Individuati macrofagi che promuovono la rigenerazione assonica

 

 

DIANE RICHMOND

 

 

NOTE E NOTIZIE - Anno XX – 25 febbraio 2023.

Testi pubblicati sul sito www.brainmindlife.org della Società Nazionale di Neuroscienze “Brain, Mind & Life - Italia” (BM&L-Italia). Oltre a notizie o commenti relativi a fatti ed eventi rilevanti per la Società, la sezione “note e notizie” presenta settimanalmente lavori neuroscientifici selezionati fra quelli pubblicati o in corso di pubblicazione sulle maggiori riviste e il cui argomento è oggetto di studio dei soci componenti lo staff dei recensori della Commissione Scientifica della Società.

 

 

[Tipologia del testo: RECENSIONE]

 

I neuroni sensitivi periferici dei gangli della radice dorsale del midollo spinale, in seguito a un danno significativo degli assoni delle strutture nervose, vanno incontro a un processo biologico di conversione di stato che li modifica portandoli in un assetto funzionale definito stato rigenerativo, in quanto permette la rigenerazione dell’assone e il recupero funzionale. Questo processo non è autonomo dalla cellula e richiede cellule gliali e cellule immunitarie. Quando si verificano danni ai nervi periferici, si determina un immediato e progressivo accumulo di macrofagi nelle radici dorsali, ma l’origine di queste cellule e la loro esatta funzione rimangono poco chiare e non ancora definite.

Rui Feng e colleghi coordinati da Valeria Cavalli della Washington University hanno condotto uno studio per mappare il destino e le risposte dei macrofagi delle radici dorsali al danno nervoso, adottando i seguenti metodi: 1) deplezione dei macrofagi; 2) mappatura del destino; 3) trascrittomica delle singole cellule.

Il risultato di questo lavoro è di sicuro interesse, non solo per il campo della rigenerazione neurale.

(Feng R. et al., Self-renewing macrophages in dorsal root ganglia contribute to promote nerve regeneration. Proceedings of the National Academy of Sciences USA – Epub ahead of print doi: 10.1073/pnas.2215906120, 2023).

La provenienza degli autori è la seguente: Department of Neuroscience, Washington University School of Medicine, St. Louis, MO (USA); Department of Developmental Biology, Washington University School of Medicine, St. Louis, MO (USA); Center of Regenerative Medicine, Washington University School of Medicine, St. Louis, MO (USA); Hope Center for Neurological Disorders, Washington University School of Medicine, St. Louis, MO (USA).

[Edited by Allan Basbaum, University of California San Francisco, San Francisco, CA].

Tre settimane fa ci siamo occupati dei rapporti tra dolore e rigenerazione neurale, trattando della capacità rigenerativa del nerve growth factor (NGF), scoperto da Rita Levi-Montalcini, che ha rivelato un ruolo nei meccanismi del dolore e ha motivato lo studio della sua neutralizzazione a scopo analgesico. Anche se in quel caso si trattava di uno studio sul ruolo di let-7 quale regolatore della rigenerazione dei nervi periferici e allo stesso tempo regolatore di NGF, entrambi i lavori rientrano in quell’ambito della ricerca che sta cercando di definire gli aspetti comuni alla regolazione del dolore e della riparazione nervosa, verosimilmente consistenti in meccanismi immunitari. Si riporta qui di seguito da quella recensione una sintetica introduzione alla questione della rigenerazione neurale.

“Jorge F. Tello (1880-1958), secondo il resoconto del 1928 di Santiago Ramon y Cajal[1], dimostrò come i neuroni perenni del sistema nervoso centrale potessero andare incontro a ricrescita se fatti accedere all’ambiente permissivo di un nervo sciatico condizionato. L’osservazione fu a lungo ignorata e, solo settant’anni dopo, Aguayo, Richardson e Mc Guinness replicarono gli studi di Tello con nuovi metodi, che consentirono di comprendere che l’impossibilità di rigenerarsi dei neuroni centrali differenziati non dipendeva da un deficit intrinseco della cellula, ma piuttosto dalle caratteristiche dell’ambiente danneggiato che, evidentemente, o non supportavano o impedivano la rigenerazione. Nei decenni successivi sono stati compiuti progressi significativi nell’identificazione degli elementi responsabili delle differenze tra gli ambienti del sistema nervoso centrale (SNC) e del sistema nervoso periferico (SNP), così già negli anni Novanta le basi cellulari delle risposte rigenerative, comparate con quelle non rigenerative, cominciavano a venire alla luce.

Nel citato articolo di vent’anni fa si sottolineava come il quadro d’insieme delle risposte emergenti della ricerca fosse veramente complesso e le indagini fossero ripartite in specifici campi corrispondenti alla diversa natura dei processi in questione. In pratica, quando si verifica un evento chemotossico o traumatico, si hanno alterazioni al livello sistemico, tissutale, cellulare e molecolare. Al livello cellulare, questi deficit includono demielinizzazione, degenerazione, sprouting abortivo o aberrante e morte cellulare.

Nell’articolo citato, al quale si rimanda per un’introduzione al campo della rigenerazione neurale e ai problemi non ancora risolti che presenta, sono dedicati a questi processi dei paragrafi specifici: demielinizzazione, retrazione assonica, sprouting e necrosi cellulare. Gli schemi di danno per questi processi rappresentano i correlati anatomopatologici della disfunzione cerebrale, ma anche i processi specifici che devono essere considerati per la riparazione. Le strategie per rigenerare i neuroni adulti appartenenti al SNC possono essere descritte come processo in più passi:

 

1)      sopravvivenza delle cellule nervose danneggiate,

2)      crescita dell’assone,

3)      ri-mielinizzazione,

4)      formazione di sinapsi.

