Ultrasuoni che “Svegliano” i Nervi: Una Nuova Frontiera per gli Innesti?

Ciao a tutti! Oggi voglio parlarvi di qualcosa che mi appassiona da matti: come possiamo aiutare i nervi danneggiati a rigenerarsi meglio. Immaginate un nervo lesionato, magari a causa di un incidente. A volte, il danno crea uno spazio, un “gap”, troppo grande perché le due estremità del nervo possano semplicemente ricongiungersi. Che fare allora?

Il Dilemma dell’Innesto Nervoso

Una delle soluzioni più comuni è l’innesto nervoso. In pratica, si prende un pezzetto di nervo “donatore” (spesso da un’altra parte del corpo del paziente stesso o da un donatore) e lo si usa come un ponte per colmare quel vuoto. Funziona, ma non è perfetto. La rigenerazione può essere lenta e incompleta.

Da tempo, nella ricerca, circola un’idea affascinante: e se potessimo “preparare” il nervo donatore prima di innestarlo? C’è questa teoria, supportata da alcuni studi iniziali (parliamo di esperimenti su roditori, per ora), che suggerisce che un nervo “predegenerato” – cioè un nervo che ha già iniziato quel processo naturale di “smantellamento e pulizia” che segue un danno, chiamato degenerazione Walleriana – potrebbe funzionare meglio come innesto.

Perché? Beh, durante questa degenerazione, succedono un sacco di cose interessanti:

• Le cellule di Schwann, le “badanti” degli assoni (le fibre nervose), cambiano volto. Diventano “pro-rigenerazione”, attivando geni come il cJun, che è un po’ il direttore d’orchestra della riparazione.
• Producono fattori di crescita che incoraggiano gli assoni a ricrescere.
• Arrivano i macrofagi, le cellule “spazzine” del sistema immunitario, che ripuliscono i detriti della mielina (la guaina isolante degli assoni) e stimolano la formazione di nuovi vasi sanguigni (angiogenesi), essenziali per nutrire il processo di guarigione.
• Si crea una sorta di “tappeto rosso” (la lamina basale modificata) che guida gli assoni in crescita.

Insomma, un ambiente molto più accogliente per gli assoni che devono attraversare il “ponte” dell’innesto.

Il Problema della Predegenerazione Tradizionale

L’idea è ottima, ma c’è un grosso “ma”. Come si fa a predegenerare un nervo donatore nella pratica clinica? L’unico modo finora conosciuto era… danneggiarlo chirurgicamente giorni o settimane prima dell’intervento di innesto! Capite bene che aggiungere un’altra operazione, con tutti i rischi e i costi che comporta, non è proprio l’ideale. Per non parlare del fatto che non tutti gli studi sperimentali erano concordi sui benefici, gettando un po’ d’acqua sul fuoco dell’entusiasmo.

L’Idea: Ultrasuoni Focalizzati ad Alta Intensità (HIFU)

Ed è qui che entriamo in gioco noi e la nostra idea. Ci siamo chiesti: e se potessimo indurre quella benefica degenerazione Walleriana senza bisturi? Se potessimo farlo in modo non invasivo? Abbiamo pensato agli ultrasuoni focalizzati ad alta intensità (HIFU).

Gli HIFU sono come una lente d’ingrandimento per le onde sonore. Concentrano l’energia ultrasonora in un punto piccolissimo, generando calore localizzato. Vengono già usati per trattare diverse condizioni, dai tumori a certi tipi di dolore cronico. La nostra scommessa era: possiamo usare gli HIFU per creare una lesione termica precisa e controllata nel nervo donatore, abbastanza da innescare la degenerazione Walleriana, ma senza fare danni collaterali?

Mettiamoci al Lavoro: L’Esperimento

Per prima cosa, dovevamo capire come “tarare” i nostri ultrasuoni. Abbiamo fatto esperimenti su nervi sciatici di ratto (per ora abbiamo dovuto esporre chirurgicamente il nervo per essere super precisi con il bersaglio, data la piccola taglia). Abbiamo provato diverse intensità e durate. Abbiamo scoperto che applicando HIFU a 1.5 MHz con una pressione di 5 MPa per 10 secondi, riuscivamo a creare una lesione visibile (una sorta di “scottatura” localizzata) e un aumento di temperatura di circa 15-20°C proprio lì, nel punto focale.

E cosa succedeva a livello cellulare? Bingo! Sette giorni dopo il trattamento HIFU, andando a vedere il segmento di nervo a valle della lesione, abbiamo trovato proprio quello che speravamo: un aumento delle proteine p75 e cJun, segnali chiari che le cellule di Schwann si erano “attivate” e avevano iniziato il processo di riparazione. La neurotomia (il taglio delle fibre nervose) indotta dagli ultrasuoni aveva funzionato e la predegenerazione era partita!

