Dolore Infiammatorio: Svelato il Ruolo Chiave di IL-33, CCL2 e dei Canali TRPV1/TRPM8!

Amici scienziati e curiosi della biologia, oggi voglio portarvi con me in un viaggio affascinante nel mondo del dolore infiammatorio. Sappiamo tutti quanto possa essere fastidioso, a volte debilitante, ma cosa succede esattamente a livello molecolare quando sentiamo quel bruciore, quella fitta persistente? Beh, abbiamo fatto delle scoperte piuttosto eccitanti che gettano nuova luce su questo complesso processo, e non vedo l’ora di condividerle con voi!

Il nostro sistema immunitario innato, la prima linea di difesa del corpo, gioca un ruolo cruciale non solo nel combattere le infezioni, ma anche nel modulare il dolore. Tuttavia, come esattamente questo sistema dialoghi con i nostri neuroni sensoriali per farci “sentire” il dolore è sempre stato un puzzle un po’ nebbioso. Fino ad ora, o almeno, abbiamo aggiunto un pezzo importante!

L’Inizio di Tutto: IL-33 e il suo Recettore ST2

Abbiamo scoperto che una molecola chiamata interleuchina 33 (IL-33) è una sorta di “scintilla” che dà il via all’ipersensibilità al dolore. L’IL-33 è una citochina “allarmante”, rilasciata quando i tessuti sono danneggiati o sotto attacco. Pensate a lei come a una sirena che suona nel corpo. Questa sirena, per essere “sentita”, ha bisogno di un ricevitore, e questo è ST2.

Nei nostri esperimenti sui topi, abbiamo visto che iniettando IL-33 direttamente nella zampa, sia i maschi che le femmine diventavano molto più sensibili al dolore meccanico (come una pressione) e termico (caldo e freddo) nel giro di poche ore. È interessante notare che questo dolore acuto raggiungeva il picco dopo circa 4 ore per poi risolversi entro 24 ore. Ma non ci siamo fermati qui. Bloccando il recettore ST2 con un anticorpo neutralizzante, o utilizzando topi geneticamente privi di ST2 (ST2-/-), l’effetto dolorifico dell’IL-33 veniva significativamente ridotto. Questo ci ha detto chiaramente: la coppia IL-33/ST2 è fondamentale per scatenare questa risposta dolorosa acuta.

E per il dolore cronico? Abbiamo usato un modello di infiammazione cronica inducendola con l’adiuvante completo di Freund (CFA). Anche in questo caso, i topi privi di IL-33 (IL-33-/-) o di ST2 (ST2-/-) mostravano una riduzione significativa dell’ipersensibilità al dolore meccanico e termico, sia dopo 3 giorni che dopo 9 giorni dall’induzione dell’infiammazione. Risultati simili li abbiamo osservati anche in un modello di dolore da osteoartrite (indotta da mono-iodoacetato, MIA), dove i topi ST2-/- maschi mostravano una ridotta allodinia meccanica. Insomma, sembra proprio che IL-33/ST2 sia un attore chiave sia nel dolore acuto che in quello cronico, e questo vale sia per i maschi che per le femmine!

Il Messaggero Chiave: Entra in Scena CCL2

Ma come diavolo fa l’IL-33 a scatenare questo putiferio doloroso? Non sembrava attivare direttamente i neuroni sensoriali nei topi sani, ma solo in quelli già “sensibilizzati” al dolore. Questo ci ha fatto pensare: forse c’è un intermediario, un “terzo incomodo”.

Abbiamo iniziato a caccia di altri mediatori infiammatori. E bingo! Abbiamo scoperto che l’IL-33 induce un aumento significativo di una chemochina chiamata CCL2 (nota anche come proteina chemiotattica dei monociti-1, MCP-1) sia nella zampa infiammata che nel midollo spinale. La CCL2 è famosa per richiamare le cellule immunitarie nel sito di lesione. E, cosa importantissima, i livelli di proteina CCL2 aumentavano nella zampa, ma non nel midollo spinale, suggerendo un’azione più locale a livello periferico per quanto riguarda la sua produzione proteica, nonostante l’aumento del suo mRNA anche a livello spinale.

