TESTO

Il gene CAV1 codifica caveolin-1, una proteina di membrana integrale abbondante nell’endotelio e in altre cellule del polmone. È il componente principale delle invaginazioni simili a fiaschetta della membrana plasmatica nota come caveolae (riassunto di Austin et al., 2012).

Glenney (1992) clonò e sequenziò una caveolina umana codificante cDNA da lung. Ha osservato una sorprendente somiglianza di sequenza con la proteina di trasporto delle vescicole VIP21 (vedi Kurzchalia et al., 1992). Scherer et al. (1996) ha esaminato la letteratura su caveolin. Strutturalmente, la caveolina può essere suddivisa in 3 regioni distinte: un dominio N-terminale citosolico idrofilo, una regione di membrana e un dominio C-terminale idrofilo. Il dominio C-terminale subisce palmitoilazione (S-acilazione) su 3 residui di cisteina, suggerendo che sia la regione di membrana che il dominio C-terminale della caveolina sono associati alla membrana. Hanno dichiarato che la caveolina può funzionare come una proteina di impalcatura per l’organizzazione e la concentrazione di alcune molecole che interagiscono con la caveolina all’interno delle membrane delle caveole.

Il gene CAV1 è tradotto come una proteina a lunghezza intera di 178 aminoacidi nella sua isoforma alfa. Utilizzando studi immunoistochimici, Austin et al. (2012) ha scoperto che CAV1 è espresso principalmente sulla superficie delle cellule endoteliali delle arterie polmonari, con alcune macchie nel citoplasma delle cellule endoteliali.

Le caveole (‘piccole caverne’) sono specializzazioni della membrana plasmatica presenti nella maggior parte dei tipi di cellule. Scherer et al. (1996) ha osservato che sono più evidenti negli adipociti dove rappresentano fino al 20% della superficie totale della membrana plasmatica. Le molecole di segnale orientate citoplasmicamente sono concentrate all’interno di queste strutture, comprese le proteine leganti il nucleotide della guanina eterotrimerica (proteine G; vedere 600239), le chinasi simili a Src (vedere 124095), la protein chinasi C-alfa (176960) e le GTPASI correlate a Ras (vedere 139150). La localizzazione caveolare delle molecole di segnalazione può fornire una base compartimentale per l’integrazione di determinati eventi di segnalazione transmembrana.

Engelman et al. (1998) ha esaminato la genetica molecolare della famiglia genica della caveolina. Hanno confrontato l’organizzazione genomica dei geni CAV1, CAV2 (601048) e CAV3 (601253). Il gene CAV1 contiene 3 esoni, mentre il gene CAV2 umano contiene 2 esoni. Il confine dell’ultimo esone di CAV1 e CAV2 è analogo, suggerendo che sono sorti attraverso la duplicazione genica. Il CAV3 muscolo-specifico è conservato, sia a livello di sequenza che a livello di contesto cromosomico, tra topo e uomo. Le caveoline con somiglianze di sequenza con CAV1 e CAV2 umani esistono in C. elegans.

Ghorpade et al. (2018) ha dimostrato che l’obesità nei topi stimola gli epatociti a sintetizzare e secernere dipeptidil peptidasi-4 (DPP4; 102720), che agisce con il fattore plasmatico Xa (vedi 613872) per infiammare i macrofagi del tessuto adiposo. Silenziamento dell’espressione di DPP4 negli epatociti soppressa l’infiammazione del tessuto adiposo viscerale e la resistenza all’insulina; tuttavia, un effetto simile non è stato osservato con l’inibitore DPP4 sitagliptin somministrato per via orale. L’infiammazione e la resistenza all’insulina sono state soppresse anche silenziando l’espressione di caveolin-1 o PAR2 (600933) nei macrofagi del tessuto adiposo; queste proteine mediano le azioni di DPP4 e fattore Xa, rispettivamente. Ghorpade et al. (2018) ha concluso che l’epatocita DPP4 promuove l’infiammazione del tessuto adiposo viscerale e la resistenza all’insulina nell’obesità e che il targeting di questa via può avere benefici metabolici distinti da quelli osservati con inibitori orali DPP4.

