Il cariolisi è uno dei cambiamenti che vengono identificati nei nuclei delle cellule quando muoiono a causa di noxa o danni esterni, come ad esempio a causa di ipossia (insufficiente apporto di ossigeno) o sostanze tossiche.
Il suo nome deriva dal greco karyon, che significa "nucleo" e lisi, che può essere interpretato come "attenuazione" o dissoluzione "; quindi il termine cariolisi significa letteralmente "cancellazione del nucleo".
Questo fenomeno si verifica durante la fase della necrofanerosi, come la picnosi e la carioressi, e può essere l'unico cambiamento nucleare o essere incluso all'interno di un continuum che inizia con la picnosi, passa attraverso la carioressi e termina con la cariolisi..
Come nella caroressi, il cambiamento nucleare precede i cambiamenti citoplasmatici e il processo nel suo insieme è accompagnato dall'infiammazione della matrice extracellulare, qualcosa caratteristico della necrosi e che può essere considerata una differenza fondamentale con l'apoptosi, in cui non c'è il complemento infiammatorio.
La cariolisi si manifesta per l'azione di enzimi nucleari che in condizioni normali aiutano a distaccare e frammentare il DNA in modo che possa essere trascritto, ma che in condizioni di morte cellulare per noxa (necrosi) iniziano a disintegrare il nucleo nella sua interezza.
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Gli enzimi del nucleo cellulare sono molteplici e molto specifici, essendo vitali per la fisiologia del DNA e dell'RNA.
Poiché i geni ei cromosomi sono strutturati formando la cromatina, è praticamente impossibile che avvenga la trascrizione e la replicazione del DNA, poiché si tratta di una catena continua, estremamente lunga e con una conformazione spaziale tridimensionale molto complessa..
Per facilitare il processo di replicazione e trascrizione, gli enzimi nucleari "tagliano" il frammento di DNA da trascrivere, permettendo così di accoppiare l'RNA ad una catena lineare di acido desossiribonucleico con un inizio e una fine molto chiari..
Conosciuto anche come "fosfodiesterasi", gli enzimi nucleari sono in grado di scindere i legami fosfodiestere, pezzi chiave nella struttura degli acidi nucleici, regolando anche i livelli intracellulari di AMP ciclico e GMP.
A seconda del sito in cui le endonucleasi esercitano il loro effetto, sono classificate in due grandi categorie: nucleasi e ligasi..
Fino ad ora, gli effetti degli enzimi nucleasi, responsabili del "taglio" di pezzi di DNA per consentirne la replicazione, sono stati descritti in modo approssimativo, tuttavia una volta completata la trascrizione di un frammento di DNA, è necessario reintegrarlo nel grande filamento di acido desossiribonucleico a cui appartiene e anche per farlo in una posizione specifica.
È qui che entrano in gioco le "ligasi", enzimi capaci di "attaccare" al suo posto una catena di DNA precedentemente scissa dalle fosfodiesterasi..
Il delicato equilibrio tra nucleasi e ligasi permette di mantenere l'integrità del materiale genetico, così che quando l'attività di un enzima supera l'altro si possono prevedere problemi.
Per comprendere il ruolo della fosfodiesterasi nella cariolisi, è essenziale conoscere i diversi tipi che esistono, poiché sono responsabili dell'intero processo.
In questo senso le ligasi non hanno praticamente alcun ruolo, infatti la loro attività viene annullata, rendendo impossibile invertire il processo avviato dalle nucleasi..
Quindi, a seconda del sito in cui esercitano la loro azione, le nucleasi si suddividono in:
- Endonucleasi
- Esonucleasi
- Endonucleasi di restrizione
Oltre agli enzimi in grado di scindere il DNA (noti anche come DNasi), nel nucleo sono presenti anche enzimi con la capacità di "tagliare" e modellare segmenti di RNA, detti ribonucleasi o RNasi..
Sebbene questi enzimi siano importanti nella normale fisiologia della cellula, durante il processo di necrosi svolgono un ruolo secondario..
Le endonucleasi sono enzimi in grado di tagliare le catene del DNA dalla loro estremità libera, cioè sono in grado di separare il DNA in qualsiasi punto della catena.
Le endonucleasi possono tagliare il DNA in modo casuale in qualsiasi regione senza corrispondere a una particolare sequenza nucleotidica.
Le endonucleasi di restrizione sono un tipo molto speciale di endonucleasi in grado di identificare una specifica sequenza di basi per tagliare la catena del DNA in quel punto specifico..
Sono classificati in tre gruppi: Tipo I, Tipo II e Tipo III.
Le endonucleasi di restrizione di tipo I richiedono l'ATP per funzionare (consumando così energia) e sono in grado di scindere fino a 1000 paia di basi dalla sequenza di riconoscimento.
Da parte sua, la versione più semplice delle endonucleasi di restrizione è di tipo II; in un processo che non richiede energia, questi enzimi sono in grado di tagliare il DNA in lunghezze variabili dalla sequenza di restrizione.
Infine, le endonucleasi di restrizione di tipo III, in un processo che consuma anche energia (ATP), tagliano la catena del DNA in piccoli frammenti che non superano le 25 paia di basi dal punto di riconoscimento (restrizione).
Infine, le esonucleasi sono quegli enzimi in grado di tagliare il DNA da un'estremità libera della catena, cioè sono enzimi specializzati in catene di DNA lineari precedentemente tagliate dalle endonucleasi..
Pertanto, il termine ENDOnuclease si riferisce alla capacità dell'enzima di tagliare il filamento di DNA all'interno (ENDO = all'interno), mentre EXOnuclease indica che l'enzima può tagliare il DNA solo all'estremità libera (EXO = all'esterno).
L'attività sincronizzata e armonica di tutti questi enzimi consente i complessi processi di replicazione e trascrizione genetica; Tuttavia, durante la necrosi questo equilibrio si perde e il DNA inizia a frammentarsi fino a quando rimangono solo i suoi componenti di base liberi e disorganizzati, che è sinonimo di morte cellulare..
Conoscendo l'elevato numero di enzimi presenti nel nucleo, nonché il modo in cui esercitano la loro funzione, non è difficile inferire la fisiopatologia della cariolisi.
Tutto inizia come una perdita di omeostasi tra enzimi nucleasi e ligasi, l'effetto di questi ultimi essendo di gran lunga superato dai primi; cioè, più DNA viene distrutto di quanto possa essere riparato.
In primo luogo, le endonucleasi tagliano una lunga catena di DNA in piccoli frammenti, che vengono successivamente ulteriormente ridotti da altre endonucleasi..
Infine, i frammenti più corti vengono lisati dalle loro estremità da esonucleasi fino a quando non ci sono tracce di materiale nucleare organizzato, che è stato decomposto enzimaticamente..
Nella microscopia ottica, le cellule che hanno subito la cariolisi appaiono totalmente rosa (eosinofili), rendendo impossibile identificare il materiale nucleare colorato di viola.
In alcuni casi, una macchia evanescente o "fantasma" può essere vista nell'area in cui una volta si trovava il nucleo cellulare, ma in generale il colore predominante sarà il rosa, perché non ci sono più strutture nucleari organizzate in grado di catturare l'ematossilina..
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