Legumaina nel differenziamento delle cellule del midollo osseo

Le cellule stromali umane del midollo osseo (hBMSC) sono cellule multipotenti non ematopoietiche capaci di differenziarsi in cellule mesodermiche come gli osteoblasti (OB) e gli adipociti (AD). Diversi studi hanno evidenziato un importante ruolo dei fattori secreti nella regolazione delle funzioni di hBMSC e nel mantenimento dell’omeostasi del tessuto scheletrico. Tali proteine secrete sono anche coinvolte negli effetti terapeutici osservati di hBMSC sulla rigenerazione del tessuto cardiaco, dermico e neuronale.

Tra i fattori in grado di regolare il differenziamento OB è stata identificata la legumaina, una proteina secreta che non era mai stata associata alla biologia di hBMSC. Anche conosciuta come asparaginil-endopeptidasi, la legumaina è una cisteina-proteasi lisosomiale, secreta in forma inattiva e successivamente processata per acquisire l’attività enzimatica. É implicata in diversi processi fisiologici e patologici, agendo su specifici bersagli implicati nel rimodellamento tissutale, come alcuni componenti della matrice extracellulare, enzimi e recettori. Inoltre, la legumaina può contribuire indirettamente all’instabilità della placca aterosclerotica e agire nel differenzamento osteoclastico.

Abbas Jafari et al. hanno valutato il ruolo della legumaina nel processo differenziativo di hBMSC attraverso studi cellulari in vitro e in vivo.

Lo studio ha dimostrato che la legumaina è in grado di regolare il differenziamento delle cellule stromali del midollo osseo e che i suoi livelli di espressione, così come la sua localizzazione cellulare, sono alterati nei soggetti che soffrono di osteoporosi dopo la menopausa. In particolare, attraverso esperimenti di manipolazione genetica e farmacologica, è stato possibile osservare che la legumaina inibisce il differenziamento osteoblastico e la formazione ossea in vivo, agendo sulla degradazione della fibronectina, una proteina della matrice ossea. L’eliminazione del gene o l’inibizione farmacologica dell’attività della legumaina induce un precoce processo differenziativo verso OB e determina una elevata mineralizzazione vertebrale nello zebrafish. Inoltre, analizzando le biopsie ossee provenienti da donne con osteoporosi dopo la menopausa, è emersa un’anomala espressione e diversa localizzazione cellulare della legumaina, confermando, così, il  suo coinvolgimento nella regolazione della formazione ossea.

In conclusione, lo studio mostra che un incremento dell’espressione della legumaina, localizzata negli adipociti del midollo osseo, è inversamente correlata alla massa ossea trabecolare adiacente in un gruppo di pazienti con osteoporosi post-menopausale.

I dati raccolti suggeriscono che un’alterata attività proteolitica della legumaina nel microambiente osseo contribuisca alla riduzione della massa ossea nell’osteoporosi post-menopausale.

Fonte:

Abbas Jafari et al. Legumain Regulates Differentiation Fate of Human Bone Marrow Stromal Cells and Is Altered in Postmenopausal Osteoporosis. Stem Cell Reports (2017) j Vol. 8 j 373–386.