il filtro glomerulare, cioè i podociti e le cellule endoteliali, debbano rapidamente decifrare una grande quantità di stimoli, riconoscendo quelli fisiologici e cercando di reagire a quelli patologici.

Il nostro gruppo di ricerca ha scoperto che, per comunicare in modo chiaro e rapido, i podociti, che sono cellule estremamente ramificate, utilizzano dei sistemi di comunicazione molto simili a quelli utilizzati dai neuroni.

In particolare, abbiamo osservato che nelle ramificazioni podocitarie sono presenti vescicole che contengono neurotrasmettitori, come glutamato e GABA, e che sulla superficie dei podociti, così come delle cellule endoteliali del glomerulo, sono presenti gli appropriati recettori per queste molecole (Rastaldi MP, Armelloni S, Berra S, Min L, Pesaresi M, Poczewski H, Langer B, Kerjaschki D, Henger A, Blattner SM, Kretzler M, Wanke R, D’Amico G. Glomerular podocytes possess the synaptic molecule Rab3A and its specific effector rabphilin−3A. Am J Pathol 2003, 163: 889−899. Rastaldi MP, Armelloni S, Berra S, Calvaresi N, Corbelli A, Giardino LA, Li M, Wang GQ, Fornasieri A, Villa A, Heikkila E, Soliymani R, Boucherot A, Cohen CD, Kretzler M, Nitsche A, Ripamonti M, Malgaroli A, Pesaresi M, Forloni GL, Schlondorff D, Holthofer H, D’Amico G. Glomerular podocytes contain neuron-like functional synaptic vesicles. FASEB J. 2006 May;20(7):976-8.).

Abbiamo successivamente dimostrato che questi sistemi di comunicazione sono indispensabili per il corretto funzionamento della barriera di filtrazione. Alterazioni della secrezione dei neurotrasmettitori, così come alterazioni del sistema recettoriale, comportano inevitabilmente alterazioni strutturali del podocita e la comparsa di proteinuria nei modelli sperimentali (Giardino L, Armelloni S, Corbelli A, Mattinzoli D, Zennaro C, Guerrot D, Tourrel F, Ikehata M, Li M, Berra S, Carraro M, Messa P, Rastaldi MP. Podocyte glutamatergic signaling contributes to the function of the glomerular filtration barrier. J Am Soc Nephrol. 2009 Sep;20(9):1929-40. Puliti A, Rossi PI, Caridi G, Corbelli A, Ikehata M, Armelloni S, Li M, Zennaro C, Conti V, Vaccari CM, Cassanello M, Calevo MG, Emionite L, Ravazzolo R, Rastaldi MP. Albuminuria and glomerular damage in mice lacking the metabotropic glutamate receptor 1. Am J Pathol. 2011 Mar;178(3):1257-69.).

Grazie ai contributi della Fondazione La Nuova Speranza e dell’Associazione per il Bambino Nefropatico, è stato possibile capire che il danno strutturale del podocita conseguente ad alterazioni della comunicazione glutamatergica deriva dalla connessione funzionale tra recettori dei neurotrasmettitori e nefrina, la proteina podocitaria più importante per la funzione di filtrazione (Li M, Armelloni S, Ikehata M, Corbelli A, Pesaresi M, Calvaresi N, Giardino L, Mattinzoli D, Nisticò F, Andreoni S, Puliti A, Ravazzolo R, Forloni G, Messa P, Rastaldi MP. Nephrin expression in adult rodent central nervous system and its interaction with glutamate receptors. J Pathol. 2011 Sep;225(1):118-28. Li M, Armelloni S, Giardino L, Corbelli A, Mattinzoli D, Mondini A, Ikehata M, Messa P, Rastaldi MP. Synaptic-like signals at the filtration barrier: the role of nephrin. G Ital Nefrol. 2011 Sep;28(5):462-464.).

Allo scopo di migliorare ulteriormente le conoscenze in questo ambito, l’ultimo anno ci ha visti impegnati nell’applicazione di metodiche di neurofisiologia, come calcium imaging e patch clamping, su colture di podociti primari, in collaborazione con l’Università di Cardiff.

Da questi esperimenti è risultato che i podociti sono in grado di rispondere a stimoli “neurologici” mediante ingresso di calcio, proprio come fanno i neuroni. Inoltre, grazie a questi esperimenti, abbiamo individuato per la prima volta a livello dei podociti la presenza e la funzionalità di canali del calcio voltaggio-dipendenti identici a quelli neuronali.

La recente acquisizione, grazie al contributo congiunto della Fondazione Banca del Monte di Lombardia e della Fondazione La Nuova Speranza, di un’apparecchiatura in grado di rilevare precisamente i segnali provenienti non più da una singola cellula, come avviene con le metodiche tradizionali, ma da reti di cellule, ci permetterà di definire con più precisione questi eventi di comunicazione e di comprenderne meglio le alterazioni.

Inoltre, l’utilizzo di un sistema di co-coltura messo a punto nel nostro laboratorio, che replica in vitro l’organizzazione spaziale del filtro glomerulare, ci sta aiutando a studiare in vitro non solo gli eventi di comunicazione tra podociti, ma anche quelli tra podociti e cellule endoteliali.

In stretta collaborazione con l’Università di Trieste, nell’ambito della Rete Italiana per la Lotta alla Glomerulosclerosi Focale, stiamo verificando i nostri dati sperimentali ed alcune opzioni terapeutiche innovative nel modello di Zebrafish.

La presenza della Rete Italiana per la Lotta alla Glomerulosclerosi Focale, e in particolare il confronto con i clinici impegnati quotidianamente nella diagnosi e nella cura di questa malattia, si sta dimostrando cruciale per migliorare la conoscenza di questa grave malattia ed individuare bersagli terapeutici specifici.

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