Lesione del nervo ottico-Immagine Credit Public Domain-
Le lesioni traumatiche al cervello, al midollo spinale e al nervo ottico nel sistema nervoso centrale (SNC) sono la principale causa di disabilità e la seconda causa di morte in tutto il mondo. Le lesioni del sistema nervoso centrale spesso provocano una perdita catastrofica delle funzioni sensoriali, motorie e visive, che è il problema più impegnativo affrontato da medici e ricercatori.
I neuroscienziati della City University di Hong Kong (CityU) hanno recentemente identificato una piccola molecola che può stimolare efficacemente la rigenerazione dei nervi e ripristinare le funzioni visive dopo una lesione del nervo ottico, offrendo grandi speranze per i pazienti con lesione del nervo ottico, come nella perdita della vista correlata al glaucoma.”Attualmente non è disponibile un trattamento efficace per le lesioni traumatiche al sistema nervoso centrale, quindi c’è un bisogno immediato di un potenziale farmaco per promuovere la riparazione del sistema nervoso centrale e, infine, ottenere il pieno recupero della funzione, come la funzione visiva, nei pazienti”, afferma il Dott. Eddie Ma Chi-him, capo e Professore associato presso il dipartimento di neuroscienze e Direttore dell’unità di ricerca sugli animali da laboratorio presso CityU.
Migliorare la dinamica e la motilità mitocondriale è la chiave per il successo della rigenerazione degli assoni
Gli assoni, che sono una struttura simile a un cavo che si estende dai neuroni (cellule nervose), sono responsabili della trasmissione dei segnali tra i neuroni e dal cervello ai muscoli e alle ghiandole. Il primo passo per il successo della rigenerazione degli assoni è l’attivazione di un programma di ricrescita, che prevede la sintesi e il trasporto di materiali per far ricrescere gli assoni. Questi sono tutti processi che richiedono energia, che richiedono il trasporto attivo dei mitocondri (la centrale elettrica della cellula) agli assoni feriti all’estremità distale.
I neuroni feriti devono quindi affrontare sfide speciali che richiedono il trasporto a lunga distanza dei mitocondri dal soma (corpo cellulare) agli assoni rigeneranti distali, dove i mitocondri assonali negli adulti sono per lo più stazionari e il consumo locale di energia è fondamentale per la rigenerazione degli assoni.
Un gruppo di ricerca guidato dal Dottor Ma ha identificato una piccola molecola terapeutica, M1, che può aumentare la fusione e la motilità dei mitocondri, con conseguente rigenerazione prolungata degli assoni a lunga distanza. Gli assoni rigenerati hanno suscitato attività neurali nelle regioni cerebrali bersaglio e ripristinato le funzioni visive entro 4-6 settimane dopo la lesione del nervo ottico nei topi trattati con M1.
La piccola molecola M1 promuove la dinamica mitocondriale e sostiene la rigenerazione degli assoni a lunga distanza
“I fotorecettori negli occhi trasmettono informazioni visive ai neuroni nella retina. Per facilitare il recupero della funzione visiva dopo una lesione, gli assoni dei neuroni devono rigenerarsi attraverso il nervo ottico e trasmettere gli impulsi nervosi ai bersagli visivi nel cervello attraverso il nervo ottico per l’elaborazione e la formazione delle immagini“, ha spiegato il Dottor Ma.
Per verificare se M1 potrebbe promuovere la rigenerazione degli assoni a lunga distanza dopo le lesioni del sistema nervoso centrale, il team di ricerca ha valutato l’entità della rigenerazione degli assoni nei topi trattati con M1 quattro settimane dopo la lesione. Sorprendentemente, la maggior parte degli assoni rigeneranti dei topi trattati con M1 ha raggiunto 4 mm distalmente al sito di schiacciamento (cioè vicino al chiasma ottico), mentre non sono stati trovati assoni rigeneranti nei topi di controllo trattati con veicolo. Nei topi trattati con M1, la sopravvivenza delle cellule gangliari della retina (RGC, neuroni che trasmettono gli stimoli visivi dall’occhio al cervello) è aumentata significativamente dal 19% al 33% quattro settimane dopo la lesione del nervo ottico.