 

Per affrontare gli aspetti differenti di questo processo multi-step, vi sono varie strategie e diversi approcci culturali, dal trapianto cellulare all’immunologia:

 

a)      Sostituzione cellulare

b)      Impiego di fattori neurotrofici

c)      Guida dell’assone e rimozione dell’inibizione della crescita

d)     Manipolazione della segnalazione intracellulare

e)      Creazione di ponti e impiego di substrati artificiali

f)       Modulazione della risposta immunitaria

 

Rinviando alla lettura integrale dell’articolo citato, ritorniamo al lavoro qui recensito”[2].

Cellule immunitarie come i macrofagi si ritiene che contribuiscano tanto alla riparazione delle lesioni quanto ai processi del dolore neuropatico. I macrofagi nei nervi periferici danneggiati sono stati studiati accuratamente da tempo, ma l’origine e la funzione specifica svolta dalle cellule macrofagiche presenti nei gangli della radice dorsale (DRG, da dorsal root ganglia) rimangono incerte. Feng e colleghi riportano l’esistenza di quattro diverse popolazioni di macrofagi subito dopo la lesione del nervo periferico, con la prima e più grande delle quattro popolazioni caratterizzata dal possesso della capacità di auto-rinnovo e di contribuire alla promozione della rigenerazione degli assoni danneggiati. Questo processo, come si è già ricordato, non è autonomo dalla cellula ed è caratterizzato da una rilevante partecipazione gliale e immunitaria.

I macrofagi che si accumulano nel DRG dopo la lesione hanno dunque un’importanza notevole, ed è perciò necessario conoscere la loro origine, le caratteristiche della loro risposta al danno nervoso e il loro destino funzionale. A questo scopo, gli autori dello studio hanno impiegato la deplezione dei macrofagi, la mappatura del loro destino e la trascrittomica delle singole cellule. In tal modo hanno identificato tre sotto-tipi di macrofagi presenti dopo il danno nel ganglio dorsale e, inoltre, una piccola sottopopolazione di precursori circolanti originati dal midollo osseo.

I macrofagi capaci di auto-rinnovarsi, che proliferano dai macrofagi residenti locali, sono risultati essere la popolazione maggiore del DRG. Gli altri due sotto-tipi sono così identificati: a) cellule microglia-simili e b) SGC (Imoonglia)[3] cioè cellule gliali satelliti simili a macrofagi.

Feng e colleghi dimostrano che i macrofagi capaci di auto-rinnovarsi contribuiscono alla promozione della rigenerazione degli assoni. Mediante i dati della trascrittomica da singola cellula e il “Cell Chat” per simulare la comunicazione intercellulare, hanno rivelato che i macrofagi esprimono il ligando glioprotettivo e neuroprotettivo prosaposina e comunicano con le SGC mediante il recettore della prosaposina GPR37L1.

Queste evidenze sperimentali mostrano che i macrofagi del DRG hanno la capacità di auto-rinnovarsi come la microglia del sistema nervoso centrale e contribuiscono a promuovere la rigenerazione assonica. I dati rivelano anche l’eterogeneità delle popolazioni di macrofagi gangliari con potenziali ruoli neuroprotettivi e glioprotettivi, che possono suggerire futuri approcci terapeutici per il trattamento delle lesioni nervose.

 

L’autrice della nota ringrazia la dottoressa Isabella Floriani per la correzione della bozza e invita alla lettura delle recensioni di argomento connesso che appaiono nella sezione “NOTE E NOTIZIE” del sito (utilizzare il motore interno nella pagina “CERCA”).

 

Diane Richmond

BM&L-25 febbraio 2023

www.brainmindlife.org

 

 

 

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[1] Questa esposizione attinge ampiamente all’articolo del nostro presidente scritto in risposta a Molecular “Stop Signs” May Hold Secret Of Nerve Regeneration come “Brain Mind & Life Opinion” e riportato nelle pagine dell’International Society of Neuroscience BM&L-International: si accede con click (o tocco, col touch screen) sull’icona del mondo a sinistra del cervello della splash page, poi click su “CURRENT”, qui scorrere la pagina fino in fondo dove c’è la scritta “CURRENT 2002-2004”, facendo click su questa scritta si vedrà apparire una superficie simile a una lapide, nuovamente intestata “CURRENT”: scorrendo l’elenco verso il basso si troverà il titolo “Neural Regeneration”: col click su questo titolo appare Molecular “Stop Signs” May Hold Secret Of Nerve Regeneration seguito dall’articolo del nostro presidente, che fa il punto degli aspetti da indagare e dei problemi da risolvere per ottenere in futuro una rigenerazione neurale dopo lesione.

[2] Note e Notizie 04-02-23 Rigenerazione dei nervi periferici con let7a antagomir.

[3] Le cellule gliali satelliti (SGC), che condividono alcune proprietà con gli astrociti del SNC, sono presenti nel SNP a livello dei gangli e nei gangli del simpatico e del parasimpatico. Le SGC sono uno dei tre tipi di glia del SNP, gli altri due essendo la glia enterica (ancora più simile agli astrociti) e le cellule di Schwann mielinanti e non-mielinanti. Il ruolo delle SGC nel dolore cronico è noto da tempo (v. Neuroglia (Kettenmann & Ransom, eds), p. 125, Oxford UP, 2013).