Fascin-1 Fosforilata: La Danza Molecolare che Guida la Guarigione Dopo una Lesione Midollare

Ciao a tutti! Oggi voglio parlarvi di qualcosa di veramente affascinante che sta emergendo nel campo delle neuroscienze, qualcosa che tocca da vicino la speranza di recupero dopo una lesione del midollo spinale (LMS). Immaginate il midollo spinale come un’autostrada super trafficata per le informazioni nervose. Un incidente su questa autostrada, una lesione, crea un caos incredibile, lasciando dietro di sé detriti, in particolare quelli della mielina, la guaina isolante dei nostri “cavi” nervosi (gli assoni).

Il Problema dei Detriti Mielinici

Questi detriti mielinici non sono solo spazzatura; sono un vero e proprio ostacolo. Impediscono agli assoni di ricrescere, bloccano la formazione di nuova mielina (ri-mielinizzazione) e scatenano un’infiammazione persistente che peggiora ulteriormente la situazione. È come se sull’autostrada incidentata, oltre ai rottami, ci fossero segnali stradali che urlano “STOP!” a chiunque cerchi di riparare la via.

Qui entrano in gioco le nostre eroine cellulari: le microglia. Sono le cellule immunitarie residenti nel nostro sistema nervoso centrale, una sorta di squadra di pulizia e sorveglianza specializzata. Hanno una capacità fagocitica (cioè di “mangiare” detriti e cellule danneggiate) e degradativa superiore ad altre cellule. Nelle prime fasi dopo una LMS, sono proprio loro le principali responsabili della rimozione dei detriti mielinici, un compito cruciale per limitare i danni e favorire la riparazione.

Tuttavia, c’è un “ma”. Dopo circa una settimana, per ragioni non del tutto chiare, l’efficacia delle microglia diminuisce. Altre cellule immunitarie, i macrofagi derivati dai monociti che arrivano dal sangue, prendono il sopravvento, ma spesso finiscono per trasformarsi in “cellule schiumose” piene di detriti non digeriti, contribuendo all’infiammazione cronica. Capire come potenziare e prolungare l’azione benefica delle microglia è quindi una sfida chiave per sviluppare nuove terapie.

Fascin-1: Una Proteina Chiave nella Microglia

Ed è qui che la nostra ricerca entra nel vivo. In studi precedenti, avevamo notato che una proteina chiamata Fascin-1 aumentava in modo sostenuto proprio nelle microglia (identificate dal marcatore Cx3cr1) dopo una LMS. La Fascin-1 è nota per essere una proteina che lega l’actina, una componente fondamentale dello scheletro interno delle cellule (citoscheletro), essenziale per processi come il movimento e, appunto, la fagocitosi. Ci siamo chiesti: che ruolo gioca esattamente la Fascin-1 nella capacità delle microglia di “ripulire” dopo una lesione?

Per scoprirlo, abbiamo fatto qualcosa di piuttosto sofisticato: abbiamo creato topi geneticamente modificati in cui potevamo “spegnere” il gene della Fascin-1 specificamente nelle microglia (li abbiamo chiamati topi Fascin-1 CKO). Cosa è successo quando abbiamo indotto una LMS in questi topi? I risultati sono stati netti: senza la Fascin-1 nelle microglia, c’era una perdita neuronale maggiore e un recupero motorio significativamente peggiore rispetto ai topi normali. Era chiaro che la Fascin-1 nelle microglia svolgeva un ruolo protettivo fondamentale. L’analisi ha confermato che questo peggioramento era correlato a una ridotta attività fagocitica delle microglia: semplicemente, “mangiavano” meno detriti mielinici.

La Sorpresa: Non è Solo la Quantità, ma la Qualità (Fosforilazione)!