Scherer et al. (1995) ha mostrato che la Cav murina codifica 1 mRNA ma 2 isoforme di caveolina che differiscono di circa 3 kD. Hanno definito le 2 isoforme alfa e beta-caveolina. L’alfa-caveolina contiene residui 1-178; la metionina-32 agisce come un sito interno di iniziazione della traduzione per formare la beta-caveolina più corta. Gli autori hanno dichiarato che entrambe le isoforme di caveolina sono mirate alle caveole, formano omooligomeri e interagiscono con le proteine G. Tuttavia, alfa e beta-caveolina assumono una distribuzione subcellulare distinta ma sovrapposta nelle cellule intatte e solo beta-caveolina è fosforilata sui residui di serina in vivo. Questi risultati hanno suggerito agli autori che la coespressione di alfa e beta-caveolina all’interno di una singola cellula può essere utilizzata per generare almeno 2 sottopopolazioni distinte di caveole che possono essere differenzialmente regolate da una specifica serina chinasi associata alla caveolina.

Scherer et al. (1996) ha scoperto che i residui 82-101 della caveolina murina-1 sopprimevano funzionalmente l’attività basale della GTPasi delle proteine G eterotrimeriche purificate, mentre la corrispondente regione di caveolina-2 (che è identica al 30%) aveva un effetto stimolante.

Diffidare et al. (1998) ha dimostrato che caveolin-1 funziona come un adattatore a membrana per collegare la subunità integrina alfa (vedi 603963) alla tirosina chinasi FYN (137025). Dopo la legatura dell’integrina, FYN viene attivato e si lega, tramite il suo dominio SH3, a SHC (600560). SHC è successivamente fosforilato a tirosina-317 e recluta GRB2 (108355). Questa sequenza di eventi è necessaria per accoppiare le integrine alla via Ras-ERK e promuovere la progressione del ciclo cellulare.

Oltre al ruolo delle mutazioni in CAV3 nella distrofia muscolare degli arti, Engelman et al. (1998) ha esaminato la coltura cellulare e i risultati biochimici suggerendo che le differenze ereditarie nell’interazione tra le caveoline e i loro partner possono portare anche ad altre condizioni. Hanno esaminato le prove che CAV1 è un gene soppressore del tumore e un regolatore negativo della cascata di chinasi MAP Ras-p42/44. La perdita di analisi eterozigosi implica 7q31.1 nella patogenesi di diversi tipi di cancro, tra cui carcinoma mammario, ovarico, prostatico e colorettale, nonché sarcomi uterini e leiomiomi. Yang et al. (1998) trovato elevati livelli di caveolina-1 associati a metastasi linfonodali nel cancro alla prostata (176807), aumentando la possibilità che CAV1 possa anche agire come un oncogene. Poiché il gene conosciuto più vicino a CAV1 è il protooncogene MET (164860), tuttavia, questa scoperta può semplicemente riflettere la coamplificazione di CAV1 insieme al MET. MET è stato identificato e clonato per la prima volta come gene associato a metastasi (Giordano et al., 1989).

Tahir et al. (2001) ha dimostrato che l’espressione di caveolin-1 è significativamente aumentata nel cancro alla prostata umano primario e metastatico dopo la terapia di ablazione degli androgeni. Hanno anche dimostrato che la caveolina-1 è secreta da cellule tumorali della prostata insensibili agli androgeni e che questa secrezione è regolata dagli ormoni steroidei. I loro risultati complessivi hanno stabilito caveolin-1 come un fattore autocrino / paracrino associato al cancro alla prostata androgeno-insensibile. Hanno suggerito che caveolin-1 potrebbe essere un bersaglio terapeutico in caso di cancro alla prostata.

