Immagine: i ricercatori hanno scoperto tre fattori importanti per aiutare gli assoni (rossi) a ricrescere dopo il danno al midollo spinale. Credit: Laboratorio Sofroniew.
Per molti anni, i ricercatori hanno pensato che la cicatrice che si forma dopo una lesione del midollo spinale impedisca attivamente la rigenerazione dei neuroni danneggiati. In uno studio sui roditori, gli scienziati supportati dal National Institutes of Health hanno dimostrato che si potrebbe superare questa barriera e ricollegare i nervi del midollo spinale recisi, riportando indietro gli orologi dei neuroni per metterli in uno stato di crescita precoce. Quando ciò accade, i neuroni potrebbero essere indotti a ricrescere attraverso il tessuto cicatrizzato.
La ricerca è stata sostenuta dall’Istituto Nazionale dei Disturbi neurologici e ictus (NINDS), parte del NIH.
“Per decenni i ricercatori hanno cercato di far ricrescere i neuroni recisi in una lesione del midollo spinale e riconnetterli con i neuroni dell’altra parte. Questo studio suggerisce che il procedimento potrebbe richiedere la manipolazione di tre processi chiave della crescita”, ha detto Lyn Jakeman, Direttore del programma NINDS. “Questi approfondimenti sono importanti per comprendere i meccanismi della lesione e rigenerazione che un giorno potrebbero essere utilizzati per sviluppare potenziali trattamenti per le lesioni del midollo spinale”.
I neuroni inviano segnali l’un l’altro attraverso lunghe proiezioni chiamate assoni. Quando il midollo spinale viene danneggiato, molti di questi assoni vengono recisi, causando una perdita di sensibilità e / o paralisi al di sotto del sito di lesione. In risposta, una cicatrice si forma all’interno del tessuto danneggiato e anche se gli assoni possono tentare di ricrescere per un breve periodo, questo processo non ha successo. Poiché queste connessioni tra i neuroni sono fatte inizialmente mentre il corpo si sta sviluppando, i ricercatori hanno cercato di ripristinare quelle condizioni di sviluppo per aiutare potenzialmente la parte danneggiata del midollo spinale a guarire.
“Ci sono diversi modelli di crescita nel midollo spinale che si chiudono dopo lo sviluppo”, ha detto Michael V. Sofroniew, Professore presso il Brain Research Institute della UCLA e autore principale dello studio pubblicato su Nature. “Volevamo vedere se potevamo riattivare quei modelli dopo l’infortunio e se ciò avrebbe portato alla ricrescita degli assoni”.
Utilizzando i modelli di lesione del midollo spinale di topo e ratto, i ricercatori dell’UCLA e i loro collaboratori presso la Harvard Medical School di Boston e l’Istituto federale svizzero di tecnologia di Losanna, hanno esaminato tre componenti del processo di ricrescita dei neuroni.
In primo luogo, hanno cercato di restituire geneticamente l’orologio dei neuroni riattivando il programma di crescita che ha prodotto le connessioni originali. Sebbene non siano attivi negli adulti, i neuroni portano ancora il programma usato durante la crescita precoce. Iniettando virus contenenti geni relativi a questo programma, i ricercatori sono stati in grado di riportare i neuroni del midollo spinale in uno stato in cui poteva verificarsi la crescita degli assoni.
( Vedi anche: Nuovo studio offre speranza di recupero dalla lesione del midollo spinale).
Secondo, i nuovi assoni dovevano viaggiare attraverso il tessuto danneggiato. Normalmente, gli assoni in crescita si muovono lungo il sito della lesione con molecole che non si trovano nel tessuto cicatriziale. Dopo aver iniettato il sito della lesione con un gel contenente una combinazione di proteine che promuovono la crescita, gli scienziati hanno visto un aumento delle molecole di supporto dell’ assone fornire effettivamente una “strada” attraverso la lesione.
Infine, gli assoni in crescita avevano bisogno di uscire dal luogo della ferita e trovare degli obiettivi. Durante lo sviluppo, i neuroni rilasciano proteine chiamate chemoattrattanti a cui gli assoni si avvicinano. Per simulare questo percorso, i ricercatori hanno iniettato proteine chemoattrattanti oltre il sito della ferita e hanno visto gli assoni crescere completamente attraverso il sito della ferita.
Quando nessuno dei tre trattamenti – attivazione virale del programma di crescita, formazione del percorso per il viaggio degli assoni, e l’aggiunta di chemoattrattanti -erano forniti, non si vedeva alcun ricrescita dei neuroni. Al contrario, quando tutti e tre i trattamenti sono stati utilizzati nell’ordine descritto, i neuroni sono cresciuti in modo robusto. Decine o centinaia di assoni viaggiavano attraverso la cicatrice e si ricollegavano con i neuroni dall’altra parte.
I risultati dello studio suggeriscono che le nuove connessioni potrebbero condurre segnali elettrici attraverso la lesione.
“Ci aspettiamo che questi assoni cresciuti si comportino in modo molto simile ai nuovi assoni che vediamo in fase di sviluppo”, ha spiegato il ricercatore. “Tuttavia, proprio come un neonato deve imparare a camminare, questi circuiti appena formati richiederanno probabilmente un addestramento prima di poter favorire il recupero funzionale”.
Il trauma del midollo spinale colpisce circa 12.500 persone negli Stati Uniti ogni anno e circa 276.000 individui negli Stati Uniti vivono attualmente con gli effetti a lungo termine delle lesioni del midollo spinale. L’obiettivo della ricerca sulla lesione del midollo spinale è quello di ripristinare le connessioni recise dalla lesione per fornire un recupero funzionale.
Il Dr. Sofroniew ed i suoi colleghi stanno ora cercando di perfezionare la loro comprensione dei meccanismi coinvolti nella rigenerazione degli assoni e di determinare come i circuiti appena cablati possano essere meglio riqualificati per ripristinare il movimento.
Fonte: NIH
