Fattori di crescita cellulare

I sistemi di coltura cellulare sono costituito da vari componenti tra cui il siero che è un supplemento al terreno di coltura di cui noi conosciamo esattamente la composizione, e che si utilizza in quanto contiene una serie di componenti, come piccole molecole e proteine, che sono fondamentali per la crescita e la proliferazione. Alcune di queste molecole contenute nel siero sono i fattori di crescita.  Come sappiamo le cellule in coltura formano un monostrato, quindi cominciano a proliferare fino alla fase stazionaria, in cui il numero di cellule rimane costante. Alcuni esperimenti hanno mostrato che se a cellule allo stato stazionario aggiungiamo del terreno fresco potremmo avere una ripresa della proliferazione cellulare. Questi esperimenti indicano che nel terreno di coltura esiste qualche componente che facilita appunto la proliferazione: i fattori di crescita, che hanno un azione mitogena, quindi sono proteine capaci di attivare la proliferazione cellulare. Il primo fattore di crescita ad essere stato individuato viene prodotto dalle piastrine, definite cellule fragili in quanto facilmente liberano il loro contenuto. All'interno di queste, vi sono piccolo vescicole di secrezione che grazie ad opportuni segnali vengono esocitate e rilasciano delle proteine come il PDGF (fattore di crescita prodotto dalle piastrine). Questo stimola soprattutto la proliferazione ed è attivo su diversi tipi cellulari. Oggi sappiamo che esistono numerose proteine che fungono da fattori di crescita, alcune con range molto ristretti altri invece più ampi, alcuni definiti mitogeni in quanto stimolano la proliferazione, altri invece possono stimolare anche il differenziamento. Un secondo fattore di crescita è EGF (il fattore di crescita dell'epidermide) che ha bersagli più limitati, potendo agire solo su cellule epiteliali stimolando la loro sopravvivenza e il diferenziamento. Esistono  poi degli altri fattori di crescita  che sono dei fattori di crescita insulino-simili (IGF1 e IGF2) così definiti perché hanno una struttura, una sequenza amminoacidica molto simile a quella dell'insulina e che agiscono stimolando la crescita e quindi come mitogeni di molte popolazioni cellulari.  Altri fattori di crescita importanti sono i fattori di crescita dei fibroblasti (FGF1 e FGF24) e il fattore di crescita dell'endotelio vascolare (VEGF), che stimola soprattutto la proliferazione delle cellule endoteliali e quindi ha un ruolo molto importante nell'angiogenesi, fenomeno importante anche per quanto riguarda i tumori, quindi si stanno studiando meccanismi per evitare la proliferazione di cellule cancerose. Comunque, le basi del meccanismo di funzionamento di queste cellule è che sulla loro superficie cellulare sono presenti dei recettori che riescono a riconoscere i fattori di crescita. Successivamente si attiva un segnale interno nella cellula che determina delle modificazioni conformazionali che portano il segnale all'interno del nucleo per regolare l'attivazione di alcuni geni come quelli responsabili della proliferazione. Questo segnale quindi riesce a spostare la cellula dalla fase G1 del ciclo cellulare alla fase S. Ad esempio, il PDGF, che è una proteina dimerica, si lega al recettore provocando la sua dimerizzazione. Nel dominio citoplasmatico, questi recettori hanno un attività tirosin-chinasica che con ripetute fosforilazioni garantisce l'inizio della cascata di trasduzione. Quindi, come ben si può capire, tutti i recettori per i fattori di crescita devono avere domini extracellulari, transmembrana e intracellulari. La parte extracellulare deve essere molto differenziata per riconoscere tutti i fattori di crescita mentre la parte intracellulare deve possedere sempre attività tirosin-chinasica oppure serina e/o treonin-chinasica.