Scoperte cellule del sangue in grado di limitare i danni traumatici del midollo spinale

L’approccio innovativo, sperimentato nei topi, dai ricercatori del Weizmann Institute of Science di Rehovot in Israele e dell’Istituto Scientifico Universitario San Raffaele di Milano, apre nuove speranze per la cura delle lesioni del midollo spinale

Milano - Una equipe di ricercatori dell’Weizmann Institute of Science di Rehovot in Israele, guidata da Michal Schwartz, in collaborazione con i ricercatori dell’Unità di Neuroimmunologia (Istituto di Neurologia Sperimentale - INSPE) del San Raffaele di Milano, diretta da Gianvito Martino, hanno dimostrato che un particolare tipo di cellule del sangue, i cosiddetti macrofagi, possono essere utilizzati come strumento terapeutico per attenuare i danni permanenti al sistema nervoso centrale causati da lesioni traumatiche del midollo spinale. Tale scoperta, per ora validata solo nei topi, è stata pubblicata oggi sulla prestigiosa rivista scientifica internazionale PLoS Medicine ed apre nuove prospettive terapeutiche per la cura delle lesioni traumatiche del midollo spinale. La lesione del midollo spinale è un evento patologico che si verifica quando si interrompe parzialmente o totalmente la connessione funzionale tra il midollo spinale da una parte e il cervello e i nervi periferici dall’altra. Le cause più comuni che possono portare ad una lesione midollare sono di tipo traumatico: di solito sono il risultato di una ferita fisica (es. arma da fuoco) o di un trauma contusivo (es. incidente automobilistico o motoristico) che provocano una frattura della colonna vertebrale a cui consegue il danneggiamento irreversibile del midollo spinale. I danni a carico del midollo spinale possono causare la perdita di funzioni motorie (come ad esempio il movimento e/o la respirazione) e/o sensoriali (come ad esempio le sensibilità tattile, termica e dolorifica) a seconda del segmento del midollo spinale che è stato danneggiato. Attualmente al mondo ci sono circa 2.5 milioni di persone con lesione midollare a cui si aggiunge un numero di circa 130.000 casi ogni anno. Queste cifre danno ragione del significativo impatto dei traumi midollari sulla qualità della vita. Attualmente non esistono terapie specifiche per i traumi midollari anche se un intervento chirurgico immediato (nelle prime 72 ore dal trauma) teso a ridurre la frattura vertebrale associata alla lesione midollare può essere di parziale beneficio. L’accumulo di deficit(s) funzionali permanenti, causati dal trauma midollare, è dovuto non solo all’evento traumatico iniziale in sé ma anche a una serie di processi secondari al danno, sia precoci sia tardivi. Tra gli eventi dannosi precoci (che avvengono nei primi 2-3 giorni dal trauma) l’infiammazione gioca un ruolo importante, mentre tra gli eventi tardivi più deleteri (che avvengono settimane o mesi dopo il trauma) ricordiamo la cicatrizzazione della zona danneggiata e la formazione di una cavità cistica con conseguente perdita irreversibile della funzione della zona colpita. La peculiarità della scoperta si deve al fatto che i ricercatori del Weizman Institute e del San Raffaele, dopo aver indotto sperimentalmente lesioni traumatiche nel midollo spinale di topi, hanno verificato che alcuni tipi di cellule del sangue che prendevano parte alla reazione infiammatoria post-traumatica non svolgevano una vera e propria azione dannosa ma altresì 2 avevano un effetto benefico. Dopo questa prima osservazione, i ricercatori hanno cercato di capire quali erano le caratteristiche di queste cellule infiammatorie ‘benevole’ ed hanno individuato in una particolare popolazione di globuli bianchi, i macrofagi, i responsabili di tale attività. I macrofagi sono globuli bianchi normalmente deputati a combattere le infezioni poiché sono in grado di catturare e distruggere gli agenti infettivi; in questo caso si sono dimostrati capaci di svolgere funzioni protettive fino ad ora insperate e poco conosciute. Le cellule del sistema immunitario, dal quale dipende la reazione infiammatoria post-traumatica che