Integrina Alfa 9: La Chiave Nascosta per Rigenerare il Midollo Spinale?

Un Viaggio Inaspettato nel Cuore della Rigenerazione

Ciao a tutti! Oggi voglio parlarvi di qualcosa che mi appassiona profondamente e che potrebbe accendere una scintilla di speranza in molti: la rigenerazione dopo una lesione del midollo spinale. Immaginate per un attimo il sistema nervoso come una complessa rete autostradale. Una lesione spinale è come un crollo catastrofico che interrompe tutte le comunicazioni, in particolare quelle sensoriali che ci permettono di sentire il mondo. Per anni, noi scienziati ci siamo scontrati con un muro: perché nel nostro sistema nervoso centrale (SNC), a differenza di quello periferico (SNP), gli assoni – i “cavi” di questa rete – non riescono a ricrescere dopo un danno? Le cause sono tante, un mix complesso di fattori interni ai neuroni e ostacoli esterni, come la cicatrice che si forma nel sito della lesione. Una delle sfide principali è la mancanza delle giuste “molecole adesive” che permettano agli assoni in crescita di “aggrapparsi” e farsi strada attraverso il tessuto danneggiato.

La Scoperta: Una Proteina “Appiccicosa” che Fa la Differenza

Ed è qui che entra in gioco la nostra protagonista: l’integrina alfa 9 (α9). Le integrine sono proteine sulla superficie cellulare che funzionano un po’ come il velcro, permettendo alle cellule di interagire con l’ambiente circostante, la cosiddetta matrice extracellulare (ECM). Nel midollo spinale lesionato, una delle molecole presenti in abbondanza nell’ECM è la tenascin-C. Guarda caso, l’integrina α9, quando si accoppia con un’altra proteina chiamata β1 (che i neuroni già possiedono), forma un recettore perfetto proprio per la tenascin-C! Il problema? I neuroni adulti del nostro SNC e SNP normalmente non esprimono questa preziosa integrina α9. E allora, ci siamo chiesti: e se gliela fornissimo noi? E se, per assicurarci che funzioni al meglio, le dessimo anche una “spinta” con un attivatore chiamato kindlin-1, capace di contrastare le molecole inibitorie presenti nella cicatrice (come i proteoglicani condroitin solfato o CSPG)?

L’Esperimento: Dare ai Neuroni gli Strumenti Giusti

Detto, fatto (più o meno!). Abbiamo usato dei vettori virali adeno-associati (AAV), che sono come dei “pony express” molecolari innocui, per consegnare le istruzioni genetiche per produrre l’integrina α9 e il kindlin-1 direttamente ai neuroni sensoriali nei gangli delle radici dorsali (DRG) di ratti con lesioni spinali a livello cervicale (C4) o toracico (T10). I DRG contengono i corpi cellulari dei neuroni che portano le informazioni sensoriali dalla periferia al midollo spinale. Abbiamo diviso gli animali in tre gruppi:

• Un gruppo di controllo che ha ricevuto solo un marcatore fluorescente (GFP).
• Un gruppo che ha ricevuto solo il kindlin-1 (per vedere cosa succede attivando le integrine già presenti).
• Il gruppo “clou”, che ha ricevuto sia l’integrina α9 che il kindlin-1 (α9-K1).

Poi, abbiamo aspettato e osservato, incrociando le dita.

Risultati Sorprendenti: Gli Assoni Riprendono il Cammino!

E qui arriva la parte emozionante. Nel gruppo di controllo (solo GFP), come previsto, nessun assone è riuscito a superare la lesione. Nel gruppo con solo kindlin-1, abbiamo visto un po’ di rigenerazione: gli assoni entravano nel tessuto connettivo ricco di laminina (un’altra molecola dell’ECM per cui i neuroni hanno recettori endogeni) che si forma sopra la lesione, ma poi si fermavano lì, incapaci di rientrare nel tessuto nervoso vero e proprio. Ma nel gruppo α9-K1… beh, è stata un’altra storia! Un numero significativo di assoni sensoriali (circa 800-900!) non solo ha attraversato la lesione, facendosi strada proprio attraverso quei ponti di tessuto connettivo ricchi di tenascin-C, ma è anche riuscito a rientrare nel midollo spinale e a proseguire il suo viaggio verso l’alto, in direzione del cervello.