Per confermare il ruolo di CCL2, abbiamo provato a bloccare il suo recettore, CCR2, utilizzando un antagonista (INCB3344). Ebbene, questo trattamento non ha modificato la sensibilità meccanica indotta da IL-33, ma ha attenuato l’ipersensibilità termica! Inoltre, nei topi ST2-/-, l’aumento di CCL2 indotto da IL-33 era annullato. Questo ci dice che CCL2 è un segnale a valle cruciale per il dolore termico indotto da IL-33. Anche nel modello CFA, il blocco di CCR2 riduceva l’iperalgesia termica.

E la cosa si fa ancora più interessante quando guardiamo ai pazienti umani con osteoartrite, una condizione notoriamente dolorosa. Analizzando campioni di tessuto sinoviale, abbiamo trovato che l’espressione genica di CCL2 era significativamente più alta nei pazienti con osteoartrite rispetto ai controlli. C’era anche una tendenza all’aumento per IL-33, e, soprattutto, una correlazione positiva tra i livelli di espressione di IL-33 e CCL2 nella sinovia dei pazienti con osteoartrite. Questo rafforza l’idea che questo asse IL-33/CCL2 sia rilevante anche nel dolore umano.

Da Dove Viene Tutta Questa CCL2? I Soldati dell’Immunità

Ok, CCL2 è importante. Ma chi la produce? Le prime cellule immunitarie ad arrivare sulla scena di un’infiammazione sono i neutrofili e i macrofagi. Abbiamo quindi verificato se fossero loro i colpevoli.

Con tecniche di immunoistochimica, abbiamo visto che dopo l’iniezione di IL-33, il numero di neutrofili e macrofagi nella pelle della zampa aumentava. E non solo: una percentuale maggiore di questi neutrofili e macrofagi infiltrati esprimeva CCL2! Abbiamo anche notato che le cellule di mast (mastociti) potevano contribuire, ma non le cellule della pelle (cheratinociti) o i nervi cutanei stessi in modo significativo.

Per essere ancora più sicuri, abbiamo “eliminato” i macrofagi usando liposomi di clodronato. Risultato? La sensibilità al dolore indotta da IL-33 (sia meccanica che termica) si riduceva, così come l’espressione di CCL2 e ST2 nella zampa. Stimolando direttamente cellule di macrofagi in coltura (la linea cellulare Raw264.7) con IL-33, abbiamo osservato un drammatico aumento della secrezione di CCL2. Quindi, sì, i macrofagi (e i neutrofili) sono una fonte chiave di CCL2, e la loro attivazione a produrla dipende da IL-33.

Un altro dato interessante: bloccando il recettore CCR2 (quello per CCL2), l’infiltrazione di macrofagi e neutrofili indotta da IL-33 diminuiva. Questo suggerisce che CCL2 stessa agisce come un segnale “vieni qui!” per queste cellule immunitarie, creando una sorta di circolo vizioso o, meglio, un meccanismo di amplificazione.

L’Atto Finale: Neuroni Sensoriali e i Canali del Dolore TRPV1 e TRPM8

Siamo quasi alla fine del nostro percorso. Abbiamo IL-33 che stimola il rilascio di CCL2 da parte di macrofagi e neutrofili. Ma come fa questa CCL2 a farci sentire più dolore? Qui entrano in gioco i neuroni sensoriali e i loro canali ionici.

Abbiamo esaminato l’espressione di vari canali ionici noti per essere coinvolti nel dolore. Dopo l’iniezione di IL-33, abbiamo notato un aumento dell’espressione genica di TRPV1, TRPV4 e TRPM8 nella pelle della zampa. TRPV1 è un recettore per il calore (e la capsaicina, il principio attivo del peperoncino), mentre TRPM8 è un recettore per il freddo (e il mentolo). L’aumento di TRPV1 e TRPM8 (ma non di TRPV4) era significativamente ridotto nei topi ST2-/-, indicando che l’asse IL-33/ST2 è responsabile di questo aumento.

