““Ciglio primario: un nuovo modello Ciglio primario: un nuovo modello sperimentale per la comunicazione sperimentale per la comunicazione cellula-cellula e cellula-ambiente”cellula-cellula e cellula-ambiente”

M. Cammarosano , A. Caputo , G.Iuliano , C. Izzo , M. Cammarosano , A. Caputo , G.Iuliano , C. Izzo , M. Passaro , G. Pecoraro , S. TinelliM. Passaro , G. Pecoraro , S. Tinelli

Università degli studi di SalernoUniversità degli studi di Salerno Dipartimento di Medicina e ChirurgiaDipartimento di Medicina e Chirurgia

Corso di Istologia ed EmbriologiaCorso di Istologia ed Embriologia

Tensegrity Tensegrity club:club:

Quale potrebbe essere il suo ruolo nei processi di riparazione tessutaleriparazione tessutale

e di osteointegrazioneosteointegrazione ?

Il paradigma del ciglio singolociglio singolo permette di correlare l’ attività

biomeccanicabiomeccanica all’ espressione genicaespressione genica del sistema muscolo scheletrico

Ed il suo comportamento in presenza di biomaterialibiomateriali ?

COSA FACOSA FASvolge funzioni differenti nei

vari contesti tessutali

Funzioni del ciglio primarioFunzioni del ciglio primario

- Louvi A, et Al. Cilia in the CNS: the quiet organelle claims center stage- Geerts WJCet Al Cobblestone HUVECs: a human model system for studying primary ciliogenesis.

Funzioni del ciglio primarioFunzioni del ciglio primario

ENDOTELIOENDOTELIO

FluiditàFluidità

EPENDIMA

LiquorLiquor

- Louvi A, et Al. Cilia in the CNS: the quiet organelle claims center stage- Geerts WJCet Al Cobblestone HUVECs: a human model system for studying primary ciliogenesis.

Funzioni del ciglio primarioFunzioni del ciglio primario

ENDOTELIOENDOTELIO

FluiditàFluidità

STAMINALISTAMINALI

Migrazione e Migrazione e differenziamentodifferenziamento

EPENDIMA

LiquorLiquor

LEUCOCITILEUCOCITI

Risposta immuneRisposta immune

- Louvi A, et Al. Cilia in the CNS: the quiet organelle claims center stage- Geerts WJCet Al Cobblestone HUVECs: a human model system for studying primary ciliogenesis.

Funzioni del ciglio primarioFunzioni del ciglio primario

ENDOTELIOENDOTELIO

FluiditàFluidità

STAMINALISTAMINALI

Migrazione e Migrazione e differenziamentodifferenziamento

LOCOMOTORELOCOMOTORE

MASSA OSSEAMATRICE CARTILAGINEA

EPENDIMA

LiquorLiquor

LEUCOCITILEUCOCITI

Risposta immuneRisposta immune

- Louvi A, et Al. Cilia in the CNS: the quiet organelle claims center stage- Geerts WJCet Al Cobblestone HUVECs: a human model system for studying primary ciliogenesis.

Sistema CARTILAGINE-OSSO

COM’ E’ FATTOCOM’ E’ FATTOE’ formato dall’integrazione di

“nanomacchine” che interagiscono con il citoscheletro

NANOMACCHINE

CHINESINE

DINEINE

Microtubuli

MicrotubuliVescicole

CHINESINA CHINESINA

DINEINADINEINA

MTOCMTOC

FIBRE YFIBRE Y

MICROTUBULIMICROTUBULI

MICROFILAMENTIMICROFILAMENTI

ASSONEMAASSONEMA

CHINESINA CHINESINA

DINEINADINEINA

Queste “infrastrutture molecolari” costituiscono la

base strutturale del TRAFFICO VESCICOLARE

Thomas C. Sudhof: The synaptic vesicle cycle.

PMID: 15217342

Randy W. Schekman: COPII : a flexible vesicle formation system.

PMID: 23702145

James E. Rothman: Mechanisms of intracellular protein transport.

PMID: 7969419

The Nobel Prize in The Nobel Prize in Physiology and Medicine Physiology and Medicine

20132013

COME FUNZIONACOME FUNZIONAE’ un sofisticato trasduttore che converte stimoli meccanici in

“segnali” in grado di regolare l’espressione genica

IL CIGLIO è assimilabile ad una “sonda cibernetica” che analizza il flusso extracellulare

Cellula a ciglio singolo Cellula a ciglio singolo

FlussoFlusso

Movimento del ciglioMovimento del ciglio

Apertura complesso PC1-PC2Apertura complesso PC1-PC2

Afflusso Ca++Afflusso Ca++

Regolazione genica

Cellula a ciglio singolo Cellula a ciglio singolo BIOMECCANICABIOMECCANICA

Centralità della PC1Centralità della PC1

Condrociti carenti di ciglio primario non esprimono completamente la PC1.

Difetti a carico della PC1 interferiscomo profondamente con la gestione della omeostasi

calcica e con la trasduzione del segnale

Angus K. Et Al : Primary cilia mediate mechanotransduction through control of ATP-induced Ca2 signaling in compressed chondrocytes.

QUANDO SI FORMAQUANDO SI FORMADurante la fase di quiescenza cellulare

COME SI FORMACOME SI FORMASecondo una sequenza di montaggio programmata

CiliogenesiCiliogenesi

-Ishikawa H. Marshall WF. Ciliogenesis: building the cell’s antenna.

Ciliogenesi in tre fasi:

1)1) Fusione della vescicola ciliare col Fusione della vescicola ciliare col corpo basalecorpo basale

2)2) Crescita dell’ assonema Crescita dell’ assonema

3)3) Fusione del complesso con Fusione del complesso con

la la membrana plasmaticamembrana plasmatica

Crescita tramite continuo apporto di vescicole al corpo basaleCrescita tramite continuo apporto di vescicole al corpo basale

CILIOPATIECILIOPATIESuggeriscono la centralità del ciglio singolo

CILIOPATIECILIOPATIE

Apparato respiratorio

- Rinite- Sinusite- Bronchite

cronica

Tessuto muscolare

-Diskinesia-Sindrome di Kartagener

Apparato riproduttore

Immobilità spermatica

CILIOPATIE da ciglio singolo

Rene policistico Situs inversus

-Tobin JL, Beales PL . The non motile ciliopathies.-Waters AM, Beales PL. Ciliopathies: an expanding disease spectrum.

Riparazione tessutale

OsteointegrazioneRemodelling

Biomeccanica vs Espressione genica

Risposta ai biomateriali

Suggestion:Suggestion:

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Corso di Istologia ed EmbriologiaCorso di Istologia ed Embriologia

Tensegrity Tensegrity club:club:

Grazie per l’attenzione !