Il metabolismo aerobico nei segmenti esterni dei bastoncelli retinici di mammifero e sue implicazioni.

Abstract

I bastoncelli sono fotorecettori in grado di convertire la luce in segnale elettrico. A livello del segmento esterno dei bastoncelli (OS) troviamo la presenza di dischi impilati uno sull’altro e avvolti dalla membrana plasmatica. E’ proprio a livello della membrana dei dischi che hanno inizio gli eventi iniziali della visione grazie alla presenza del fotopigmento, la rodopsina. La responsività del fotorecettore avviene in tempi brevissimi, nell’ordine di millisecondi e richiede il turn over di GMP ciclico che, in situazione di luce, aumenta fino a 5 volte. La diffusione di GTP dal segmento interno è stata stimata essere di circa 6 minuti quindi non compatibile con I tempi della fototrasduzione. Gli studi di proteomica degli ultimi anni hanno permesso di evidenziare la presenza, nella membrana dei dischi, delle proteine coinvolte nella visione, in particolare la rodopsina, ma anche quella dei cinque complessi della fosforilazione ossidativa. I risultati ottenuti tramite Western blot, TEM e immunofluorescenza con CSLM hanno dimostrato la presenza della FoF1-ATP sintasi ectopica. Sempre a livello dei dischi del OS, è stata misurata la sintesi di ATP e il consumo di ossigeno. E’ conosciuto il fatto che lo stress ossidativo sia una delle cause delle retinopatie degenerative. E’ noto anche che durante il processo di respirazione cellulare si formino radicali liberi specialmente in situazione di luce. Esisterebbe quindi una relazione tra il metabolismo aerobico attivo nei segmenti esterni dei bastoncelli e la produzione di radicali liberi. Gli effetti dannosi dei radicali liberi sulla retina possono essere modulati da alcuni polifenoli, tra cui il resveratrolo e il cirsiliolo. La loro capacità di legarsi tra le subunità α e β del dominio F1 della FoF1-ATP sintasi avrebbe un effetto di inibizione importante. Inoltre Il fatto che nei dischi il dominio F1 sia rivolto verso il citoplasma lo rende di fatto facilmente raggiungibile.

Abstract Rods are photoreceptors capable of converting light into an electrical signal. The rod outer segment (OS) consists of a stack of flattened disks surrounded by the plasma membrane. It is precisely at the level of the disc membrane that the initial events of vision begin due to the presence of the photopigment, rhodopsin. Responsiveness of the photoreceptor occurs very quickly, on the order of milliseconds, and requires the turnover of cyclic GMP which, in a light situation, increases up to 5-fold. The diffusion of GTP from the inner segment has been estimated to take about 6 minutes thus not compatible with the timing of phototransduction. Proteomics studies in recent years have revealed the presence in the disc membranes of proteins involved in vision, particularly rhodopsin, but also that of the five oxidative phosphorylation complexes. Results obtained by Western blot, TEM and immunofluorescence with CSLM demonstrated the presence of ectopic FoF1-ATP synthase. Moreover at the level of OS discs, ATP synthesis and oxygen consumption were measured. It is known that oxidative stress is one of the causes of degenerative retinopathies. It is also known that free radicals are formed during the process of cellular respiration especially in light situation. Thus, it seems to exist a relationship between active aerobic metabolism in the outer segments of the rods and the production of free radicals. The damaging effects of free radicals on the retina can be modulated by certain polyphenols, including resveratrol and cirsiliol. Their ability to bind between the α and β subunits of the F1 domain of FoF1-ATP synthase would have an important inhibitory effect. In addition the fact that in the discs the F1 domain is facing the cytoplasm actually makes it easily accessible.