Engelman et al. (1998) ha esaminato il ruolo delle caveole e delle caveoline nella segnalazione dell’insulina e quindi il loro possibile ruolo nel diabete. Hanno anche esaminato il ruolo delle caveole e delle caveoline nell’elaborazione del peptide amiloide A-beta (APP; 104760) nel cervello e quindi il loro possibile ruolo nella malattia di Alzheimer.

Engelman et al. (1998) ha osservato che le caveoline condividono con altri fattori di scaffolding la capacità di legare più componenti di una via di segnalazione. L’esistenza di tali fattori consente chiaramente alla cellula un controllo più stretto dell’attivazione e della repressione della segnalazione di quanto sarebbe possibile se tutti i giocatori si diffondessero liberamente in tutto il citoplasma. Gli scaffold consentono anche l’integrazione di percorsi di trasduzione del segnale in moduli distinti, in modo da ridurre la probabilità di cross-talk indiscriminato tra percorsi distinti. Una nuova classe di mutazioni della malattia può venire alla luce in cui la causa principale del disturbo è il fallimento di una proteina regolatrice di interagire correttamente con fattori di scaffolding.

Da studi su cellule endoteliali aortiche bovine coltivate, Feron et al. (1999) dati derivati che hanno stabilito un nuovo meccanismo per la compromissione indotta dal colesterolo della produzione di ossido nitrico attraverso la modulazione dell’abbondanza di caveolina nelle cellule endoteliali. Hanno suggerito che questo meccanismo potrebbe partecipare alla patogenesi della disfunzione endoteliale e agli effetti proatherogenici dell’ipercolesterolemia.

PrPc, l’isoforma cellulare non patogena della proteina prionica (PrP; 176640), è una glicoproteina onnipresente espressa fortemente nei neuroni. Mouillet-Richard et al. (2000) ha utilizzato il modello di differenziazione neuronale murino 1C11 per cercare la trasduzione del segnale dipendente da PrPc attraverso la reticolazione mediata da anticorpi. Hanno osservato l’accoppiamento caveolin-1-dipendente di PrPc alla tirosina chinasi FYN. Mouillet-Richard et al. (2000) ha suggerito che anche la clatrina (vedi 118960) potrebbe contribuire a questo accoppiamento.

Ohnuma et al. (2004) ha dimostrato che CD26 (102720) si lega al dominio di scaffolding di CAV1 su cellule che presentano l’antigene. Il legame avviene per mezzo di residui da 201 a 226 di CD26, insieme al sito catalitico della serina in posizione 630. Sui monociti che esprimono antigeni del tossoide tetanico (TT), l’interazione CD26-CAV1 ha portato alla fosforilazione CAV1, all’attivazione di NFKB (vedere 164011) e alla sovraregolazione di CD86 (601020). La riduzione dell’espressione di CAV1 ha inibito la sovraregolazione mediata da CD26 di CD86 e ha abrogato il miglioramento mediato da CD26 della proliferazione delle cellule T indotta da TT. Ohnuma et al. (2004) ha concluso che l’interazione CD26-CAV1 svolge un ruolo nella sovraregolazione CD86 sui monociti caricati con antigene e il successivo impegno di CD86 con CD28 sulle cellule T, portando all’attivazione delle cellule T antigene-specifiche.

Hovanessian et al. (2004) ha identificato un motivo di legame CAV1 conservato nella glicoproteina gp41 della busta transmembrana del virus dell’immunodeficienza umana (HIV). L’analisi di immunoprecipitazione ha mostrato che gp41 e peptidi sintetici contenenti il motivo legante CAV1 legavano CAV1. Gli anticorpi del coniglio ai peptidi sintetici hanno inibito l’infezione del T-linfocita dagli isolati primari di HIV. Hovanessian et al. (2004) ha osservato che gli anticorpi ai peptidi sono rari negli individui infetti da HIV e ha proposto che i peptidi possano essere utili come vaccino universale epitopo a cellule B o come agenti immunoterapici.

