Immagine al microscopio del midollo spinale: le fibre nervose danneggiate assorbono una tintura fluorescente rossa, gli assoni senza assorbimento di colorante appaiono grigi. Immagine: Witte et al.
I deficit neurologici permanenti dei pazienti con sclerosi multipla dipendono in larga misura dall’entità della degenerazione delle fibre nervose lunghe. Quest’ultima inizia da rotture nella membrana cellulare e dal conseguente afflusso di ioni di calcio.
Solo in Germania, oltre 200.000 pazienti soffrono di sclerosi multipla (SM, una condizione autoimmune e una delle più comuni malattie infiammatorie del sistema nervoso centrale.
Il grado di disabilità del paziente dipende in modo critico dall’entità della perdita di fibre nervose. Questo perché la reazione autoimmune caratteristica della condizione attacca gli assoni, che sono responsabili della trasmissione degli impulsi nervosi.
Ora un gruppo guidato dal Professor Martin Kerschensteiner, Direttore dell’Istituto di Neuroimmunologia clinica presso Ludwig-Maximilians-Universitaet (LMU) di Monaco e dal Professor Thomas Misgeld dell’Istituto di biologia cellulare neuronale presso l’Università tecnica di Monaco (TUM), utilizzando un modello animale di SM ha identificato un meccanismo che può provocare la degenerazione degli assoni.
I ricercatori hanno dimostrato che minuscole rotture nella membrana cellulare permettono agli ioni di calcio di penetrare nel neurone, interrompendo il bilancio ionico e infine uccidendo l’assone.
Le nuove scoperte appaiono in Neuron.
In studi precedenti, Kerschensteiner, Misgeld e colleghi avevano osservato che gli assoni nelle lesioni infiammatorie erano spesso gonfi e successivamente frammentati. “Ma in alcuni casi, il rigonfiamento spontaneamente è regredito e questi assoni sono stati recuperati”, afferma Kerschensteiner. “Quindi il processo è in linea di principio reversibile e potrebbe essere modulato terapeuticamente se avessimo una migliore comprensione dei meccanismi sottostanti“.
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Con l’aiuto della microscopia in vivo, i ricercatori hanno ora dimostrato in un modello animale di SM che il destino di questi assoni dipende dal loro contenuto di calcio. Assoni con una concentrazione anormalmente elevata di calcio hanno maggiori probabilità di subire gonfiore e conseguente degenerazione e meno probabilità di riprendersi da questo stato rispetto agli assoni con livelli normali di calcio.
Il team è stato in grado di dimostrare, utilizzando un colorante fluorescente accoppiato a una macromolecola, che l’eccesso di calcio è derivato dallo spazio extracellulare e penetra nell’assone attraverso nanofori nella membrana cellulare.
“Il complesso è troppo grande per penetrare in un assone intatto: solo se la membrana è stata danneggiata, può essere assorbito nell’assone come rilevato dalla sua fluorescenza. Con l’aiuto della microscopia in vivo, siamo stati anche in grado di dimostrare che molti degli assoni che assorbono la tintura contengono anche una maggiore quantità di calcio “, afferma Kerschensteiner.
“Il fatto che nel sistema nervoso infiammato i nanofori nella membrana cellulare possano contribuire alla morte delle fibre nervose è una nuova scoperta che potrebbe in futuro essere terapeuticamente rilevante“, aggiunge Misgeld.
È già noto da studi sulla lesione del midollo spinale che le cellule nervose hanno la capacità di riparare rotture causate da forze meccaniche. I ricercatori quindi sperano che una migliore comprensione delle origini e della riparazione delle membrane delle cellule nervose danneggiate li avvicinerà all’identificazione di nuovi obiettivi per gli interventi terapeutici.
Fonte, Università di Monaco
