Anno XVI -No. 06 - 2000

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allora tutti questi sei regolatori possono avere un’importante azione in questo processo così come la trombopoietina, l’interleuchina 11 (IL-11), l’interleuchina 12 (IL-12), il “Flk-ligand” ed il “leukemia inhibitory factor” (LIF). Una caratteristica di questo sistema cellulare consiste nel fatto che la maggior parte delle cellule staminali e progenitrici sembrano esprimere simultaneamente recettori per regolatori multipli, con scarse prove che esistano sottogruppi che rispondono esclusivamente ad un solo regolatore. Innanzitutto, nessuno dei CSF mostra una specifica azione legata alla linea cellulare perché ciascuno svolge azioni che stimolano la proliferazione cellulare in più di una linea. Per esempio il GM-CSF stimola la proliferazione di globuli bianchi (granulociti, macrofagi e eosinofili) e, in concentrazioni più elevate; di alcuni megacariociti e precursori dei globuli rossi. II M-CSF stimola in modo predominante la formazione di macrofagi e anche di alcuni granulociti. II G-CSF ha un’azione opposta, agisce principalmente come stimolante per la formazione di granulociti, ma è anche in grado di stimolare la formazione di alcuni macrofagi. II Multi-CSF (IL-3), in concentrazioni non rilevanti, stimola la produzione di granulociti, macrofagi, eosinofili, megacariociti, mastociti, eritrociti e cellule staminali. Questo modello di azione su più linee cellulari significa che esistono molteplici regolatori in grado di stimolare la proliferazione di cellule di qualsiasi linea - con I’unica possibile eccezione della linea eritroide (dei globuli rossi). Visto che i recettori per regolatori multipli sono coespressi simultaneamente su cellule individuali, il modello prevede che significative interazioni dovrebbero verificarsi quando due o più regolatori sono utilizzati nello stesso momento. Infatti, questo fenomeno può essere osservato ed è un processo importante di sinergia additiva, in cui la combinazione di due regolatori può provocare una proliferazione cellulare maggiore di quella che può essere raggiunta dall’uso di una doppia concentrazione di questo o quel singolo regolatore. Questo importante fenomeno permette di economizzare la produzione delle concentrazioni di regolatori richieste, anche se non è stato ancora opportunamente utilizzato nella pratica clinica. Secondariamente, i CSF sono stati identificati e purificati come stimoli proliferativi obbligatori per granulociti e per macrofagi. I CSF inducono cellule non ciclanti (cosiddette “resting”) ad entrare nel ciclo cellulare (questo può portare quindi una cellula alla proliferazione) e dopo esercitano un’azione, dipendente dalla concentrazione, nell’abbreviare i successivi tempi del ciclo cellulare. Senza la stimolazione del CSF non esiste la proliferazione e, nel momento in cui le concentrazioni di CSF aumentano, anche il numero della progenie prodotta da singole cellule progenitrici aumenta. In ogni caso, studi successivi hanno dimostrato che i CSF non sono semplicemente stimoli proliferativi. Essi sono necessari per mantenere l’attività funzionale della membrana cellulare; infatti l’eliminazione dei CSF porta alla morte per apoptosi (“suicidio”) delle cellule. Inoltre, i CSF influenzano la possibilità di differenziarsi lungo una linea cellulare da parte di precursori bipotenziali e possono fare insorgere la maturazione nelle cellule immature responsive. Concludendo, i CSF possono accrescere l’attività funzionale di granulociti e macrofagi maturi. La polifunzionalità dei CSF è stata accolta inizialmente con scetticismo; adesso è riconosciuta per essere tipica anche di altri regolatori. In definitiva, non esiste probabilmente in nessun tessuto un regolatore di proliferazione “semplice”. In terzo luogo, i CSF differiscono radicalmente dai classici ormoni in quanto non possiedono una singola fonte cellulare ristretta ad un singolo organo. Per esempio, il GM-CSF può essere prodotto da un’ampia gamma di cellule, incluse quelle stromali, endoteliali, fibroblastiche, linfoidi, macrofagiche ed anche alcune epiteliali. E’ probabile che tutte le cellule del corpo possano produrre uno o più CSF se adeguatamente indotte. Come conseguenza di queste diverse origini cellulari, tutti gli organi hanno la capacità di produrre uno o più CSF ed è stato dimostrato che le singole cellule sono capaci di produrre simultaneamente più di un CSF e quindi altri regolatori. Gli effetti in vivo dei CSF Quando iniettati in vivo, i CSF hanno una emivita relativamente breve da una a tre ore; ciò significa che le iniezioni subcutanee sono più efficaci nel sostenere i livelli nel siero (parte del sangue che non comprende le cellule ematiche) rispetto alle iniezioni intraperitoneali o intravenose. Sebbene sia stato rilevato che l’iniezione ripetuta di tutti e quattro i CSF eleva i livelli ematici delle appropriate cellule mature, la grandezza di questi cambiamenti è quasi l’inverso di quanto si osserva in vitro. Infatti, possiamo dire che il G-CSF è il più debole dei CSF nell’attività in vitro, ma è il più efficace nell’elevare i livelli di granulociti nel sangue ed il numero di granulociti maturi e immaturi nel midollo e nella milza. Al contrario il Multi-CSF, lo stimolatore più versatile per la formazione delle colonie in vitro, quando iniettato in vivo, determina soltanto aumenti modesti nei livelli di monociti e granulociti, sebbene stimoli grossi aumenti di mastociti nei tessuti. Le risposte alle iniezioni di CSF sono dose-dipendenti e possono continuare fintanto che le iniezioni continuano, senza evidenziare una diminuita responsività o la cessazione della produzione delle cellule del sangue in altre linee. La possibile eccezione a tutto ciò è il M-CSF: le iniezioni nell’uomo hanno mostrato qualche volta una diminuzione dei valori delle piastrine, probabilmente perché l’attivazione dei macrofagi ha portato ad una eccessiva distruzione di piastrine L’iniezione di CSF non soltanto aumenta la produzione di granulociti e macrofagi ma attiva anche granulociti e macrofagi maturi, come già previsto negli studi in vitro.

Figure 1: The major regulators controlling the in vitro production by stem cells of committed progenitor cells and the production by these cells of maturing granulocytes and monocyte-macrophages. Regulators listed in bold lettering are those shown by gene deletion experiments to be quantitatively the most important. The two regulators of granulocyte production in the lower box have only relatively weak actions in vitro (IL = interleukin, SCF = stem cell factor, FL = Flt3-ligand, G-CSF = granulocyte colony stimulating factor, GM-CSF = granulocyte-macrophage colony stimulating factor, M-CSF = macrophage colony stimulating factor, Multi-CSF = multipotential colony stimulating factor, TPO = thrombopoietin).

Figure 2: The major current clinical uses of G-CSF and GM-CSF are to stimulate the regeneration of granulocytes and macrophages following chemotherapy or transplantation and to elicit peripheral blood stem cells for transplantation. Less common are the use of G-CSF to generate neutrophils for infusion into leukopenic patients and the use of GM-CSF to enhance chronic ulcer and wound healing. Both agents are used to enhance resistance totions in a variet infecy of patients.