Pelkmans e Zerial (2005) hanno esplorato il ruolo delle chinasi nella dinamica delle caveole. Hanno scoperto che caveolae operano utilizzando principi diversi dal traffico di membrana classica. Innanzitutto, ogni strato caveolare contiene un numero impostato (1′ quantum’) di molecole di caveolina-1. In secondo luogo, le caveole sono immagazzinate come in strutture multicaveolari stazionarie sulla membrana plasmatica o subiscono cicli continui di fissione e fusione con la membrana plasmatica in un piccolo volume sotto la superficie, senza smontare il rivestimento caveolare. In terzo luogo, un meccanismo di commutazione sposta le caveole da questo ciclo localizzato al trasporto citoplasmatico a lungo raggio. Pelkmans e Zerial (2005) hanno identificato 6 chinasi che regolano diversi passaggi del ciclo caveolare. Le loro osservazioni hanno rivelato nuovi principi nel traffico delle caveole e hanno suggerito che le proprietà dinamiche delle caveole e la loro competenza di trasporto sono regolate da diverse chinasi che operano a più livelli.

Yamamoto et al. (2006) ha presentato prove che LRP6 (603507) è interiorizzato con caveolina nelle linee cellulari umane e che i componenti di questa via endocitica sono necessari per l’internalizzazione indotta da WNT3A (606359) di LRP6 e per l’accumulo di beta-catenina (CTNNB1; 116806). I dati hanno suggerito che WNT3A innesca l’interazione di LRP6 con caveolin e promuove il reclutamento di AXIN (AXIN1; 603816) a LRP6 fosforilato da GSK3B (605004) e che caveolin inibisce quindi il legame della beta-catenina con AXIN. Yamamoto et al. (2006) ha concluso che la caveolina svolge ruoli critici nell’indurre l’internalizzazione di LRP6 e nell’attivare la via WNT/beta-catenina.

Utilizzando analisi microarray, immunoistochimiche, RT-PCR e immunoblot, Wang et al. (2006) ha scoperto che l’espressione di CAV1 era significativamente ridotta nel tessuto polmonare e nelle cellule epiteliali positive KRT19 (148020), ma non nelle cellule endoteliali positive CD31 (PECAM1; 173445), dei pazienti con fibrosi polmonare idiopatica (IPF; 178500) rispetto ai controlli. Il trasferimento di Cav1 nei topi ha soppresso l’IPF indotta dalla bleomicina. Il trattamento dei fibroblasti polmonari umani con TGFB (190180) ha ridotto l’mRNA CAV1 e l’espressione proteica. CAV1 ha soppresso la produzione di matrice extracellulare indotta da TGFB (ECM) tramite la via JNK (MAPK8; 601158) e ha modulato la segnalazione SMAD (ad esempio, SMAD3; 603109) da fibroblasti. Wang et al. (2006) ha concluso che CAV1 inibisce la produzione di molecole ECM da parte dei fibroblasti e ha suggerito che potrebbe essere un bersaglio terapeutico per i pazienti con IPF.

Trajkovski et al. (2011) ha dimostrato che l’espressione di microRNA miR103 (613187) e miR107 (613189) è sovraregolata nei topi obesi. Il silenziamento di miR103 e miR107 ha portato a una migliore omeostasi del glucosio e sensibilità all’insulina. Al contrario, il guadagno della funzione miR103 / 107 nel fegato o nel grasso è stato sufficiente per indurre un’omeostasi del glucosio compromessa. Trajkovski et al. (2011) ha identificato caveolin-1, un regolatore critico del recettore dell’insulina (INSR; 147670), come un gene bersaglio diretto di miR103/107. Hanno dimostrato che caveolin-1 è upregulated sopra miR103/107 inattivazione in adipocytes e che questo è concomitante con la stabilizzazione del ricevitore dell’insulina, la segnalazione aumentata dell’insulina, la dimensione diminuita del adipocyte e l’assorbimento insulina-stimolato aumentato del glucosio. Trajkovski et al. (2011) ha concluso che i loro risultati hanno dimostrato l’importanza centrale di miR103/107 per la sensibilità all’insulina e identificato un nuovo obiettivo per il trattamento del diabete di tipo 2 e dell’obesità.

