Potenziale effetto fotoprotettivo di alcuni polifenoli su cellule endoteliali umane

Introduzione 
 
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Non esiste una linea di demarcazione netta fra i due strati: le fibre collagene dello strato reticolare 
si estendono anche nel sottostante strato sottocutaneo [2].  
1.1.2 Il microcircolo dermico 
 
Figura 1.2 Rappresentazione del microcircolo dermico [3]. 
La maggior parte del microcircolo cutaneo è contenuto nel derma papillare (figura 1.2), 1-1,5 mm 
al di sotto della superficie dell’epidermide. Le arteriole e le venule del microcircolo formano due 
importanti plessi orizzontali nel derma: il plesso superficiale nel derma papillare (o plesso 
papillare), da cui si innalzano i capillari nutritivi delle papille dermiche, e un plesso profondo 
all’interfaccia fra derma e strato sottocutaneo.  
Quest’ultimo plesso, formato da vasi che provengono dal sottostante tessuto muscolare e adiposo, 
dà origine ad arteriole e venule parallele che si collegano direttamente con il plesso superficiale e 
formano delle collaterali che irrorano i bulbi piliferi e le ghiandole sudoripare. Il flusso sanguigno 
cutaneo ha una portata superiore a quella necessaria per il nutrimento dell’epidermide. L’eccesso 
è correlato alla dissipazione del calore, per la regolazione della temperatura corporea [4]. Quando 
la temperatura corporea aumenta, aumenta anche la circolazione a livello cutaneo 
(vasodilatazione), e ciò permette la dispersione del calore in eccesso; quando invece la temperatura 
diminuisce, la circolazione cutanea si riduce (mediante vasocostrizione) permettendo la 
conservazione del calore [2]. Il microcircolo, inoltre, è largamente coinvolto nel processo di 
cicatrizzazione cutanea e nei normali processi vitali dell’apparato tegumentario.
Introduzione 
 
4 
 
Nelle diverse zone corporee la microcircolazione cutanea presenta eterogeneità: in particolare le 
anse capillari verticali predominano nelle mani, mentre la vascolarizzazione parallela è prevalente 
nella fronte e nelle rughe. 
Il microcircolo dermico, per mantenere l’omeostasi deve fare in modo che il tasso di crescita dei 
nuovi vasi controbilanci la perdita di quelli vecchi, e ciò avviene mediante apoptosi e processi di 
riorganizzazione vascolare. Un ruolo chiave viene quindi svolto dalle cellule endoteliali, che vanno 
incontro a proliferazione, quiescenza, apoptosi e senescenza (figura 1.3). In particolare, nell’adulto 
l’endotelio è in condizioni di quiescenza e le cellule endoteliali si replicano molto lentamente, se 
non attivate da citochine infiammatorie, stress ossidativo o altri insulti patologici. L’attivazione 
delle cellule endoteliali comporta la liberazione di fattori vasoprotettivi (NO, Angiopoietina-2, 
VEGF etc.) che bloccano l’induzione di molecole favorenti la morte cellulare [5]. 
  
Lo strato sottocutaneo 
Le fibre del tessuto connettivo del derma si intrecciano con quelle del sottostante strato 
sottocutaneo, o ipoderma; pertanto anche questi due strati non sono nettamente separati. Lo strato 
sottocutaneo, pur non facendo parte dell’apparato tegumentario, ha un ruolo fondamentale nella 
stabilizzazione della posizione della cute rispetto ai tessuti sottostanti, come i muscoli scheletrici 
o altri organi, permettendone movimenti indipendenti.  
Lo strato sottocutaneo è costituito da tessuto connettivo lasso contenente abbondanti cellule 
adipose che fungono da isolante termico e riserva energetica [2]. 
Figura 1.3  
Schematizzazione dei 
processi coinvolti nel 
mantenimento 
dell’omeostasi nelle 
cellule endoteliali [5].
Introduzione 
 
5 
 
1.2 Le cellule endoteliali 
L’endotelio delimita l’intero sistema vascolare ed è composto da un monostrato di cellule 
endoteliali. In un adulto, l’endotelio consiste di circa 10
13
 cellule, che formano un “organo” di 
quasi 1 kg. L’endotelio vascolare ha molte proprietà sintetiche e metaboliche, che includono la 
regolazione della trombosi e trombolisi, adesione delle piastrine, modulazione del tono vascolare 
e flusso sanguigno e la regolazione delle risposte immunitaria e infiammatoria controllando le 
interazioni dei leucociti con la parete vasale.  
Alterazioni della struttura e funzione dell’endotelio possono anche portare all’insorgenza di stati 
patologici. Aterosclerosi, disfunzioni emostatiche e una risposta immunitaria ed infiammatoria 
alterata sono esempi di situazioni in cui la cellula endoteliale ha un ruolo critico.  
 