avviene nel midollo spinale lesionato, contengono vari tipi cellulari diversi tra cui due tipi di macrofagi: i macrofagi che provengono dal sangue e i macrofagi residenti perennemente nel sistema nervoso, la microglia. I ricercatori hanno dimostrato che l’effetto benefico nel riparare le lesioni dipende solo dai macrofagi provenienti dal sangue, e non da quelli residenti nel midollo spinale, ma hanno anche individuato all’interno della popolazione dei macrofagi del sangue un particolare sottotipo cellulare in grado di svolgere tale azione benefica attraverso il rilascio di una potente sostanza anti-infiammatoria denominata interleuchina 10. Per verificare l’effetto curativo dei macrofagi, i ricercatori israeliani e i colleghi del San Raffaele hanno poi utilizzato un topo-chimera in cui i macrofagi del sangue erano stati preventivamente “colorati di verde” per poi essere individuati una volta trapiantati nei topi malati. Con questo stratagemma si è potuto distinguere tra microglia e macrofagi del sangue e si è potuto scoprire che topi trapiantati con macrofagi verdi recuperavano più in fretta le funzioni motorie perse a causa della lesioni midollare concludendo che i macrofagi del sangue e non quelli presenti nel sistema nervoso centrale sono le cellule che ‘riparano’. L’iniezione delle cellule è però risultata efficace solo quando le cellule sono state iniettate quando l’infiammazione è risultata attiva nel midollo spinale, cioè nelle fasi immediatamente successive al trauma. In condizioni di scarsa infiammazione queste cellule non hanno mostrato alcuna capacità di riparazione. Infine, i ricercatori hanno anche osservato che i macrofagi producono non solo una riparazione diretta del danno, limitando l’infiammazione, ma influenzano anche le capacità autoriparative del tessuto malato in cui si integrano. Normalmente infatti il tessuto danneggiato reagisce cicatrizzando la zona colpita con conseguente formazione di una cavità cistica; l’azione dei macrofagi trapiantati, invece, ha anche favorito l’attivazione delle cellule endogene (dell’animale malato) che moltiplicandosi hanno potuto anch’esse contribuire alla riparazione del danno poiché capaci di inibire la cicatrizzazione e la formazione della cavità cistica. Lo studio ha due aspetti di rilievo che devono essere sottolineati. Da una parte chiarisce una volta di più che alcune sottopopolazioni cellulari del sistema immunitario hanno una tale attività antiinfiammatoria che possono contribuire efficacemente a riparare danni ingenti al sistema nervoso conseguenti ad eventi di tipo traumatico/infiammatorio e dall’altra suggerisce l’utilizzo di tali cellule come strumenti terapeutici per limitare i danni provocati da importanti traumi midollari. I risultati pubblicati suggeriscono una nuova via terapeutica, basata sulla stimolazione piuttosto che sull’inibizione del sistema immunitario, che potrebbe nel futuro prossimo risultare efficace non solo per curare lesioni traumatiche acute del sistema nervoso ma anche disturbi cronici neurodegenerativi come la Malattia di Alzheimer ed il Morbo di Parkinson. Il progetto è stato sostenuto da varie organizzazioni tra cui Israel Science Foundation, High Q Foundation, MINERVA Foundation, Comunità Europea, e BMW Italia Group


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STUDIO PUBBLICATO SU PLOS MEDICINE, 28 LUGLIO 2009
Infiltrating Blood-Derived Macrophoges Are Vital Cells Playing an Anti-inflammatory Role in Recovery
from Spinal Cord Injury in Mice
Ravid Shechter,1, Anat London,1, Chen Varol,2 Catarina Raposo,1 Melania Cusimano,3 Gili Yovel,1 Asya Rolls,1, Matthias
Mack,4 Stefano Pluchino,3 Gianvito Martino,3 Steffen Jung,2 Michal Schwartz 1
1) Department of Neurobiology, The Weizmann Institute of Science, Rehovot, Israel

2) Department of Immunology, The Weizmann Institute of Science, Rehovot, Istrael

3) Neuroimmunology Unit, DIBIT and Institute of Experimental Neurology (INSPE), San Raffaele Scientific Institute,
Milan, Italy

4) Department of Internal Medicine, University of Regensburg, Regensburg, Germany

28-07-09