Ciò indica che il trattamento M1 sostiene la rigenerazione degli assoni a lunga distanza dal chiasma ottico, cioè a metà strada tra gli occhi e la regione cerebrale bersaglio, a più bersagli visivi sottocorticali nel cervello. Gli assoni rigenerati suscitano attività neurali nelle regioni cerebrali bersaglio e ripristinano le funzioni visive dopo il trattamento M1“, ha aggiunto il Dottor Ma.
Vedi anche:Tecnica per rigenerare il nervo ottico offre speranza per il trattamento del glaucoma
Il trattamento M1 ripristina la funzione visiva
Per esplorare ulteriormente se il trattamento M1 può ripristinare la funzione visiva, il team di ricerca ha sottoposto i topi trattati con M1 a un test del riflesso pupillare della luce sei settimane dopo la lesione del nervo ottico. I ricercatori hanno scoperto che gli occhi lesionati dei topi trattati con M1 hanno ripristinato la risposta di costrizione della pupilla all’illuminazione della luce blu a un livello simile a quello degli occhi non lesionati, suggerendo che il trattamento con M1 può ripristinare la risposta di costrizione della pupilla dopo lesioni del nervo ottico.
Inoltre, il team di ricerca ha valutato la risposta dei topi a uno stimolo incombente, una risposta difensiva innata indotta visivamente per evitare i predatori. I topi sono stati collocati in una camera aperta con un rifugio a forma di prisma triangolare e un cerchio nero in rapida espansione come stimolo incombente e sono stati osservati i loro comportamenti di congelamento e fuga. La metà dei topi trattati con M1 ha risposto allo stimolo nascondendosi in un rifugio, dimostrando che M1 ha indotto una robusta rigenerazione degli assoni per reinnervare le regioni cerebrali target visive sottocorticali per il completo recupero della loro funzione visiva.
Potenziale applicazione clinica di M1 per la riparazione di lesioni del sistema nervoso
Lo studio, durato sette anni, evidenzia il potenziale di una terapia non virale prontamente disponibile per la riparazione del sistema nervoso centrale, che si basa sulla precedente ricerca del team sulla rigenerazione dei nervi periferici utilizzando la terapia genica.
“Questa volta abbiamo usato la piccola molecola, M1, per riparare il sistema nervoso centrale semplicemente mediante iniezione intravitreale negli occhi, che è una procedura medica consolidata per i pazienti, ad esempio per il trattamento della degenerazione maculare. Ripristino riuscito delle funzioni visive, come il riflesso della luce pupillare e la risposta a stimoli visivi incombenti è stato osservato nei topi trattati con M1 da quattro a sei settimane dopo che il nervo ottico era stato danneggiato”, ha affermato il Dott. Au Ngan-pan, ricercatore associato presso il Dipartimento di neuroscienze.
Il team sta inoltre sviluppando un modello animale per il trattamento della perdita della vista correlata al glaucoma utilizzando M1 e possibilmente per altre malattie oculari comuni e disturbi della vista come la retinopatia correlata al diabete, la degenerazione maculare e la neuropatia ottica traumatica. Pertanto, sono necessarie ulteriori indagini per valutare la potenziale applicazione clinica di M1.
“Questa svolta della ricerca preannuncia un nuovo approccio che potrebbe affrontare le esigenze mediche insoddisfatte nell’accelerare il recupero funzionale entro una finestra temporale terapeutica limitata dopo le lesioni del sistema nervoso centrale”, ha affermato il Dottor Ma.
I risultati dello studio sono stati pubblicati sulla rivista scientifica internazionale Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Fonte:PNAS