La struttura delle cellule endoteliali e la loro integrità funzionale sono importanti nel 
mantenimento della parete del vaso e della funzione circolatoria. L’endotelio è una barriera semi-
permeabile.  
Le cellule endoteliali hanno un’azione sia paracrina che endocrina, influenzando sia le sottostanti 
cellule muscolari lisce che le cellule circolanti e le piastrine.  
In condizioni basali le cellule endoteliali sono intimamente coinvolte nel mantenimento 
dell’interfaccia non-trombogenica fra vaso e sangue. Producono e rilasciano una serie di sostanze 
Figura 1.4 Prodotti di secrezione della cellula endoteliale [6].
Introduzione 
 
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vasoattive, come la prostaciclina e l’ossido nitrico, i quali inibiscono l’aggregazione piastrinica e 
causano vasodilatazione (figura 1.4). 
Le cellule endoteliali possono anche essere attivate da vari stimoli, come la trombina o l’istamina. 
Questa attivazione comporta un cambiamento nel profilo sintetico dalle condizioni basali a uno 
stato attivato che è pro-trombotico, pro-proliferativo e vasocostrittore. Le cellule endoteliali 
attivate sintetizzano il fattore attivante piastrinico (PAF), che insieme alla P-selectina favorisce 
l’adesione delle piastrine e dei neutrofili all’endotelio.  
Le cellule endoteliali hanno un ruolo chiave nelle reazioni immunitarie e infiammatorie regolando 
i movimenti dei leucociti nei tessuti. Essi possono interagire con le cellule endoteliali in condizioni 
normali tramite il recettore per la L-selectina. I leucociti attivati esprimono integrine che 
interagiscono con le molecole di adesione endoteliali, molecole di adesione cellulare 
intramolecolare 1 e 2 (ICAM-1 e ICAM-2) e molecole di adesione cellulare vascolare (VCAM). 
ICAM-2 è espressa in modo costitutivo nelle cellule a riposo, mentre l’espressione di ICAM-1 e 
VCAM aumenta rispetto alla minima espressione basale grazie ad alcune citochine pro-
infiammatorie e all’attivazione da lipopolisaccaride.  
Le cellule endoteliali attivate sintetizzano anche interleuchina-8 (IL-8), che stimola i neutrofili alla 
chemotassi e degranulazione, ne diminuisce l’adesione e ne promuove l’extravasazione. 
Queste cellule hanno un ruolo importante anche nell’angiogenesi e vasculogenesi. La 
vasculogenesi avviene esclusivamente nell’embrione quando gli angioblasti differenziano nelle 
isole sanguigne e in seguito si fondono per formare una primitiva rete di capillari. Per questo 
processo sono importanti il fattore di crescita vascolare endoteliale (VEGF) e il suo recettore 
(VEGFR2). 
L’angiogenesi è invece la formazione di nuovi vasi sanguigni a partire dall’endotelio preesistente. 
Questo processo è influenzato non solo da VEGF ma anche dalle Angiopoietine [6]. 
1.3 Migrazione e invasione cellulare 
1.3.1 La matrice extracellulare 
Il materiale presente nello spazio all’esterno della membrana plasmatica ha un ruolo molto 
importante nella vita di una cellula. Le interazioni con l’ambiente extracellulare infatti regolano 
numerose attività, quali la migrazione, la crescita e il differenziamento cellulare e determinano 
l’organizzazione tridimensionale di tessuti e organi durante lo sviluppo embrionale.  
I tessuti connettivi, come il derma, consistono in gran parte di matrice extracellulare, che contiene
Introduzione 
 
7 
 
molti tipi di fibre che interagiscono fra loro in modi specifici. Gli elementi della matrice 
interagiscono con proteine di membrana, che trasmettono i segnali esterni all’ambiente 
intracellulare. Queste proteine sono glicosilate, e nel loro insieme questi zuccheri formano il 
glicocalice, più abbondante in alcuni tipi di cellule. Esso media le interazioni cellula-cellula e 
cellula-substrato.  
 
Figura 1.5 Organizzazione macromolecolare della matrice extracellulare [7]. 
La matrice extracellulare (ECM), è una fitta rete organizzata di materiale extracellulare presente 
nelle immediate vicinanze della membrana plasmatica. La matrice ha un ruolo regolatorio chiave 
nel determinare la forma e attività delle cellule del tessuto. La maggior parte delle proteine dello 
spazio extracellulare sono molecole fibrose. Esse si assemblano in una rete tridimensionale 
interconnessa (figura 1.5); alterazioni nella sequenza amminoacidica delle proteine extracellulari 
possono portare a gravi malattie [7]. 
La struttura-base della matrice è definita da un’impalcatura di collagene. Glicoproteine adesive, 
che includono laminina, tenascina e proteoglicani aderiscono al collagene e interagiscono con le 
cellule. Le interazioni avvengono tramite recettori per la matrice, dei quali la classe più importante 
è costituita dalle integrine. La matrice extracellulare non è statica, ma viene costantemente 
rimodellata, e questo implica una costante digestione da parte di proteasi, principalmente la 
famiglia delle metalloproteasi di matrice (MMPs) [8].
Introduzione 
 