Abbiamo confermato che TRPV1 e TRPM8 sono presenti sulle terminazioni nervose cutanee. E quando abbiamo bloccato TRPV1 con degli antagonisti specifici (AMG9810 o capsazepina), l’ipersensibilità meccanica e termica indotta da IL-33 si attenuava. Allo stesso modo, bloccando TRPM8 con un antagonista (AMG2850), l’allodinia al freddo indotta da IL-33 si riduceva. Questo ci dice che IL-33 causa dolore attivando, almeno in parte, questi canali TRPV1 e TRPM8 sui neuroni sensoriali.

È importante notare che, sebbene l’IL-33 aumentasse il numero di neuroni positivi a TRPV1 nei gangli delle radici dorsali (DRG, dove risiedono i corpi cellulari dei neuroni sensoriali), il blocco del recettore CCR2 (per CCL2) non era sufficiente a invertire l’aumento di espressione di TRPV1 e TRPM8 nella pelle indotto da IL-33. Questo suggerisce che l’attivazione di questi canali potrebbe non essere direttamente dipendente da CCL2 a livello della pelle, o che ci siano meccanismi più complessi in gioco.

Tuttavia, la CCL2 ha un suo ruolo ben definito nell’interagire con i neuroni sensoriali. L’iniezione di CCL2 da sola induceva una robusta ipersensibilità meccanica e termica. E qui arriva un dato cruciale dall’elettrofisiologia: abbiamo registrato i potenziali evocati dalle fibre C (le fibre nervose che trasmettono il dolore) nel corno dorsale del midollo spinale. L’IL-33 da sola non induceva un potenziamento a lungo termine (LTP), che è un segno di sensibilizzazione spinale. Ma la CCL2 (o il CFA) sì! E questo LTP indotto da CCL2 era ridotto bloccando il suo recettore CCR2. Ancora più importante, il pretrattamento con antagonisti di TRPV1 o TRPM8 riduceva significativamente l’LTP indotto da CCL2 nel midollo spinale. Questo suggerisce che CCL2 facilita le risposte dolorose potenziando l’attività neuronale a livello spinale, e questo effetto dipende da TRPV1 e TRPM8.

Un Nuovo Scenario nel Dolore Infiammatorio

Mettendo insieme tutti questi pezzi, emerge un quadro affascinante: l’IL-33, rilasciata in seguito a un danno o un’infezione, attiva il suo recettore ST2. Questo innesca il reclutamento di cellule immunitarie come macrofagi e neutrofili, che a loro volta iniziano a secernere la chemochina CCL2. La CCL2 non solo richiama altre cellule immunitarie, ma agisce anche sui neuroni sensoriali, sensibilizzandoli e attivando i canali TRPV1 (per il dolore da calore e meccanico) e TRPM8 (per il dolore da freddo). Inoltre, la CCL2 potenzia la trasmissione del segnale doloroso a livello del midollo spinale, sempre attraverso un meccanismo che coinvolge TRPV1 e TRPM8.

Questa scoperta di un dialogo neuroimmune IL-33-CCL2 che coinvolge TRPV1/TRPM8 non solo ci aiuta a capire meglio come si sviluppa il dolore infiammatorio, ma apre anche la strada a potenziali nuove strategie terapeutiche. Immaginate di poter interferire specificamente con uno di questi passaggi per alleviare il dolore cronico che affligge così tante persone!

È un campo di ricerca in continua evoluzione, e ogni nuova scoperta è un passo avanti verso una migliore comprensione e, speriamo, un miglior trattamento del dolore. Continuate a seguirci per altre novità dal fronte della ricerca!

Fonte: Springer