Ma la storia non finisce qui. La Fascin-1 non è un interruttore on/off. La sua attività è finemente regolata, in particolare da un processo chiamato fosforilazione. Immaginate la fosforilazione come l’aggiunta di una piccola etichetta chimica (un gruppo fosfato) a una proteina, che ne modifica la funzione. Nel caso della Fascin-1, la fosforilazione su un punto specifico (la Serina 39) riduce la sua capacità di impacchettare strettamente i filamenti di actina, rendendo la membrana cellulare più “flessibile” e dinamica, pronta a deformarsi per inglobare particelle – un processo essenziale per una fagocitosi efficiente.

Abbiamo quindi ipotizzato che non fosse solo la presenza di Fascin-1, ma il suo stato di fosforilazione dinamica a orchestrare la pulizia dei detriti mielinici da parte delle microglia. Siamo andati a vedere cosa succedeva nei topi normali dopo la LMS. Abbiamo misurato sia la Fascin-1 totale (Fascin-1) sia la sua forma fosforilata (p-Fascin-1).

I risultati sono stati illuminanti! Nei primi giorni dopo la lesione (giorno 1 e 3), quando la fagocitosi microgliale è al suo picco, i livelli di p-Fascin-1 erano alti, comparabili a quelli della Fascin-1 totale. Ma al giorno 7, quando l’attività fagocitica delle microglia cala drasticamente, anche il rapporto p-Fascin-1/Fascin-1 diminuiva significativamente (circa del 50-70%)! Questa correlazione era fortissima: alti livelli di fosforilazione di Fascin-1 coincidevano con un’alta attività fagocitica, e viceversa. Sembrava proprio che la perdita di fosforilazione fosse legata al “blocco” della fagocitosi microgliale che osservavamo dopo la prima settimana.

Chi Dirige l’Orchestra della Fosforilazione? L’Asse Mas1/PKCγ

Ok, la fosforilazione è importante. Ma chi è il “direttore d’orchestra” che decide quando e quanto fosforilare la Fascin-1? Sapevamo dalla letteratura che la famiglia di enzimi chiamata Protein Kinasi C (PKC) è la principale responsabile della fosforilazione della Fascin-1. Analizzando dati trascrittomici (cioè l’espressione dei geni) di microglia/macrofagi dopo LMS, abbiamo notato che due membri della famiglia PKC, PKCα e PKCγ, erano particolarmente espressi. Tuttavia, mentre PKCα rimaneva stabile, i livelli di PKCγ seguivano un andamento molto simile a quello della p-Fascin-1: alti nei primi giorni (picco al giorno 3) e significativamente ridotti al giorno 7. Esperimenti in vitro su colture primarie di microglia esposte a detriti mielinici hanno confermato questo andamento: PKCγ aumentava parallelamente alla p-Fascin-1 nei giorni 1 e 3, per poi calare entrambi al giorno 5. Sembrava proprio che PKCγ fosse il principale attore nella fosforilazione di Fascin-1 legata alla fagocitosi.

Per confermarlo ulteriormente, abbiamo usato un trucco in laboratorio. Al giorno 5, quando la fagocitosi e la fosforilazione erano basse, abbiamo trattato le microglia con una sostanza (TPA) che attiva specificamente le PKC. Risultato? La fosforilazione di Fascin-1 è aumentata e, contemporaneamente, le microglia hanno ricominciato a fagocitare più efficacemente i detriti mielinici! Bingo!

Ma potevamo risalire ancora più a monte nella catena di comando? Le PKC sono spesso attivate da segnali che provengono dalla superficie cellulare, in particolare da recettori accoppiati a proteine G (GPCR). Analizzando nuovamente i dati trascrittomici, abbiamo cercato quale GPCR mostrasse i cambiamenti più significativi tra il giorno 3 (alta fagocitosi) e il giorno 7 (bassa fagocitosi). Il candidato più forte emerso è stato Mas1.

Andando a verificare nei topi con LMS e nelle colture cellulari, abbiamo visto che anche l’espressione di Mas1 nelle microglia seguiva lo stesso schema: alta nei primi giorni, bassa al giorno 7 (in vivo) o 5 (in vitro). Sembrava esserci una correlazione positiva tra i livelli di Mas1 e la capacità fagocitica delle microglia.

