Dal centro della ferita (il cerchio nero) si propagano flussi di ioni calcio in ondate successive (Video: Vanderbuilt University, Youtube).
Come si propagano i flussi di calcio dopo una ferita?
Per descrivere la propagazione degli ioni calcio da una ferita, i ricercatori si sono serviti di un laser UV ad alta precisione, che ha permesso di creare danni microscopici localizzati a una singola cellula. Gli esperimenti sono stati condotti su pupe di Drosophila melanogaster che esprimono una proteina transgenica: in presenza di ioni calcio la proteina diventa fluorescente e permette di tracciare la distribuzione degli ioni attorno alla ferita. Da questi esperimenti è emerso che anche il più breve degli impulsi laser può avere ripercussioni sulle cellule adiacenti a quella danneggiata. Subito dopo la ferita (nel giro di 1-100 millisecondi), un primo flusso di ioni calcio penetra nelle cellule che circondano la ferita. A seguire, sono le cellule sane circostanti che registrano una rapida ondata di ioni calcio: più è ingente la ferita, più rapido è il flusso di calcio. Se il danno è molto diffuso e ha causato la morte delle cellule, circa 45 secondi dopo compare anche una seconda ondata di calcio: questo flusso si muove più lentamente ma, a differenza del primo, raggiunge cellule più lontane. L’analisi ha mostrato che, a seconda dell’entità della ferita, non cambia solo l’intensità delle ondate di calcio ma anche la direzione in cui si propagano: le prime due ondate si disperdono in modo simmetrico dal centro della ferita, mentre i flussi successivi causano picchi direzionali di ioni calcio che “affondano” in profondità nei tessuti circostanti. Questi picchi assomigliano ai brillamenti che si sollevano dalla superficie del Sole: nel caso delle ferite, i picchi di ioni calcio durano all’incirca dieci secondi e per 30 minuti circa continuano a formarsene di nuovi. Questo video rilasciato dalla Vanderbuilt University mostra la dinamica di diffusione delle diverse ondate di ioni calcio.Tsunami di ioni calcio per chiamare i rinforzi
Il ruolo del calcio nella riparazione delle ferite è già noto da tempo; rimaneva da capire la dinamica alla base di queste ondate di ioni. Per spiegare come le cellule danneggiate "chiamano i rinforzi", sono state messe sul piatto due modelli. Secondo la prima ipotesi le cellule danneggiate rilasciano nei fluidi extracellulari altre molecole: queste, a loro volta, innescano nelle cellule circostanti il rilascio a cascata di altri ioni calcio che infine modificano il comportamento delle cellule. Per esempio, le cellule epiteliali iniziano a migrare verso il tessuto danneggiato e a saldare la ferita. La seconda ipotesi prevede invece che il flusso di ioni calcio venga trasmesso in modo diretto da cellula a cellula mediante giunzioni comunicanti (gap junctions). Lo studio ha dimostrato che non c’è competizione tra i due meccanismi: anzi, le cellule si servono di entrambi per amplificare la potenza del segnale e generare “tsunami” di ioni calcio che investono i tessuti circostanti e aumentano la possibilità di ricevere rinforzi. Questo sistema, molto più complesso di quanto previsto fino ad oggi, permetterebbe di modulare l’intensità del flusso di ioni in funzione del danno e di innescare risposte adatte ai diversi tipi di ferite. Conoscere le basi molecolari della riparazione delle ferite è il primo passo per ideare terapie su misura per i pazienti, come per esempio i diabetici, in cui i processi di guarigione sono rallentati e possono causare gravi conseguenze per la salute. -- Immagine Banner: Riparazione di una ferita in Drosophila, Wikimedia Commons Immagine Box: Pixabay