Un Viaggio Lungo e Tortuoso, ma Verso la Meta

Questo viaggio non è stato né breve né facile. Gli assoni hanno impiegato ben 12 settimane per coprire la distanza tra la lesione toracica (T10) e il midollo allungato (la parte inferiore del tronco encefalico), un percorso di circa 4-5 centimetri! È una distanza considerevole, paragonabile alla lunghezza di molte lesioni spinali umane. Inoltre, non hanno seguito il loro percorso originale (le colonne dorsali, che erano state completamente interrotte dalla lesione), ma hanno trovato una nuova via, un po’ “fuori strada”, nel tessuto grigio ai margini delle colonne dorsali. Lungo questo nuovo cammino, però, formavano numerose ramificazioni che si addentravano nel corno dorsale, la zona del midollo spinale che riceve gli input sensoriali. Un dettaglio cruciale: solo gli assoni che esprimevano sia α9 che kindlin-1 sono riusciti in questa impresa, confermando che la combinazione era essenziale.

Non Solo Crescita, ma Funzione!

Ma questi assoni rigenerati funzionavano? Erano solo fili inerti o ristabilivano davvero delle connessioni? Per scoprirlo, abbiamo fatto diversi test. Prima di tutto, abbiamo stimolato elettricamente i nervi periferici (mediano o sciatico) e siamo andati a vedere quali neuroni si “accendevano” nel midollo spinale sopra la lesione, usando un marcatore di attività neuronale chiamato cFos. Ebbene, nel gruppo α9-K1, il numero di neuroni attivati era enormemente superiore rispetto ai controlli! Questo significava che i segnali riuscivano a passare. Poi, con tecniche di microscopia ad alta risoluzione, abbiamo visto che le terminazioni degli assoni rigenerati formavano delle strutture simili a sinapsi (punti di contatto tra neuroni) e contenevano VGLUT1/2, una proteina tipica delle sinapsi sensoriali eccitatorie. Connessioni ristabilite!

Il Ritorno delle Sensazioni: La Prova del Nove

La prova definitiva, però, è arrivata dai test comportamentali. Abbiamo misurato la sensibilità al calore, alla pressione meccanica (con dei filamenti sottili, il test di von Frey) e la capacità di accorgersi e rimuovere un pezzetto di nastro adesivo attaccato alla zampa (un test che richiede che l’informazione sensoriale arrivi al cervello). Settimana dopo settimana, gli animali del gruppo α9-K1 hanno mostrato un recupero significativo, e in alcuni casi quasi completo, di queste funzioni sensoriali, specialmente dopo la lesione toracica. Sentivano di nuovo il calore, reagivano alla pressione e si accorgevano del nastro sulla zampa posteriore, cosa che richiede una percezione cosciente. Questo recupero non si è visto (o è stato molto minore) negli altri gruppi. Era la dimostrazione che non solo gli assoni erano ricresciuti e avevano formato sinapsi, ma che queste nuove vie trasportavano informazioni sensoriali utili, portando a un recupero funzionale tangibile.

Cosa Abbiamo Imparato e Dove Andiamo Ora?

Questa ricerca ci dice cose importantissime. Primo, che i neuroni sensoriali possono rigenerare nel difficile ambiente del midollo spinale lesionato se forniamo loro gli strumenti giusti, come un’integrina “adesiva” adatta al terreno (α9 per la tenascin-C) e un attivatore (kindlin-1) per mantenerla funzionale e contrastare gli inibitori. Sembra che l’espressione di α9-K1 non solo fornisca l’adesione necessaria, ma attivi anche i programmi genetici interni al neurone associati alla rigenerazione (i cosiddetti RAGs). Secondo, che questa rigenerazione può coprire distanze significative, potenzialmente sufficienti a superare il “gap” di una lesione umana. Terzo, che questa rigenerazione, anche se non segue perfettamente le vie originali, può portare a un notevole recupero funzionale, probabilmente grazie alla formazione di nuovi circuiti spinali e alla trasmissione dell’informazione al cervello attraverso vie alternative.

Certo, la strada è ancora lunga. Dobbiamo capire perché gli assoni non riescono a rientrare nei nuclei sensoriali specifici nel tronco encefalico (forse a causa di barriere molecolari come i CSPG particolarmente densi lì) e come potremmo aiutarli a farlo. Inoltre, applicare questa strategia ai neuroni motori (quelli che controllano i muscoli) è più complesso, perché tendono a non trasportare le integrine lungo i loro assoni. Ma aver dimostrato che una rigenerazione così estesa e funzionalmente significativa è possibile nel sistema sensoriale è un passo avanti enorme, che apre prospettive davvero incoraggianti per lo sviluppo di future terapie basate sulle integrine per le lesioni del midollo spinale. Non è fantascienza, è scienza che avanza, un passo alla volta, verso un futuro in cui riparare il danno spinale potrebbe diventare realtà.

Fonte: Springer