Riparare il midollo spinale reciso

Con il suo esercito di cellule e una miriade di anticorpi, il nostro sistema immunitario è ben progettato per respingere gli attacchi di batteri, virus e altri microbi dannosi. Ma potrebbe anche contenere la chiave di un mistero di vecchia data: come trattare le lesioni del midollo spinale che ogni anno lasciano migliaia di persone paralizzate. Un esempio ben noto è lo sfortunato esito della caduta da cavallo dell'attore Christopher Reeve.

La speranza per nuove cure nasce da recenti ricerche sui macrofagi-cellule immunitarie che sono tra le prime ad arrivare sulla scena quando il corpo subisce una ferita o un'infezione. Attirati dalle sostanze chimiche rilasciate nell'area danneggiata, i macrofagi si precipitano nei siti di infiammazione e agiscono come aspirapolvere cellulari, ingerendo microrganismi invasori, cellule morte o morenti e qualsiasi altro detrito.

Questa storia faceva parte del nostro numero di maggio 1997

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Questo lavoro di pulizia è essenziale perché consente al corpo di riparare una ferita in modo efficiente. Se pensi a un sito di ferita come a una buca in strada, il compito dei macrofagi è rimuovere eventuali pezzi di pavimentazione sbriciolata prima che il buco venga riempito.

Tuttavia, prove crescenti suggeriscono che il sistema nervoso centrale umano, il cervello e il midollo spinale, si nega il tocco curativo di queste cellule immunitarie. Sebbene i macrofagi normalmente non esistano nel sistema nervoso centrale, dovrebbero apparentemente essere in grado di migrare lì quando richiamati da sostanze chimiche infiammatorie. Diversi anni fa, tuttavia, i ricercatori hanno iniziato a dimostrare che pochi macrofagi rispondono a lesioni cerebrali o del midollo spinale.

Seguendo questa pista, un gruppo di ricerca guidato da Michal Schwartz del Weizmann Institute of Science di Israele ha recentemente scoperto che il sistema nervoso centrale dei mammiferi secerne una molecola che inibisce il reclutamento e l'attività dei macrofagi. Secondo Schwartz, la molecola, che i ricercatori devono ancora nominare, trattiene anche le cellule della microglia nel cervello che sembrano monitorare da vicino la salute dei neuroni e si trasformano in macrofagi in risposta a determinati stimoli.

Perché il nostro sistema nervoso centrale dovrebbe possedere i mezzi per inibire il sistema immunitario normalmente utile? Schwartz ipotizza che esercitare il controllo sui macrofagi sia vitale se il cervello dei mammiferi vuole prevenire la distruzione involontaria dei suoi intricati circuiti neurali. Nota che i macrofagi sono mangiatori indiscriminati, a volte divorano le cellule sane nel sito della ferita con la stessa facilità dei batteri e delle cellule morte. Nella maggior parte dei tessuti, questo è un compromesso ragionevole per garantire che una ferita sia adeguatamente pulita. Nel cervello e nel midollo spinale, tuttavia, qualsiasi perdita di cellule potrebbe essere disastrosa. Quindi Schwartz crede che il sistema nervoso centrale abbia eliminato il rischio che i macrofagi possano danneggiarlo erroneamente sviluppando agenti che sopprimono le cellule. È un vantaggio per il cervello sano, dice, ma è uno svantaggio quando c'è un infortunio.

Schwartz sostiene che la soppressione di queste cellule immunitarie è alla base della ben documentata incapacità del midollo spinale umano di ripararsi. In una lesione del midollo spinale, una persona rimane paralizzata perché gli assoni del midollo, i lunghi cavi che collegano una cellula nervosa all'altra, non si rigenerano quando vengono schiacciati o recisi. Le cellule nervose danneggiate inviano nuove estensioni, ma la crescita di questi assoni nascenti si blocca rapidamente.

