PCD: come, quando e perché la cellula muore

Ogni singola cellula di un dato organismo possiede un programma genetico completo, derivante dalla fusione di due metà provenienti dai gameti genitoriali. Le informazioni sono scritte nel codice sotto forma di nucleotidi, unità fondamentali degli acidi nucleici. Queste sono tradotte fenotipicamente poi in proteine, e regolano tutti i processi del ciclo vitale cellulare, dalla nascita alla morte, attraverso il differenziamento e la PCD, la morte cellulare programmata.

PCD: operazione-morte

Fin dalla nascita tutte le cellule hanno insita nel codice genetico una serie di informazioni che ne regolano il destino, attraverso il differenziamento, processo di silenziamento selettivo genico che porta poi un protoplasma ad una determinata specializzazione citotipica. Per svolgere una peculiare funzione e costituire un certo tipo di tessuto, una cellula deve infatti intraprendere una serie di reazioni, indotte dalle stesse cellule adiacenti, al fine di assumere una specifica morfologia e quindi una specifica funzionalità.

Nel destino cellulare oltre alle reazioni che ne regolano la vita, è programmata anche la morte, che viene appunto detta PCD Programmed Cell Death.

La PCD è un processo fisiologico geneticamente controllato e conservato nel corso dell’evoluzione per i numerosi vantaggi che offre agli organismi. Essa infatti permette un corretto sviluppo embrionale, eliminando prontamente eventuali cellule difettose; garantisce un continuo turn over tissutale; evita sul nascere la formazione di agglomerati cellulari danneggiati.

Si considerano PCD tre forme di morte cellulare programmata:

• Apoptosi: dal greco ἀπό “da”; πτῶσις “caduta”. Il termine evoca alla mente le foglie degli alberi in autunno, e suggerisce con delicatezza quanto questo tipo di PCD sia sostenibile e poco invasivo per l’organismo. L’apoptosi si è infatti evoluta nella direzione di arrecare il  minor danno possibile al tessuto al quale appartiene la cellula morente. Può essere indotta sia da stimoli interni, relativi allo sviluppo tissutale stesso (specie in fase embrionale) che esterni. Per semplicità, possiamo schematizzarla in tre fasi consequenziali.  La prima è squisitamente di iniziazione, ed è definita committment: le cellule sono determinate alla morte. La seconda è la fase di esecuzione: la cellula mostra i cosiddetti segnali “eat-me”, alterazioni morfologiche sopratutto nucleari, per essere riconosciute dai fagociti e digerita.
• Autofagia: dal greco αὐτο “sé (stesso)”; φαγω “mangiare”. L’etimologia ci fa subito chiarezza sulla natura autocannibalistica del processo. Questa PCD II  ha il pregio di essere altamente conservativa, ed è coinvolta nel processo di turnover dei costituenti cellulari. Viene indotta per lo più da condizioni di stress e permette alla cellulare di rifornirsi di componenti altrimenti irreperibili. Comincia con la comparsa di vescicole a doppia (o addirittura a multi-) membrana, dette autofagosomi. Questi hanno il compito di inglobare le parti da fagocitare e infine di fondersi coi lisosomi, sede della definitiva degradazione.
• PCD di tipo 3 “simile a necrosi”: questo tipo di morte cellulare ha caratteristiche simili alla vera e propria necrosi, e per questa ragione si discosta dall’apoptosi e dall’autofagia.

Necrosi: in cosa differisce dalla PCD?

La Necrosi, a differenza dell’apoptosi, rappresenta un tipo di morte cellulare passiva, indotta da agenti non fisiologici e accompagnata da lisi cellulare. Di solito, quando un cellula va incontro a questo tipo di destino, perde la sensibilità ionica del sistema delle membrane cellulari: gli organelli si rigonfiano, perdendo la loro organizzazione strutturale, il citoplasma lisa dopo essersi riempito d’acqua. e nel farlo rilascia enzimi proteolitici, arrecando danno agli altri corpi cellulari adiacenti.

I fenomeni degradativi che interessano il nucleo invece sono gli ultimi a manifestarsi. Dapprima assistiamo alla picnosi (il nucleo si rimpicciolisce a seguito della condensazione della cromatina). Infine il nucleo viene espulso, oppure si dissolve nello stesso citoplasma. Questo processo è altamente infiammatorio e la risposta dell’organismo è immediata: vengono prodotte citochine da parte dei macrofagi.

Questo tipo di morte cellulare è un fenomeno acuto, assai rapido, che interessa una popolazione di cellule il più delle volte piuttosto estesa. È frequentemente innescata da un danno alla membrana plasmatica, ed in generale da stress esterni.

Lorenzo Di Meglio

 

Bibliografia

Bonfante et al. – Citologia e Istologia – Idelson-Gnocchi

 

Sitografia

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK26873/