La sfingosina 1-fosfato (S1P) è un importante sfingofosfolipide formato da un aminoalcool insaturo, un acido grasso, un acido fosforico e una base azotata. S1P viene sintetizzato all’interno della cellula tramite l’azione della ceramidasi, che a partire dalla ceramide (precursore degli sfingofosfolipidi costituito da una lunga catena sfingoide con gruppi di acidi grassi lunghi 16-24 atomi di carbonio) porta alla formazione di sfingosina. Quest’ultima viene poi fosforilata dalla sfingosina chinasi in sfingosina 1-fosfato (Spiegel S. et al., 1996) (Fig 1.15).
Figura 1.15: Sintesi e degradazione di S1P
Il livello di S1P all’interno della cellula è piuttosto basso. Tale livello viene regolato in maniera spazio temporale tra la sua sintesi e la sua degradazione dalla sfingosina fosfatasi o da una liasi microsomiale localizzata nel reticolo endoplasmatico (van Vendhoven PP. et al., 1991) che porta alla formazione di trans-2- esadecanolo e fosforiletanolamina.
La funzione della sfingosina 1-fosfato è molto diversa sia da quella della ceramide che da quella della sfingosina da cui deriva: è infatti coinvolta in vari processi quali la
proliferazione cellulare, la sopravvivenza, il differenziamento, l’apoptosi (Payne SG.
et al., 2002) e, come è stato recentemente dimostrato, nel traffico dei linfociti B e T e
nella regolazione dello sviluppo di questi ultimi (Jolly P. et al., 2002; Mandala S. et
al., 2002; Brinkmann V. et al., 2002). Questi processi sono a loro volta associati a
vari eventi di trasduzione del segnale (Spiegel S. et al., 1996; Igarashi Y., 1997; Hla
T. et al., 1999). La S1P agisce sulle cellule sia come secondo messaggero
intracellulare sia come mediatore extracellulare esplicando un azione autocrima o paracrina. Oltre ad avere funzioni extracellulari, la S1P svolge anche un ruolo da secondo messaggero nella regolazione della proliferazione, nella sopravvivenza, nella omeostasi del calcio e nella soppressione dell’apoptosi (Spiegel S. et al., 2000). Inoltre la S1P è coinvolta anche in una via di trasduzione attivata da potenti fattori di crescita, come il fattore di crescita delle piastrine (PDGF) e il siero fetale bovino (FBS) che porta alla proliferazione cellulare (Olivera et al., 1993). Di recente è stato proposto un modello per l’induzione dell’apoptosi che coinvolge il bilancio tra la ceramide e la sfingosina, che mediano l’arresto della crescita in molti tipi cellulari, e la sfingosina 1-fosfato che promuove la proliferazione e la sopravvivenza. L’azione di una fosfoidrolasi caratterizzata e clonata recentemente (Mandala SM. et al., 2000), in seguito a stimoli di stress, fa diminuire i livelli di S1P della cellula, aumenta quelli della sfingosina e della ceramide promuovendo così l’apoptosi, mentre fattori di sopravvivenza stimolano la sfingosina chinasi, aumentando il livello di sfingosina 1- fosfato che inibisce il processo di apoptosi (Cuvillier O. et al., 1996).
Quando presente nell’ambiente extracellulare, la S1P stimola le cellule tramite alcuni recettori Edg (-1 -3, -5, -6 ed -8) presenti sui vari tipi cellulari (Hla T. et al. 2001). Questi recettori, accoppiati a proteine G, sono espressi in maniera diversa dai vari tessuti e regolano diverse vie di traduzione del segnale: tra queste ricordiamo
l’attivazione delle protein chinasi (Pyne SG. et al., 2000), della fosfolipasi C, della fosfolipasi D (Desai NN. et al., 1992) e del riarrangiamento Rac-dipendente del citoscheletro (Pyne SG. et al., 2000). La funzione della S1P extracellulare maggiormente studiata è la regolazione della migrazione cellulare e il suo ruolo nell’angiogenesi. La S1P stimola la migrazione delle cellule endoteliali (Wang F. et
al., 1999) e delle cellule vascolari del muscolo liscio (Boguslawsky G. et al., 2002; Hobson JP. et al., 2001) eventi fondamentali nella formazione e nell’estensione dei
vasi sanguigni. Questi eventi sembrano essere mediati principalmente dal legame di S1P al recettore Edg1. Inoltre la S1P può anche agire nel controllo del reclutamento delle cellule infiammatorie stimolando la migrazione delle cellule nel sito d’infezione ed aiutando la modulazione della risposta immunitaria mediante l’inibizione del TNF- α e dell’IL-12 e l’induzione della produzione dell’IL-10 da parte di cellule dendritiche immature stimolate con liposaccaride (LPS) (Idzko M. et al., 2002). Infine è stata recentemente dimostrata la produzione d’intermedi reattivi dell’ossigeno (ROI) da parte dei macrofagi alveolari in seguito a stimolazione con S1P, suggerendone un ruolo come attivatore fisiologico di queste cellule (Hornuss C. et al., 2001). Così come l’Edg1 anche l’Edg3 sembra essere coinvolto nel riarrangiamento del citoscheletro e nei movimenti della membrana plasmatica (Banno Y. et al., 2001); inoltre il legame di S1P ad Edg3 diminuisce l’espressione di Bax, classica proteina pro-apoptotica. Molto meno si conosce sul recettore Edg5, espresso sugli oligodendrociti e astrociti, dove la S1P inibisce attivazione delle ERK (chinasi regolata dai segnali extracellulari) e la proliferazione cellulare (Malek RL. et al.,
2001). Non è comunque da escludere un ruolo S1P/Edg5 nello sviluppo del sistema
nervoso (Spiegel S. et al., 2000). La S1P è anche un importante costituente del plasma, viene infatti rilasciata da piastrine attivate (Yatomi Y. et al., 2000) o da
mastociti. Le piastrine hanno una grande quantità di sfingosina chinasi e nessuna attività di lisi per la degradazione di S1P. Nel plasma la sfingosina 1-fosfasto è associata a lipoproteine quali LDL (Low Density Lipoprotein), HDL (High Density Lipoprotein) nella quantità rispettivamente di 100-200 pmoli/mg di proteina, e in quantità molto minore nelle lipoproteine a densità molto bassa (Very Low Density Lipoprotein), con una concentrazione fisiologica totale di 200 nM (Murata N. et al.,
2000). In questo contesto un ruolo citoprotettivo di S1P associata a HDL è stata
dimostrato nelle cellule endoteliali del cordone ombelicale umano (Kimura T. et al.,
2001). In alcuni studi, il polmone è stato descritto come il tessuto contenente la
maggior quantità di S1P (Murata N. et al., 2000; Murata N. et al., 2002); questo suggerisce che la S1P può rappresentare un componente della mucosa polmonare deputato alla regolazione della risposta infiammatoria locale. Recentemente è stato dimostrato un ruolo della S1P nell’attivazione della risposta antimicobatterica innata. In particolare, la S1P induce l’uccisione intracellulare di M. tuberculosis attraverso un meccanismo che coinvolge l’attivazione della PLD e la maturazione fagolisosomiale
(Garg SK. et al., 2004).
Inoltre, è stato recentemente dimostrato che, livelli di S1P nel surfattante alveolare di soggetti affetti da tubercolosi, sono significativamente minori rispetto a quelli rilevati nel surfattante di pazienti di controllo (Garg SK. et al., 2006) e la stimolazione con S1P in cellule di lavaggio broncoalveolare proveniente da pazienti con tubercolosi, induce l’uccisione intracellulare del micobatterio endogeno. Infine, il trattamento in