Per testare direttamente il ruolo di Mas1, abbiamo usato un’altra strategia in vitro. Abbiamo utilizzato il captopril, un farmaco noto per essere un agonista (cioè un attivatore) di Mas1. Trattando le microglia con captopril, abbiamo visto un aumento dell’attivazione di PKCγ, un aumento della fosforilazione di Fascin-1 e un potenziamento della fagocitosi dei detriti mielinici, sia all’inizio che al giorno 5 (quando normalmente sarebbe bassa). E se bloccavamo PKCγ (usando un inibitore chiamato BIM) mentre attivavamo Mas1 con captopril? L’effetto positivo sulla fosforilazione di Fascin-1 e sulla fagocitosi veniva annullato. Questo dimostrava chiaramente che Mas1 agisce a monte, attivando PKCγ, che a sua volta fosforila Fascin-1, promuovendo la fagocitosi microgliale. Avevamo delineato un intero percorso di segnalazione!

Una Nuova Speranza Terapeutica? Il Captopril

A questo punto, la domanda sorgeva spontanea: se attivare questo percorso Mas1/PKCγ/Fascin-1 in vitro migliora la fagocitosi, potrebbe funzionare anche in vivo per migliorare il recupero dopo una LMS? Abbiamo deciso di provare. Abbiamo trattato i topi con LMS con iniezioni giornaliere di captopril, l’attivatore di Mas1, per 28 giorni.

I risultati sono stati davvero incoraggianti! I topi trattati con captopril mostravano:

• Una maggiore sopravvivenza dei neuroni nell’area circostante la lesione.
• Una minore area demielinizzata (più mielina preservata).
• Un miglior recupero della funzione motoria degli arti posteriori, misurato sia con la scala BMS (Basso Mouse Scale) sia con l’analisi dell’impronta della camminata (passi più lunghi, meno larghi e più dritti).

Sembrava proprio che modulare farmacologicamente l’equilibrio della fosforilazione di Fascin-1, attivando l’asse Mas1/PKCγ, potesse rappresentare una strategia terapeutica promettente per la LMS.

Considerazioni Finali e Prospettive Future

Questo studio, a mio avviso, apre una finestra davvero interessante. Abbiamo identificato un meccanismo molecolare preciso – la fosforilazione dinamica di Fascin-1 regolata dall’asse Mas1/PKCγ – che governa un processo cellulare cruciale per la riparazione dopo una LMS: la fagocitosi microgliale dei detriti mielinici.

Certo, ci sono ancora aspetti da chiarire. Il modello di topo che abbiamo usato (Cx3cr1-Cre) per eliminare Fascin-1 nelle microglia potrebbe influenzare anche altri tipi di cellule immunitarie (macrofagi perivascolari e derivati dal sangue) che esprimono Cx3cr1. Inoltre, lo stesso Cx3cr1 gioca un ruolo nella fagocitosi, quindi la sua parziale eliminazione nel nostro modello potrebbe avere effetti confondenti. Studi futuri con modelli di topi ancora più specifici per le microglia (come quelli basati su Tmem119 o Hexb) saranno importanti. Inoltre, Mas1 non è espresso solo nelle microglia, quindi gli effetti benefici del captopril potrebbero coinvolgere anche altri meccanismi, come la regolazione dei vasi sanguigni.

Nonostante queste cautele, i nostri risultati suggeriscono fortemente che mantenere o ripristinare un’adeguata fosforilazione di Fascin-1 nelle microglia, magari attraverso l’attivazione farmacologica dell’asse Mas1/PKCγ con farmaci come il captopril (già usato per altre condizioni), potrebbe essere una via promettente per potenziare le capacità riparative innate del midollo spinale, proteggere i neuroni residui e migliorare il recupero funzionale dopo una lesione. È una danza molecolare complessa, ma comprenderla e imparare a guidarla potrebbe fare una grande differenza per tante persone.

Fonte: Springer