La ricerca sperimentale e le basi delle differenze biologiche e fisiologiche fra i sessi

Buongiorno, sono Adriana Maggi, sono una Farmacologa dell'Università di Milano. Quest'oggi terrò una lezione sulla Medicina di Genere, ma mi focalizzerò sulla Ricerca Sperimentale e le Basi Biologiche delle differenze tra i due sessi.

Da anni il mio laboratorio si interessa dell'azione dei recettori per gli estrogeni, e il motivo per cui abbiamo lavorato per anni su questi recettori, è che sono estremamente complessi, la loro attività è estremamente complessa.Allora, qui in questa slide, ho schematizzato una cellula. Gli ormoni sono questi colorati in azzurro; questi altri sono i recettori; una volta che l'ormone si lega con questi recettori che sono intracellulari, questi recettori entrano nel nucleo della cellula(qui schematizzato nella slide); si legano al DNA, e attivano la trascrizione dei geni specifici. Questo avviene in modo differenziale in tutte le cellule, e quindi questi recettori non attivano lo stesso tipo di geni in tutte le cellule, e questa differenziazione dell'azione di queste recettori è data da queste altre proteine che sono essenziali per l'azione del recettore degli estrogeni e vengono chiamate corregolatori, queste proteine possono essere diverse, in concentrazioni diverse, o in tipologie diverse, a seconda della cellula, e quindi conferiranno al recettore degli estrogeni che è lo stesso in tutte le cellule, una specificità d'azione.Quando noi parliamo di recettore degli estrogeni pensiamo ad un recettore che sia semplicemente nelle cellule dell'apparato sessuale, essendo questi recettori per steroidi sessuali. Di fatto questo è un concetto assolutamente superatoe non è vero, perché se sono presenti senz'altro a livello delle gonadi maschili e femminili, sono anche presenti a livello dell'ipotalamo e dell'ipofisi, e questo ancora ce lo aspettiamo perché ipotalamo e ipofisi influenzano altamente le nostre attività sessuali; ma questi recettori sono anche presenti nel sistema scheletrico; nel sistema vascolare; a livello, sia dell'endotelio, che delle cellule muscolari lisce; sono presenti nel sistema respiratorio; immunitario; nel sistema nervoso centrale e periferico; quindi questi recettori sono pervasivi. La domanda che noi ci siamo posti qualche anno fa era: se questi recettori sono presenti in tutte le cellule, anche in cellule non deputate a funzioni riproduttive, esattamente cosa fanno? e soprattutto: sono presenti perché sono attivi? perché funzionano? perché vengono attivati dall'ormone dagli estrogeni oppure sono presenti perché sono una rimanenza biologica che noi abbiamo e di fatto non hanno una funzione precipua?Queste sono domande ovviamente piuttosto difficili, eper rispondere abbiamo dovuto inventarci un nuovo modello sperimentale.

Vi spiego brevemente come questo modello sperimentale funziona. Allora, noi abbiamo ingegnerizzato il genoma di un topo aggiungendo a tutti i geni che il topo ha, un altro gene: il gene per la luciferase, cioè il gene che è in grado di emettere luce. Questo gene non è presente nei mammiferi, è solo presente in alcuni tipi di insetti, e abbiamo modificato questo gene preso dagli insetti mettendo a monte di questo gene un promotore che riconoscesse il recettore degli estrogeni, e fosse riconosciuto dal recettore degli estrogeni, e quindi rispondesse ogni volta che il recettore degli estrogeni era attivato.