Le proteine che contengono un dominio F-BAR, come PACSIN2 (604960), regolano la dinamica della membrana e la flessione. Senju et al. (2011) ha scoperto che la sovraespressione del dominio F-BAR PACSIN2 nelle cellule HeLa alterava la localizzazione di CAV1 e causava invaginazioni della membrana plasmatica simile a mesh. Il dominio F-BAR isolato di PACSIN2 ha legato il terminale N di CAV1 più fortemente di PACSIN2 a lunghezza intera. Senju et al. (2011) ha determinato che un’interazione intramolecolare tra i domini SH3 e F-BAR di PACSIN2 era autoinibitoria e che CAV1 ha interrotto questa interazione. Oltre al legame CAV1, il dominio F-BAR di PACSIN2 legava simultaneamente la membrana plasmatica e la tubulazione della membrana indotta. L’abbattimento di PACSIN2 nelle cellule HeLa tramite piccoli RNA interferenti ha ridotto il numero di invaginazioni CAV1-positive, aumentato il diametro dei colli delle caveole, aumentato la profondità delle caveole e interferito con il reclutamento di dynamin-2 (DNM2; 602378) per la fissione delle caveole.

Utilizzando vari metodi, Lanciotti et al. (2012) ha scoperto che MLC1 (605908), TRPV4 (605427), HEPACAM (611642), syntrophin (vedi 601017), caveolin-1, Kir4.1 (KCNJ10; 602208) e AQP4 (600308) assemblati in un complesso multiproteico associato a Na, K-ATPasi. Nel ratto e linee cellulari astrociti umani, questo Na, complesso K-ATPasi mediato aumento del calcio citosolico indotta da gonfiore e il recupero del volume in risposta allo stress iposmotico. MLC1 associato direttamente con la Na, K-ATPasi beta-1 subunità (ATP1B1; 182330), e l’espressione della membrana plasmatica di MLC1 è stato richiesto per il montaggio del Na,complesso K-ATPasi. TRPV4 è stato richiesto per l’afflusso di calcio e AQP4 è stato reclutato nel complesso dopo lo stress iposmotico.

I geni che codificano la caveolina murina-1 e -2 sono colocalizzati all’interno della regione A2 del cromosoma 6 del topo (Engelman et al., 1998). Da PESCE, Engelman et al. (1998) mappato CAV1 e CAV2 al cromosoma 7q31.1-q31.2. (CA)n microsatellite ripetere marcatore analisi dei cloni genomici CAV indicato che contengono il marcatore D7S522, situato a 7q31.1. Quindi, Engelman et al. (1998, 1998) ha dimostrato che i 2 geni umani mappano in una regione di synteny conservato con 6-A2 murino. Il gene umano CAV3 mappa a 3p25, corrispondente alla regione del mouse 6-E1.

Lipodistrofia generalizzata congenita, Tipo 3

In una donna di 20 anni, nata da genitori consanguinei brasiliani, con lipodistrofia generalizzata congenita tipo 3 (CGL3; 612526) senza mutazione nei geni codificanti seipin (606158) o AGPAT2 (603100), Kim et al. (2008) ha identificato una mutazione omozigote di terminazione prematura in CAV1 (601047.0001). La mutazione ha interessato sia le isoforme alfa e beta CAV1 che l’espressione ablata CAV1 nei fibroblasti cutanei. Kim et al. (2008) ha selezionato CAV1 come gene candidato a causa del suo coinvolgimento nella segnalazione di insulina e nell’omeostasi lipidica. CAV1 è un componente strutturale chiave delle caveole della membrana plasmatica e i topi Cav1-carenti mostrano una progressiva perdita di tessuto adiposo e resistenza all’insulina. Le mutazioni di CAV1 non sono state trovate in 3 pazienti supplementari con il disordine che non hanno avuto mutazioni di AGPAT2 o di seipin.