8 
 
Collagene 
Il collagene è una glicoproteina fibrosa ubiquitaria 
caratterizzata da un’elevata resistenza alla trazione. È la 
proteina più abbondante del corpo umano e viene prodotto 
principalmente dai fibroblasti, ma anche dalle cellule 
muscolari lisce ed epiteliali. Esistono più di 27 tipi di collagene 
geneticamente distinti, ognuno dei quali ha una specifica 
collocazione nel corpo. Una stessa fibra può contenere diversi tipi di collagene.   
Tutte le fibre di collagene sono trimeri di catene α avvolte in una tripla elica. Il collagene contiene 
molti residui di prolina, spesso idrossilati, così come i residui di lisina. I collageni I, II, III, V e XI 
sono chiamati collageni fibrillari, perché si assemblano in fibrille a tripla elica di circa 300 nm di 
lunghezza e 1,5 nm di diametro, che a loro volta si assemblano in fibre più spesse (figura 1.6). Le 
fibrille sono rinforzate da legami crociati fra residui di lisina e idrossilisina di molecole adiacenti. 
Questo assemblaggio è un processo extracellulare e l’intelaiatura di collagene della ECM 
conferisce importanti proprietà meccaniche. Il collagene fibrillare infatti si trova in tendini, ossa, 
cartilagine e pelle, tessuti che devono avere un’elevata resistenza meccanica [7] [8]. 
Proteoglicani  
Esistono diverse famiglie di proteoglicani, 
tutti composti da un nucleo proteico al quale 
sono legate covalentemente catene di 
glicosaminoglicani (GAG), polisaccaridi 
costituiti da un disaccaride ripetuto. I GAG 
sono altamente acidi per la presenza di gruppi 
solfato e carbossilici legati agli anelli degli 
zuccheri. I proteoglicani della matrice si 
assemblano in complessi mediante il legame 
dei loro nuclei proteici con una molecola di 
acido ialuronico, un tipo di GAG non 
solforato (figura 1.7). A causa dei gruppi 
Figura 1.7 Struttura del proteoglicano [9].        solfato carichi negativamente, i proteoglicani 
legano un enorme numero di cationi, che a loro volta attirano molte molecole d’acqua. Come 
risultato, i proteoglicani formano un gel poroso ed idratato che riempie gli spazi intracellulari e 
Figura 1.6 Struttura del collagene [7].
Introduzione 
 
9 
 
resiste alle forze di compressione. Insieme al collagene quindi i proteoglicani forniscono 
resistenza alle forze di deformazione.   
Una prima famiglia è costituita dai lecticani, in cui la proteina core ha un dominio globulare N-
terminale che interagisce con l’acido ialuronico, e un dominio C-terminale selectina-simile. Le 
catene laterali consistono principalmente di condroitin-solfato e cheratan-solfato. Membri di 
questa famiglia sono: aggrecano, versicano, neurocano e brevicano.  
La seconda famiglia è caratterizzata da un core proteico con molti segmenti ricchi di leucina. Esso 
ha una struttura a ferro di cavallo che favorisce le interazioni fra proteine. Le catene laterali sono 
condroitin/dermatan-solfato o cheratan-solfato. Membri di questa famiglia sono: decorina, 
biglicano, fibromodulina. Sono coinvolti nella modulazione e differenziamento delle cellule 
epiteliali ed endoteliali. Una famiglia importante è quella dei proteoglicani con eparan-solfato, 
parte dei quali sono proteoglicani di matrice, mentre altri sono associati alla membrana [7] [8]. 
Fibronectina 
La fibronectina consiste di una serie lineare di circa 30 domini distinti, ripiegati in modo 
indipendente, che si combinano a formare 5 o 6 unità funzionali. Ciascuna delle due catene 
polipeptidiche che formano una molecola di fibronectina contiene siti di legame per altri 
componenti della ECM e siti di legame per recettori della superficie cellulare, che mantengono la 
ECM stabilmente collegata alla cellula. Le cellule migranti sono guidate da proteine come la 
fibronectina, situate lungo i percorsi molecolari sui quali le cellule si muovono.  
Laminina 
Le laminine sono una famiglia di glicoproteine extracellulari composte da tre differenti catene 
polipeptidiche (α, β e γ) legate da ponti disolfuro ed organizzate in una molecola a forma di croce 
con tre bracci corti e un braccio lungo. Ne esistono almeno 12 isoforme, che sono sintetizzate da 
diversi tipi cellulari: cellule epiteliali, muscolari lisce e cardiache, nervose, endoteliali e cellule del 
midollo. Oltre a legare strettamente i recettori cellulari, possono legare anche altre molecole di 
laminina, proteoglicani e altri componenti della matrice. Sono le principali componenti delle 
membrane basali. Anch’esse possono influenzare fortemente la migrazione, la crescita e il 
differenziamento cellulare, principalmente attraverso le integrine, a cui si legano mediante la 
catena α. Il ruolo principale della laminina sembra essere mediare l’interazione fra cellule ed ECM. 
In particolare la laminina 5 sembra essere coinvolta nell’adesione cellulare e nella migrazione; 
questa funzione dipende dal processamento delle laminine da parte della plasmina o da 
metalloproteasi di matrice (soprattutto MT1-MMP e MMP-2). Le laminine 5 e 10 sono presenti