La cellula è rivestita dalla membrana plasmatica, una struttura dinamica che la lo scopo di regolare l’ingresso e la fuoriuscita di molecole. Alcune molecole entrano facilmente nella cellula mentre altre hanno bisogno dell’aiuto di pompe o canali proteici. Le molecole di grandi dimensioni possono essere trasportate nella cellula attraverso un meccanismo che prende il nome di endocitosi, ossia un processo di internalizzazione di materiale presente nell’ambiente extracellulare mediante l’invaginazione della membrana plasmatica e la conseguente formazione di vescicole. L’endocitosi ha il compito di interiorizzare le sostanze nutritive utili alla cellula ed eliminare le sostanze pericolose come virus e batteri.
Sistema di trasporto vescicolare
Prima di addentrarci nella descrizione delle varie modalità di endocitosi, vediamo come funziona il sistema vescicolare. Come detto in precedenza, l’invaginazione della membrana plasmatica determina la formazione di vescicole, le quali si originano da un compartimento della cellula e si fondono con un altro, trasportando cosi materiale vario tipo. Nella cellula si genera un vero e proprio sistema di trasporto vescicolare che connette tutti i compartimenti della via endocitica e secretoria. La vescicola generata a livello della membrana plasmatica trasporta il suo contenuto verso gli endosomi precoci, ossia altre vescicole che si trovano alla periferia della cellula e hanno il compito di accumulare materiale.
Gli endosomi precoci oltre ad accumulare materiale, hanno anche il compito di riciclare specifiche molecole endocitate, e da endosoma precoce avviene la conversione a endosoma tardivo. L’endosoma tardivo si muove lungo i microtubuli intorno alla regione perinucleare, rilascia il materiale necessario alla cellula, fino ad incontrare il lisosoma, con il quale si fonde e subisce un processo di degradazione da parte delle idrolasi acide, mentre alcune parti sono recuperate e tornano nuovamente disponibili a livello della membrana plasmatica.
Tipi di endocitosi
Pinocitosi
É definita anche endocitosi in fase fluida; essa è aspecifica, ossia la cellula introduce le molecole presenti nell’ambiente esterno in maniera non selettiva, insieme ai fluidi extracellulari
Fagocitosi
E’ una forma di endocitosi caratterizzata dall’ingestione di grosse particelle, come microrganismi o detriti cellulari. Nei protozoi la fagocitosi è una forma di nutrizione mentre negli animali e nell’uomo è attuata da cellule specializzate, ossia i globuli bianchi. Queste cellule specializzate nella difesa dell’organismo si dividono in tre categorie: i macrofagi, i neutrofili e le cellule dendritiche.
I segnali di attivazione della fagocitosi iniziano nel momento in cui gli anticorpi si legano al microrganismo patogeno che è presente nell’organismo. Tale rivestimento viene riconosciuto dai recettori presenti sulla superficie dei macrofagi e dei neutrofili, i quali estendono verso il patogeno delle strutture membranose che prendono il nome di pseudopodi, i quali avvolgono letteralmente la particella dando origine al fagosoma.
Il fagosoma che si è formato va a fondersi con il lisosoma e le idrolasi acide contenute al suo interno provvedono alla degradazione del materiale. La fagocitosi può essere attivata anche da altri segnali, quali gli oligosaccaridi presenti sulla superficie di determinati microrganismi, o dalla fosfatidilserina, molecola segnale presente sulla superficie delle cellule morte per apoptosi. I macrofagi non hanno solo il compito di degradare i patogeni, ma hanno anche il compito di eliminare cellule senescenti o morte per apoptosi.
Endocitosi mediata da recettori
Quando le vescicole si originano dalla membrana plasmatica hanno un rivestimento proteico che può essere di varia natura: vi è il rivestimento COPI, tipico di vescicole che originano dall’apparato del Golgi, il rivestimento COPII che riveste le vescicole che provengono dal reticolo endoplasmatico e infine vi è la clatrina.
Tutte le vescicole che originano dalla membrana plasmatica, dai compartimenti della via endocitica e dall’apparato di Golgi sono rivestite da questa proteina. La clatrina forma una struttura curva che distorce la membrana plasmatica, inducendo cosi la gemmazione della vescicola. L’attività della clatrina è agevolata dalla presenza delle adattine, ossia proteine accessorie che interagiscono sia con le proteine di rivestimento della vescicola sia con i recettori di membrana.
Un esempio di endocitosi mediata clatrina è l’assimilazione da parte delle cellule del colesterolo. Le cellule presentano dei recettori per il colesterolo che, oltre a legare la lipoproteina, si legano anche alle molecole di clatrina presenti sulla membrana.
Successivamente si ha la formazione delle vescicole contenenti il colesterolo con conseguente internalizzazione. Nella cellula le vescicole perdono il rivestimento di clatrina e si fondono con gli endosomi precoci mentre le lipoproteine vengono indirizzate agli endosomi tardivi e ai lisosomi, dove gli esteri del colesterolo sono idrolizzati ed il colesterolo liberato per l’incorporazione nelle membrane. I recettori per le lipoproteine sono riciclati e riportati sulla membrana per essere riutilizzati.
L’endocitosi può essere mediata anche dalle caveole; esso è un processo di internalizzazione mediante il quale il materiale viene assimilato dalla cellula tramite un processo di invaginazione con conseguente formazione di strutture simili a sacche che prendono il nome di caveole. Queste strutture sono rivestite da una proteina dimerica che prende il nome di caveolina e lega il colesterolo. Le vescicole cosi prodotte raggiungono gli endosomi per poi raggiungere il reticolo endoplasmatico o il Golgi. Un altro tipo di endocitosi è quello indipendente dalla clatrina e dalle caveole; esso è un processo identificato nei neuroni e nelle cellule neuroendocrine e i cui meccanismi molecolari sono ancora poco noti.
Referenze
- Alberts, Johnson, Lewis, Morgan, Raff, Roberts, Walter, Biologia Molecolare della Cellula, Zanichelli editore S.p.A. Copyright © 2016
- Scicali, R., Di Pino, A., Piro, S. et al. Nuovi farmaci ipolipemizzanti: anticorpi monoclonali inibitori di PCSK9. L’Endocrinologo 20, 148–152 (2019).