Lipodistrofia parziale familiare, tipo 7

In un padre e una figlia con lipodistrofia parziale familiare di tipo 7 (FPLD7; 606721), Cao et al. (2008) ha identificato una mutazione troncante eterozigote nel gene CAV1 (601047.0004). Non sono state trovate mutazioni di sequenza codificante in altri 4 geni associati alla lipodistrofia. Il gene CAV1 è stato scelto per lo studio perché i modelli murini carenti di Cav1 mostrano alcune caratteristiche simili (Razani et al., 2002). Il fenotipo neurologico più grave nella figlia ha suggerito che altri fattori, genetici o non genetici, possono modulare la gravità del fenotipo. Un paziente non correlato con lipodistrofia parziale senza risultati oculari o neurologici ha avuto una mutazione eterozigote-88delC nella regione non tradotta 5-prime del gene CAV1, con un potenziale effetto sul telaio di lettura. I 2 probandi sono stati accertati da una coorte di 60 pazienti con lipodistrofia parziale che sono stati sottoposti a screening per mutazioni CAV1.

In 2 pazienti non correlati con FPLD7, Garg et al. (2015) ha identificato de novo mutazioni troncanti eterozigoti nel gene CAV1 (Q142X; 601047.0005 e F160X; 601047.0006). I fibroblasti dei pazienti hanno mostrato un’espressione significativamente ridotta di CAV1 rispetto ai controlli, ma non ci sono state differenze nel numero o nella morfologia delle caveole rispetto ai controlli.

Ipertensione polmonare primaria 3

In membri affetti di una famiglia di 3 generazioni con ipertensione polmonare primaria autosomica dominante-3(PPH3 ;615343), Austin et al. (2012) ha identificato una mutazione troncante eterozigote nel gene CAV1 (601047.0002). La mutazione, che è stata identificata dal sequenziamento dell’intero esoma e confermata dal sequenziamento di Sanger, segregata con il disturbo nella famiglia e non è stata trovata in diversi grandi database di controllo dell’exoma o 1.000 controlli etnicamente abbinati. Diversi membri della famiglia non affetti hanno anche portato la mutazione, indicando penetranza incompleta. L’età alla diagnosi variava da 4 a 67 anni e le generazioni successive mostravano l’insorgenza precoce del disturbo. I livelli di proteina CAV1 sono diminuiti nei fibroblasti dei pazienti rispetto ai controlli. Il sequenziamento di questo gene in 260 pazienti aggiuntivi con il disturbo ha identificato una mutazione troncante de novo (601047.0003) in 1 paziente con esordio nell’infanzia, suggerendo che è una causa rara di PPH. Il tessuto polmonare del paziente ha mostrato una diminuzione dell’espressione di CAV1. Austin et al. (2012) ha suggerito che entrambe le mutazioni possono interrompere l’ancoraggio delle caveole alla membrana plasmatica. Cav1 knockout topi sviluppano ipertensione polmonare (Drab et al., 2001; Zhao et al., 2002; Zhao et al., 2009), sostenendo la patogenicità delle varianti identificate da Austin et al. (2012). I risultati hanno evidenziato l’importanza delle caveole nell’omeostasi della vascolarizzazione polmonare.

Associazioni in attesa di conferma

In una femmina di 3 anni con aspetto progeroide neonatale, lipodistrofia, ipertensione polmonare, cutis marmorata, difficoltà di alimentazione e incapacità di prosperare, Schrauwen et al. (2015) ha identificato mutazioni eterozigoti nei geni CAV1, AGPAT2 e LPIN1 (605518), che svolgono tutti un ruolo importante nella biosintesi del triacilglicerolo nel tessuto adiposo.