Questo promotorecome vi ho detto è un promotore che può rispondere agli estrogeni in tutte le cellule del nostro organismo perché è un promotore minimo, è molto piccolo; e quindinon risente tantissimo dell'effetto dei corregolatori che possono essere diversi.Per essere sicuri che questo gene fosse riconosciuto dagli estrogeni in tutte le cellule del nostro organismo, noi abbiamo circondato il nostro gene esogeno, il gene che abbiamo aggiunto al genoma del topo, con questi elementi di DNA che vengono chiamati isolanti, isolatori, che permettono di mantenere questo frammento di DNA staccato, o riconoscibile o non avolgibile nella cromatina, e quindi riconoscibile sempre dagli estrogeni, dall'ormone.Quindi ogni volta che il recettore degli estrogeni vede l'ormone ed è attivato, questo si lega al nostro promotore del gene per la luciferase e dopo emette luce, emette fotoni. Quindi questi fotoni saranno ammessi solo e unicamente da quelle parti dell'organismo dell'animale che hanno il recettore attivato.Allora,che cosa succede utilizzando questo topo?Allora,qui vi sto facendo vedere uno di questi topi che sono stati modificati geneticamente.Questo è un topo femmina, che noi abbiamo preso nelle diverse fasi del ciclo, mentre nella donna il ciclo mestruale dura 28 giorni,nel topoè molto più semplice perché per fortunadura solo quattro giorni, quindi è molto più facile studiare l’attività del recettore degli estrogeni durante il ciclo estrale in questi animali.In particolareil ciclo estrale si divide in quattro fasi che sono: metestro; diestro; proestro; ed estro. Di fatto, il Metestro è divisibile in altre due fasi perché nel topo, può durare anche un pochino di più,comunque queste sono le fasi in genere.Allora noi abbiamo durante metestro, diestro e proestro, una diciamo crescita del follicolo che permette a proestro di avere il massimo dell'espressione, e quindi dei livelli plasmatici di estrogeno, massimo della produzione di estrogeni, poi a questo punto abbiamo l'ovulazione con l'estro, e all'estero i livelli degli estrogeni praticamente sono i più bassi nella vita dell'animale adulto, della femmina di topo adulto.Allora a questo punto, studiando questi animali vi ricordo che questi animali sono vivi, stanno vivendo, è il modello che noi abbiamo fatto perstudiare in modo non invasivo l'attività del recettore degli estrogeni. E quindicosa succede in questi animali? Succede che in quelle cellule dove noi abbiamo la presenza del recettore attivato, noi abbiamo la produzione di luce che può essere una produzione più o meno intensa a seconda di quanto il recettore viene attivato.Quindi,se noi abbiamo poca attivazione del recettore vedremo una colorazione blu (questi sono falsi colori per interpretare il dato), se vediamo una colorazione verde il recettore è un po’ più attivato; se vediamo una colorazione rossa, gialla o biancail recettore è man mano sempre più attivato.Allora quindi se noi guardiamo qui il topo, e non so se riuscite a vederla in questa fotografia, questo è il muso del topo; queste sono le sue zampine; questa è la coda e questo il suo corpo. Allora come vedete,a metestro, quando noi abbiamo una bassa concentrazione di estrogeni nel plasma, voi vedete che il recettore comunque è attivato nelle diverse parti del corpo: è attivato poco a livello epatico; abbastanza a livello dell'intestino; molto a livello dell'osso perché quello che noi vediamo qua nella coda, è soprattutto l'osso, e questo è anche quello che noi vediamo nelle zampine e nel musetto; quindi noi vediamo l'attivazione del recettore degli estrogene soprattutto in questi organi.Giàquesta figura ci stupisce perché noi nonimmaginavamo di vedere un'attivazione del recettore degli estrogeni in questa fase del ciclo dove noiabbiamo pochissimi estrogeni; ma poi siamo andati avanti: qui stiamo guardando la stessa femmina di topo semplicemente a 24 ore di distanza.Quindi 24 ore dopo il topo è in diestro, quindi abbiamo un pochino di più estrogeno nel sangue, e con nostro diciamo stupore, vediamo che addirittura tutta l'attivazione del recettore che avevamo nell'intestino è sparita, vediamo pochissima attivazione, vediamo forse ancora un po' di attivazione a livello dell'osso, ma vedete che questa fotografia è totalmente diversa da quella precedente.

Il giorno dopo siamo a proestro, quindi abbiamo massima attivazione del recettore degli estrogeni e noi ci aspettavamo di vedere tutti gli organi Illuminarsi e avere la massima espressione dei recettore degli estrogeni; ma non l'abbiamo visto perché guardate la coda e le zampe: hanno molto meno espressione del recettore degli estrogeni, mentre la gran parte del espressione del recettore degli estrogeni, dove è? Nel fegato,una zona che mai noi avremmo pensato fosse un bersaglio dell'azione di questi ormoni, perché il fegato dal nostro punto del vista, pure essendo uno tra i più importanti organi del nostro organismo perché è la sede dove noi abbiamo tutte le nostre attività metaboliche e abbiamo la regolazione del metabolismo energetico, certoè una sede che noi non pensavamo fosse collegata in alcun modo con le attività riproduttive. Passa ancora un giorno: siamo a estro,i livelli degli estrogeni a questo punto sono bassissimi, eppure guardate cosa si vede: il fegato si sta spegnendo, quindi il recettore dell'estrogeno ha un po' di attività residua che è legata alla massima attivazione che c'era stata il giorno prima.Ma come vedete,altri organi rispondono agli estrogeni, e questa è una cosa stranissima che noi non ci aspettavamo perché i livelli di estrogeni sono bassi.Di fatto poinegli anni abbiamo capito a cosa fosse dovuta questa attivazione del recettore degli estrogeni,perchéil recettore degli estrogeni può essere attivato di fatto in due modi: il primo modo è quando arriva l'ormone che lo lega e lo porta a livello intracellulare, ma l’ormone legando il recettore, lo fosforila, e questo suo stato di fosforilazione è indispensabile per liberarsi di tutte le proteine che sono legate al recettore degli estrogeni nel citoplasma e lo mantengono in attivo. Questa fosforilazione è anche importante per passare nel citoplasma, e per dimerizzare, di fatto il recettore degli estrogeni, agisce con un compagno recettore degli estrogeni, agisce sempre come un dimero.Quindi abbiamo scoperto negli anni che quello che succedeva equello che spiegava l'attivazione dei recettori degli estrogeni quando i livelli degli estrogeni nel plasma sono bassi: era dovuto al fatto che il fattore di crescita, per esempio: insulin growth factor igf, igf-1, poteva fosforilare il recettore degli estrogeni e attivarlo.Noi poi abbiamo studiato e abbiamo visto chequando il livello degli estrogeni sono bassi noi abbiamo una elevata produzione di igf-1, e questo igf-1 è quello attiva i recettori degli estrogeni.

Questo testo è estratto dal nostro video-corso Fad Genere, Sesso e Salute ha come scopo quello di informare e permette di approfondire tematiche legate al corso.

Estratto dalla video lezione della dott.ssa: Adriana MAGGI

Adriana MAGGI
Prof. Ordinario Farmacologia
Università degli Studi di Milano
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