International Journal of Molecular Sciences, febbraio 2022
Rigenerazione dei nervi:
svelato il percorso delle cellule di Schwann per colonizzare i condotti nervosi
Nel processo di rigenerazione dei nervi giocano un ruolo fondamentale, fornendo una guida agli assoni in ricrescita. Ma cosa guida la migrazione delle cellule di Schwann?
Comprendere i meccanismi alla base della rigenerazione dei nervi all'interno di condotti corti può aumentarne l’efficacia su lesioni estese, evitando il ricorso all'autotrapianto. Questo l'obiettivo che ha unito ricercatrici e ricercatori di due gruppi di ricerca NICO, Rigenerazione dei nervi e Neurogenesi adulta.
Benedetta Elena Fornasari 1 2, Federica Zen 1 2, Giulia Nato 2 3, Marco Fogli 2 3, Federico Luzzati 2 3, Giulia Ronchi 1 2, Stefania Raimondo 1 2, Giovanna Gambarotta 1 2
Lesioni gravi dei nervi periferici: un'alternativa all'autotrapianto
Il sistema nervoso periferico collega il sistema nervoso centrale agli arti e ai vari organi e tessuti dell’organismo: per fare ciò percorre il corpo in tutta la sua interezza e, non essendo protetto dalle ossa, è facilmente esposto a traumi. Fortunatamente, al contrario del sistema nervoso centrale, i nervi periferici hanno una capacità rigenerativa intrinseca, ma ciò non è sufficiente a garantire una completa ripresa della funzionalità quando il danno è troppo grave.
La riparazione di lesioni gravi dei nervi periferici richiede l’autotrapianto per colmare il divario tra i due monconi del nervo lesionato: questo richiede l’impiego di un nervo sensitivo prelevato dal paziente stesso in un’altra regione del corpo, con conseguenze perdita di sensibilità nella regione che era innervata dal nervo prelevato. Una valida alternativa all’autotrapianto per nervi di piccole dimensioni, come quelli delle mani, è l’utilizzo di condotti, ossia strutture tubulari prodotte utilizzando materiali biocompatibili - come il chitosano - che creano un ambiente protetto connettendo i due monconi.
Il processo di rigenerazione dei nervi: il ruolo delle cellule di Schwann
Nel processo di rigenerazione nervosa giocano un ruolo fondamentale fornendo una guida agli assoni in ricrescita. Ma cosa guida la migrazione delle cellule di Schwann? Comprendere i meccanismi alla base della rigenerazione dei nervi all'interno di condotti corti può aiutare a migliorarne il design e di conseguenza aumentarne l’efficacia su lesioni estese. Ed è proprio questo obiettivo che ha unito ricercatrici e ricercatori di due gruppi di ricerca NICO, Rigenerazione dei Nervi e Neurogenesi adulta, portando ai risultati pubblicati sull’International Journal of Molecular Sciences.
Il team al completo nella foto qui sotto. In piedi, a partire da sinistra: Federico Luzzati, Giulia Nato, Benedetta Fornasari, Stefania Raimondo e Federica Zen. Fila in basso, da sinistra: Marco Fogli, Giovanna Gambarotta e Giulia Ronchi.
Studi precedenti condotti da altri gruppi di ricerca hanno dimostrato che durante la rigenerazione di lesioni di pochi millimetri (che non richiedono l’impiego di condotti) si forma una fitta rete di vasi sanguigni su cui le cellule di Schwann migrano per colonizzare la regione lesionata.
In questo studio - guidato dalla prof.ssa Giovanna Gambarotta insieme alle dr.sse Benedetta Fornasari e Federica Zen - il team dei nostri ricercatori si è chiesto se le cellule di Schwann usino lo stesso meccanismo per migrare e colonizzare i condotti utilizzati per riparare lesioni nervose gravi.
Immagini ad alto ingrandimento (A) e ricostruzione 3D (B) del nervo rigenerato a 7 giorni dalla lesione e riparazione marcate con Reca1 (rosso, marcatore delle cellule endoteliali) e S100β (verde, marcatore delle cellule di Schwann); (a-d) inserti: dettagli delle cellule di Schwann migranti adese alle cellule endoteliali.
Il video - realizzato da Marco Fogli, in collaborazione con Federico Luzzati e Giulia Nato del gruppo NICO di Neurogenesi adulta - mostra la ricostruzione 3D del nervo rigenerante all'interno di un condotto di chitosano, 7 giorni dopo la lesione e la riparazione.
Lo studio sulle lesioni riparate con condotti di chitosano
A questo scopo hanno lesionato nervi mediani di ratto, riparandoli con condotti di chitosano lunghi 10 mm. Per monitorare il fenomeno di rigenerazione nel tempo i nervi sono stati raccolti dopo 1, 2, 3, e 4 settimane dalla riparazione. I nervi rigenerati all’interno dei condotti sono stati tagliati in sezioni consecutive e analizzati tramite immunofluorescenza.
I dati raccolti evidenziano la formazione di una fitta rete di vasi sanguigni collocati nelle parti più esterne del nervo neoformato, che progredisce durante le varie fasi della rigenerazione. I nostri ricercatori hanno osservato la presenza abbondante di cellule di Schwann adese ai vasi neoformati, che migrano a partire dai due monconi di nervo e nel tempo colonizzano il condotto.
«Questa osservazione - commenta la prof.ssa Gambarotta - ci permette di concludere che la formazione di vasi sanguigni gioca un ruolo chiave all’interno dei condotti nervosi, non solo supportando la sopravvivenza cellulare, ma anche fornendo un percorso per la migrazione delle cellule di Schwann. Una strategia per migliorare l’efficienza dei condotti nervosi - conclude - consiste dunque nel fornire substrati o molecole in grado di stimolare l’angiogenesi, cioè lo sviluppo di nuovi vasi sanguigni a partire da altri già esistenti».
Dettagli ad alta risoluzione di nervi rigenerati a 14 (A), 21 (B), e 28 (C) giorni dalla lesione e riparazione.
Le sezioni sono state marcate con Reca1 (rosso, marcatore delle cellule endoteliali), S100β (verde, marcatore per le cellule di Schwann), e Neurofilamento/NF (bianco, marcatore dell’assone); scala 100 µm, scala dettagli: 50 µm.
1 Department of Clinical and Biological Sciences (DSCB), University of Torino, Regione Gonzole 10, 10043 Orbassano, TO, Italy.
2 Neuroscience Institute Cavalieri Ottolenghi (NICO), University of Torino, 10043 Orbassano, TO, Italy.
3 Department of Life Sciences and Systems Biology (DBIOS), University of Torino, 10123 Torino, TO, Italy.
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