Polveri sottili e Sclerosi multipla: dimostrato l’effetto su neuroinfiammazione e riparazione della mielina

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10/03/2021
Polveri sottili e Sclerosi multipla: dimostrato l’effetto su neuroinfiammazione  e riparazione della mielina

Neurochemistry International
Polveri sottili e Sclerosi multipla:
dimostrato l’effetto su neuroinfiammazione e riparazione della mielina

I ricercatori del NICO - Università di Torino hanno dimostrato per la prima volta - in uno studio sul modello animale - gli effetti negativi dell’esposizione al PM sulle capacità rigenerative del tessuto nervoso

Roberta Parolisia,b, Francesca Montarolob,c,d, Alessandro Pinie, Sabrina Rovellif, Andrea Cattaneof,Antonio Bertolottob,c, Annalisa Buffoa,b, Valentina Bollatig, Enrica Bodaa,b

Secondo l’OMS causa la morte prematura di circa 4 milioni di persone nel mondo ogni anno. Ma l'esposizione cronica ad alti livelli di polveri sottili - il famoso PM (particulate matter) - è anche associata a una prevalenza della Sclerosi Multipla in alcune popolazioni. In particolare nei grandi centri urbani, dove i picchi di PM precedono sistematicamente i ricoveri ospedalieri dovuti all'esordio o alla recidiva di patologie croniche autoimmuni, tra cui la Sclerosi Multipla, come dimostrano numerosi studi epidemiologici. A oggi restano tuttavia da chiarire i meccanismi con cui l'esposizione al PM eserciti un effetto sul sistema nervoso centrale.

Grazie a un progetto pilota finanziato da AISM e la sua Fondazione FISM - Fondazione Italiana Sclerosi Multipla, le ricercatrici del NICO - Università di Torino hanno chiarito per la prima volta in un modello animale che l’esposizione al PM ha effetti negativi sulle capacità rigenerative del tessuto nervoso, e in particolare della mielina, il rivestimento degli assoni che – se danneggiato, come avviene nella SM – compromette la trasmissione delle informazioni fra i neuroni.

Lo studio è nato grazie alla collaborazione tra i ricercatori del NICO Enrica Boda, Roberta Parolisi, Annalisa Buffo (Gruppo Fisiopatologia delle Cellule Staminali Cerebrali), Francesca Montarolo e Antonio Bertolotto (Gruppo Neurobiologia Clinica – CRESM, Centro di Riferimento Regionale SM dell’Ospedale San Luigi Gonzaga di Orbassano, TO) con il gruppo di ricerca di Valentina Bollati dell’Università di Milano e Andrea Cattaneo dell’Università dell’Insubria.

Figura 2

fig. 1 (in alto) - Gli oligodendrociti (qui marcati in rosso) ripopolano l'area demielinizzata a seguito della lesione della sostanza bianca. In caso di esposizione al PM, la sopravvivenza e la maturazione di queste cellule è ostacolata,
con conseguente compromissione della riparazione del tessuto.

fig. 2 (qui sopra) - Le cellule di microglia (qui marcate in rosso) sembrano essere largamente responsabili
degli effetti neurotossici del PM nel cervello fetale e adulto.

I risultati della ricerca - pubblicati sulla rivista Neurochemistry International - dimostrano in un modello animale che l’esposizione al PM2.5 ostacola la riparazione della mielina, inibisce il differenziamento degli oligodendrociti e promuove l’attivazione degli astrociti e della microglia, cellule chedi norma svolgono funzioni di sostegno per i neuroni ma che - quando attivate dal sistema immunitario come accade nella Sclerosi Multipla - contribuiscono alla neuroinfiammazione.

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In un modello di lezione della sostanza bianca sottocorticale, l’esposizione al PM2.5 ostacola la riparazione della mielina, disturba le dinamiche di differenziamento degli oligodendrociti, promuove la reattività di astrociti e della microglia, che sostengono la neuroinfiammazione. Abbreviazioni: OPC, cellule precursori degli oligodendrociti; OL, oligodendrociti

Nelle prime fasi di malattia, la mielina può comunque essere riparata da cellule gliali presenti nel tessuto nervoso, chiamate oligodendrociti, il che contribuisce alla remissione - purtroppo spesso solo temporanea - dei sintomi. Le ricerche in corso nei nostri laboratori sono importanti perché permettono di capire quali fattori possono ostacolarne la riparazione - sottolinea la prof.ssa Enrica Boda del NICO, Università di Torino -  aggiungendo un tassello nella comprensione dei meccanismi di neurotossicità del PM. I nostri studi - continua - ora si focalizzano nell’identificare i meccanismi cellulari e molecolari che mediano il trasferimento del ‘danno’ dovuto all’inalazione del PM2.5 dai polmoni al sistema nervoso centrale. Riconoscere fattori di rischio ambientali modificabili - come l’inquinamento dell’aria - e i meccanismi che mediano le loro azioni può fornire informazioni importanti per prevenire le recidive della Sclerosi Multipla agendo su politiche ambientali, stile di vita e possibilmente, progettazione di nuovi strumenti di prevenzione e interventi terapeutici”.

FIG1

L'esposizione a PM2.5 altera la dinamica differenziativa degli oligodendrociti in un modello di lesione demielinizzante indotto da lisolecitina.
(A) Schema rappresentativo delle fasi di differenziamento degli oligodendrociti (B) Immagini rappresentative che mostrano OPC (precursori cellulari degli oligodendrociti) NG2+ (verdi) nella sostanza bianca sottocorticale lesionata. La quantificazione delle cellule NG2+ rivela un aumento del 30% nei topi esposti a PM2,5  rispetto ai controlli. (C) immagini rappresentative di oligodendrociti maturi GSTpi+ (rosso). La densità delle cellule GSTpi+ è significativamente ridotta nei topi esposti a PM rispetto ai controlli.

Department of Neuroscience Rita Levi-Montalcini, University of Turin, Italy
Neuroscience Institute Cavalieri Ottolenghi (NICO), University of Turin, Regione Gonzole, 10, 10043, Orbassano (Turin), Italy
Neurobiology Unit, Neurology-CReSM (Regional Referring Center of Multiple Sclerosis), AOU San Luigi Gonzaga, Regione Gonzole 10, 10043, Orbassano, Italy
Department of Molecular Biotechnology and Health Sciences, University of Turin, via Nizza 52, 10126, Turin, Italy
Department of Clinical and Experimental Medicine, University of Florence, Viale Pieraccini 6, 50139, Florence, Italy
Department of Science and High Technology, University of Insubria, 22100, Como, Italy
Department of Clinical Sciences and Community Health, University of Milan, Milan, Italy

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