A questo punto, eravamo pronti per la prova del nove. Abbiamo preso dei ratti speciali (Lewis, una linea geneticamente molto omogenea per evitare problemi di rigetto) e li abbiamo divisi in due gruppi:

1. Un gruppo “donatore” a cui abbiamo applicato il nostro trattamento HIFU sul nervo sciatico destro. Sette giorni dopo, abbiamo prelevato un pezzetto di questo nervo predegenerato e anche un pezzetto del nervo sciatico sinistro, non trattato (innesto “fresco”).
2. Un gruppo “ricevente” a cui abbiamo rimosso un segmento di 5 mm del nervo sciatico. In metà di questi ratti abbiamo innestato il nervo fresco, nell’altra metà quello predegenerato con HIFU.

Poi, abbiamo seguito questi ratti per 6 settimane, monitorando la loro guarigione con una batteria di test.

Cosa Abbiamo Scoperto? I Risultati

Abbiamo misurato la sensibilità della zampa (con dei filamenti sottili, il test di von Frey), analizzato il loro modo di camminare con un sistema computerizzato super avanzato (DigiGait analizzato con DeepLabCut, roba da nerd!), registrato l’attività elettrica dei muscoli (elettromiografia, CMAP) e, alla fine, abbiamo pesato i muscoli della zampa operata (gastrocnemio e soleo) e analizzato al microscopio gli innesti e i nervi rigenerati (istomorfometria).

E qui arriva la parte interessante, forse un po’ controintuitiva. Nonostante fossimo riusciti a predegenerare il nervo con gli HIFU, nella maggior parte dei test non abbiamo visto differenze significative tra i ratti che avevano ricevuto l’innesto predegenerato e quelli con l’innesto fresco. La sensibilità recuperava in modo simile, l’andatura zoppicante migliorava allo stesso ritmo (lento, purtroppo, come spesso accade in questi modelli), e l’elettromiografia non mostrava vantaggi particolari. Anche guardando gli assoni rigenerati al microscopio dopo 6 settimane, il numero, il diametro e lo spessore della mielina erano praticamente identici nei due gruppi.

C’è stata però un’eccezione: il muscolo soleo. Nei ratti con l’innesto predegenerato, questo muscolo specifico aveva recuperato significativamente più peso rispetto a quelli con l’innesto fresco. Un piccolo indizio che forse, ma solo forse, la predegenerazione potrebbe avere un effetto preferenziale sulla reinnervazione motoria di certi muscoli? È presto per dirlo, servirebbero altri studi.

Abbiamo anche guardato cosa succedeva prima, a sole 2 settimane dall’innesto. Qui abbiamo notato una tendenza (non statisticamente significativa, però) ad avere più assoni mielinizzati nella parte centrale dell’innesto predegenerato. Questo potrebbe suggerire che la predegenerazione faciliti l’ingresso iniziale delle fibre nell’innesto, ma senza poi accelerare la loro velocità di crescita complessiva.

Quindi, Tiriamo le Somme

Cosa ci dice tutto questo? Beh, prima di tutto, abbiamo dimostrato che è fattibile usare gli ultrasuoni focalizzati (HIFU) per indurre una lesione controllata e la successiva degenerazione Walleriana in un nervo, in modo potenzialmente non invasivo. Questa è già una notizia interessante!

Tuttavia, nel nostro modello sperimentale (ratto, nervo sciatico), i benefici di questa predegenerazione indotta da HIFU, rispetto a un innesto fresco tradizionale, sono stati limitati. Non abbiamo osservato quel miglioramento netto nella rigenerazione che alcuni studi precedenti (fatti con predegenerazione chirurgica) avevano suggerito.

Perché questa discrepanza? Le ragioni possono essere molteplici. Forse la capacità rigenerativa già notevole dei nervi di ratto “maschera” i benefici più sottili della predegenerazione. Forse il tipo di lesione indotta da HIFU è diversa da quella chirurgica. O forse, semplicemente, l’effetto della predegenerazione non è così miracoloso come si sperava, almeno non in tutti i contesti.

La nostra conclusione, al momento, è che, sebbene gli HIFU siano uno strumento promettente per manipolare i nervi senza bisturi, la strategia della predegenerazione da sola potrebbe non essere la bacchetta magica per risolvere i problemi degli innesti nervosi. La ricerca deve continuare, esplorando magari altre strategie per potenziare la rigenerazione attraverso questi “ponti” nervosi. Il viaggio nella comprensione e nella riparazione del sistema nervoso è ancora lungo e pieno di sfide affascinanti!

Fonte: Springer