Perché gli assoni del midollo spinale negli esseri umani non riescono a rigenerarsi completamente, mentre gli assoni nelle braccia e nelle gambe e in altre parti del nostro sistema nervoso periferico lo fanno con relativa facilità, è stato a lungo un mistero frustrante. Per decenni, gli scienziati hanno semplicemente pensato che il midollo spinale dei mammiferi non avesse la capacità di riparare gli assoni. Recentemente è emerso un consenso sul fatto che gli assoni nel sistema nervoso centrale possono effettivamente rigenerarsi, ma che le sostanze nel loro ambiente ostacolano attivamente la loro completa ricrescita. Ad esempio, oltre alla molecola che inibisce i macrofagi di Schwartz, il sistema nervoso centrale contiene un tipo di mielina - l'isolamento grasso che circonda gli assoni - che include almeno una proteina che ferma direttamente un assone in rigenerazione nelle sue tracce. Curiosamente, la mielina del sistema nervoso periferico non contiene questa proteina.

Schwartz sostiene che i macrofagi sono necessari per ripulire in modo efficiente la mielina sciolta, che ospita la proteina inibitoria dell'assone, e altri materiali che pervadono il sito di una lesione del midollo spinale. In recenti esperimenti sui ratti, il gruppo di Schwartz ha testato i poteri terapeutici dei macrofagi sui nervi ottici recisi, gli spessi fasci di assoni che trasmettono informazioni tra la retina dell'occhio e il cervello. Gli investigatori lavorano con i nervi ottici perché corrispondono al midollo spinale nella loro incapacità di rigenerare gli assoni dopo una lesione e possono essere monitorati più facilmente. Lo scorso autunno, il gruppo di Schwartz ha riferito che i macrofagi posizionati nel sito del nervo ottico reciso di un ratto hanno stimolato la ricrescita di nuovi assoni attraverso la lesione.

La sfida era quella di attivare i macrofagi, che normalmente esistono in uno stato quiescente, per entrare nella loro modalità di aspirapolvere per la guarigione delle ferite. I ricercatori hanno scoperto che quando le cellule immunitarie sono state coltivate per la prima volta in laboratorio con tessuto del sistema nervoso centrale dei ratti, i trapianti di macrofagi sono falliti, presumibilmente perché la molecola immunosoppressiva scoperta dal gruppo di Schwartz ha impedito l'attivazione delle cellule. Ma quando i macrofagi sono stati coltivati ​​con segmenti di nervi periferici, i trapianti delle cellule hanno stimolato la rigenerazione degli assoni.

Anche gli scienziati che hanno condotto esperimenti simili sul midollo spinale schiacciato dei ratti hanno ottenuto risultati incoraggianti. Abbiamo preso macrofagi attivati, li abbiamo inseriti nel midollo spinale ferito e abbiamo trovato una rigenerazione potenziata, afferma Wolfgang Streit, neuroscienziato presso l'Università della Florida Brain Institute. Streit propone che i macrofagi, oltre alle loro funzioni di pulizia, possano preparare percorsi per la crescita degli assoni deponendo componenti della matrice extracellulare, una rete di proteine ​​e altre molecole che riempiono lo spazio tra le cellule.

Sebbene i primi risultati siano stati allettanti, l'uso di trapianti di macrofagi per trattare le lesioni del midollo spinale è una strategia ancora agli inizi. Il prossimo passo fondamentale è dimostrare che gli assoni del midollo spinale che si rigenerano dopo la terapia con macrofagi possono effettivamente ripristinare la funzione degli arti paralizzati. Sia Streit che Schwartz stanno già conducendo studi sugli animali per esplorare questa domanda.

Sebbene tali prove non siano ancora disponibili, i ricercatori sono ottimisti sul fatto che la terapia del trapianto di macrofagi diventerà parte dell'arsenale che i medici usano per trattare le spine danneggiate. La domanda non è più se gli assoni del midollo spinale possono rigenerarsi, afferma Wise Young, un ricercatore di lesioni del midollo spinale presso la New York University, ma come possiamo farli ricrescere in modo molto più efficiente.

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