Per interruzione mirata di caveolin-1, Drab et al. (2001) ha generato topi privi di caveole. L’assenza di questo organello compromette la segnalazione di ossido nitrico e calcio in un sistema cardiovascolare, causando aberrazioni nel rilassamento endotelio-dipendente, nella contrattilità e nel mantenimento del tono miogenico. Inoltre, i polmoni dei topi knockout hanno mostrato un ispessimento dei setti alveolari causato da proliferazione e fibrosi delle cellule endoteliali incontrollate, con conseguenti gravi limitazioni fisiche nei topi caveolin-1-interrotti. Così, Drab et al. (2001) ha concluso che caveolin-1 e caveolae svolgono un ruolo fondamentale nell’organizzazione di più vie di segnalazione nella cellula.

Per ricombinazione omologa, Razani et al. (2001) ha creato topi Cav1-null che erano vitali e fertili. Nei tessuti e nei fibroblasti embrionali coltivati dai topi Cav1-null, hanno osservato una mancanza di formazione di caveole, degradazione e ridistribuzione di Cav2, difetti nell’endocitosi dell’albumina (un ligando caveolare) e un fenotipo iperproliferativo. Nelle cellule endoteliali polmonari, gli autori hanno osservato setti alveolari ispessiti e ipercellularità e un aumento del numero di recettori del fattore di crescita endoteliale vascolare (191306)-cellule endoteliali positive. I topi Cav1-null hanno mostrato intolleranza all’esercizio se confrontati con i littermates wildtype in un test di nuoto. Misurando la risposta fisiologica degli anelli aortici a vari stimoli, Razani et al. (2001) ha determinato che i topi Cav1-carenti hanno mostrato risposte anormali di vasocostrizione e vasorilassazione. Hanno osservato che eNOS (NOS3; 163729) l’attività è stata sovraregolata negli animali Cav1-null e questa attività potrebbe essere attenuata da uno specifico inibitore NOS. Razani et al. (2001) ha concluso che l’espressione Cav1 è necessaria per stabilizzare il prodotto proteico Cav2, per mediare l’endocitosi caveolare di ligandi specifici, per regolare negativamente la proliferazione di alcuni tipi di cellule e per fornire un’inibizione tonica dell’attività eNOS nelle cellule endoteliali.

Razani et al. (2002) ha scoperto che i topi Cav1-null più vecchi avevano pesi corporei più bassi ed erano resistenti all’obesità indotta dalla dieta rispetto a wildtype. Gli adipociti dei topi Cav1-null mancavano delle membrane caveolae. All’inizio, una mancanza di Cav1 ha interessato selettivamente solo il cuscinetto di grasso della ghiandola mammaria femminile e ha provocato un’ablazione quasi completa dello strato di grasso ipodermico. Con l’età, c’è stato uno scompenso sistemico nell’accumulo di lipidi, con conseguente riduzione dei cuscinetti adiposi, riduzione del diametro delle cellule adipocitarie e parenchima adiposo bianco scarsamente differenziato/ipercellulare. Studi di laboratorio hanno dimostrato che i topi Cav1-null avevano livelli di trigliceridi e acidi grassi liberi gravemente elevati, sebbene i livelli di insulina, glucosio e colesterolo fossero normali. Il fenotipo del corpo magro e i difetti metabolici osservati in questi topi hanno suggerito un ruolo per CAV1 nell’omeostasi lipidica sistemica in vivo.

Per studiare il significato in vivo delle caveoline nei mammiferi, Zhao et al. (2002) ha generato topi carenti nel gene Cav1 e ha dimostrato che, in sua assenza, non sono state osservate strutture caveolae in diversi tipi di cellule non muscolari. Sebbene i topi omozigoti-nulli fossero vitali, l’esame istologico e l’ecocardiografia hanno identificato uno spettro di caratteristiche della cardiomiopatia dilatativa nella camera ventricolare sinistra dei cuori carenti di Cav1, incluso un diametro della camera ventricolare ingrandito, una parete posteriore sottile e una ridotta contrattilità. Questi animali avevano anche segnato ipertrofia ventricolare destra, suggerendo un aumento cronico della pressione arteriosa polmonare. La misurazione diretta della pressione arteriosa polmonare e l’analisi istologica hanno rivelato che i topi omozigoti-nulli mostravano ipertensione polmonare, che potrebbe aver contribuito all’ipertrofia del ventricolo destro. Inoltre, la perdita di Cav1 ha portato ad un drammatico aumento dei livelli sistemici di ossido nitrico. Zhao et al. (2002) ha fornito in vivo prove che la caveolina-1 è essenziale per il controllo dei livelli sistemici di ossido nitrico e della normale funzione cardiopolmonare.

