Titolo della tesi: Exploring rapid non-genomic glucocorticoid signaling in hepatic cells through FRET-based biosensors
I glucocorticoidi (GC) sono ormoni steroidei derivati dal colesterolo, la cui sintesi e secrezione sono regolate dall’asse ipotalamo–ipofisi–surrene. Essi svolgono funzioni fondamentali nella regolazione del metabolismo, nella modulazione della risposta immunitaria e nell’adattamento allo stress. Analoghi sintetici dei GC sono ampiamente impiegati in ambito clinico per il trattamento di numerose patologie infiammatorie, autoimmuni e neoplastiche. Tradizionalmente le azioni dei glucocorticoidi sono attribuite ai meccanismi genomici mediati dal recettore dei glucocorticoidi (GR), un fattore di trascrizione che, una volta legato al ligando, trasloca nel nucleo e regola l’espressione genica. Tuttavia, un crescente numero di evidenze dimostra che i GC possano anche indurre effetti rapidi, detti non genomici, indipendenti dall’interazione diretta del GR con il DNA. Tali meccanismi coinvolgono frequentemente popolazioni recettoriali localizzate a livello della membrana plasmatica o nel citoplasma, in grado di attivare rapidamente cascate di segnalazione intracellulare, tra cui quella mediata da cAMP/PKA.
Il presente studio ha analizzato la segnalazione non genomica dei glucocorticoidi in compartimenti cellulari distinti, utilizzando linee cellulari epatocitarie e biosensori FRET della famiglia A-kinase activity reporter (AKAR), localizzati selettivamente sulla membrana plasmatica, mitocondri o nucleo. Il trattamento con idrocortisone, desametasone e con il cortisolo coniugato con albumina sierica bovina (BSA-cortisolo, una forma impermeabile alla membrana) ha determinato un’attivazione dose-dipendente della PKA, caratterizzata da pattern spaziali distinti. In particolare, il BSA-cortisolo ha indotto un rapido aumento dell’attività della PKA a livello della membrana plasmatica, evidenziando l’esistenza di una via di segnalazione non genomica, avviata a livello di membrana e mediata dal GR. L’impiego degli antagonisti mifepristone e relacorilant, ha ulteriormente confermato la dipendenza di tale risposta dall’attivazione recettoriale.
L’attivazione mitocondriale e nucleare della PKA è stata osservata a concentrazioni farmacologiche più elevate, suggerendo la possibilità di una propagazione del segnale tra compartimenti subcellulari. A livello nucleare, la PKA potrebbe fosforilare substrati specifici quali il fattore di trascrizione CREB e l’istone H3, collegando la segnalazione non genomica acuta al rimodellamento della cromatina e alla modulazione dell’attività trascrizionale. Analisi di immunofluorescenza hanno confermato la presenza di una popolazione di GR associata alla membrana plasmatica, coerentemente con i risultati ottenuti dai biosensori FRET.
Complessivamente, i risultati di questo studio dimostrano che i glucocorticoidi sono in grado di attivare la PKA in microdomini intracellulari distinti attraverso meccanismi non genomici dipendenti dal GR. Tale organizzazione spaziale della segnalazione consente alle cellule epatiche di integrare risposte rapide di tipo metabolico con effetti genomici a lungo termine, fornendo un modello di interazione dinamica tra segnalazione citoplasmatica ed epigenetica. Inoltre, questi dati aprono prospettive per un approccio farmacologico più mirato, volto a modulare selettivamente specifici pool recettoriali, con l’obiettivo di mantenere gli effetti terapeutici dei glucocorticoidi riducendone al contempo gli eventi avversi sistemici.