Il reclutamento del recettore adrenergico β3, espresso dalle MSC, induce l’attivazione del pathway di mTOR

Abstract

I recettori adrenergici β3 (β3-AR) sono recettori metabotropici per la noradrenalina (NA) che innescano la trasduzione del segnale mediante l’innalzamento dei livelli di cAMP. Nel midollo osseo (MO) i β3-AR sono espressi dalle cellule staminali mesenchimali (MSC) che, insieme alle cellule staminali ematopoietiche (HSC), compongono il microambiente emopoietico e svolgono un ruolo cruciale per il processo di generazione delle cellule immunitarie. In seguito all’attivazione dei β3-AR da parte della NA rilasciata nel MO dalle fibre del Sistema Nervoso Simpatico (SNS), le MSC smettono di produrre fattori che mantengono quiescenti le HSC all’interno del MO; ciò induce il rilascio di HSC e promuove l’ematopoiesi. Questo meccanismo di controllo neurale dell’ematopoiesi è alterato in diverse malattie. Il pathway di mTOR è un importante regolatore della maturazione delle HSC, ma non è noto se sia coinvolto nella regolazione dell’ematopoiesi mediata dall’attivazione dei β3-AR nelle MSC. Per verificare se l’attivazione dei β3-AR nelle MSC innesca mTOR, abbiamo analizzato in citofluorimetria e immunofluorescenza un marcatore dell’attività di mTOR in colture primarie di MSC, isolate dal MO ed esposte in vitro ad un agonista selettivo dei β3-AR. I risultati dimostrano che l’attivazione dei β3-AR nelle MSC induce la fosforilazione del target molecolare di mTOR. Tale attivazione è impedita dalla presenza di rapamicina, un inibitore di mTOR. Pertanto, possiamo concludere che l’attivazione dei β3-AR nelle MSC attiva il pathway di mTOR.

β3 adrenergic receptors (β3-ARs) are metabotropic receptors for norepinephrine (NE) that trigger signal transduction by raising cAMP levels. In the bone marrow (BM), β3-ARs are expressed by mesenchymal stem cells (MSCs) which, with haematopoietic stem cells (HSCs), compose the haemopoietic microenvironment and play a crucial role in the immune cell generation process. As a result of β3-AR activation by NE released into the BM by Sympathetic Nervous System (SNS) fibres, MSCs stop producing factors that keep HSCs quiescent within the BM; this induces the release of HSCs and promotes haematopoiesis. This neural control of haematopoiesis is impaired in several diseases. mTOR pathway is an important regulator of HSC maturation, but it is not known whether it is involved in the regulation of β3-AR activation-mediated haematopoiesis in MSCs. To test whether β3-AR activation in MSCs triggers mTOR, we analysed by flow cytometry and immunofluorescence a marker of mTOR activity in primary cultures of MSCs, isolated from BM and exposed in vitro to a selective β3-AR agonist. The results show that β3-AR activation in MSCs induces phosphorylation of the molecular target of mTOR. This activation is impeded by rapamycin, an mTOR inhibitor. Therefore, we can conclude that the activation of β3-ARs in MSCs activates mTOR pathway.