Zhao et al. (2009) ha dimostrato che il rimodellamento vascolare polmonare e l’ipertensione polmonare nei topi Cav1 -/- sono il risultato di un’elevata attività Nos3. Il trattamento dei topi Cav1 -/- con uno scavenger di superossido o un inibitore NOS ha invertito il fenotipo. Nei topi Cav1 -/ -, l’attivazione di Nos3 ha comportato una compromissione dell’attività di Pkg (PRKG1; 176894) attraverso la nitrazione della tirosina e la sovraespressione di Pkg ha contrastato l’ipertensione polmonare nei topi Cav1 -/ -. L’esame del tessuto polmonare da pazienti con ipertensione arteriosa polmonare ha rivelato un’elevata attività NOS3, una diminuzione dell’espressione CAV1 e una maggiore nitrazione della tirosina di PKG con concomitante elevazione compensatoria nell’espressione di PKG, ricapitolando le osservazioni nei topi.

Durante la lesione vascolare, la proliferazione e la migrazione delle cellule muscolari lisce portano alla formazione di neointima, che è inibita dal monossido di carbonio (CO), un sottoprodotto dell’attività dell’eme ossigenasi-1 (HMOX1; 141250). Kim et al. (2005) ha scoperto che l’inibizione dell’iperplasia intimale da parte di CO in un modello di lesione vascolare del ratto ha coinvolto una maggiore espressione di Cav1 nella muscolatura liscia vascolare tramite una cascata di segnalazione che coinvolge cGMP e p38 MAPK (MAPK14; 600289). CO non è riuscito a inibire la proliferazione cellulare in assenza di espressione Cav1.

Yu et al. (2006) ha scoperto che la legatura dell’arteria carotide esterna sinistra per 14 giorni per abbassare il flusso sanguigno ha ridotto il diametro del lume delle arterie carotidi dai topi wildtype. Nei topi Cav1-null, la diminuzione del flusso sanguigno non ha ridotto il diametro del lume, ma paradossalmente ha aumentato lo spessore della parete e la proliferazione cellulare. Nelle arterie carotidi pressurizzate isolate, la dilatazione mediata dal flusso è stata marcatamente ridotta nelle arterie Cav1-null rispetto a quelle dei topi wildtype. Questa compromissione in risposta al flusso è stata salvata ricostituendo Cav1 nell’endotelio. Yu et al. (2006) ha concluso che la Cav1 endoteliale e le caveole sono necessarie sia per la meccanotrasduzione rapida che a lungo termine nei vasi sanguigni intatti.

Fernandez et al. (2006) ha scoperto che i topi Cav1-null mostravano una rigenerazione epatica compromessa e una bassa sopravvivenza dopo epatectomia parziale. Gli epatociti hanno mostrato un accumulo di gocce lipidiche drasticamente ridotto e non sono avanzati attraverso il ciclo di divisione cellulare. Il trattamento dei topi Cav1-null con glucosio, che è un substrato energetico predominante rispetto ai lipidi, ha aumentato drasticamente la sopravvivenza e ristabilito la progressione del ciclo cellulare. Così, Fernandez et al. (2006) ha concluso che la caveolina-1 svolge un ruolo cruciale nei meccanismi che coordinano il metabolismo lipidico con la risposta proliferativa che si verifica nel fegato dopo la lesione cellulare.