Infiammazione cronica-credit public domain.
Il muscolo scheletrico è stato un modello importante per lo studio della regolazione immunitaria del danno tissutale e della riparazione. Questo modello evidenzia le interazioni critiche tra macrofagi (le cellule infiammatorie primarie), cellule muscolari danneggiate, cellule satellite (cellule staminali muscolo-specifiche) e altri tipi di cellule, che contribuiscono tutte al recupero dei tessuti dopo un danno.
Ricerche recenti sottolineano il ruolo essenziale ed evolutivamente conservato dell’infiammazione acuta nella riparazione dei tessuti, con prove che vanno dal pesce zebra all’uomo. Sebbene studi precedenti abbiano fornito approfondimenti sul ruolo dei macrofagi nel rispondere e facilitare la riparazione del danno muscolare acuto, anche tramite trascrittomica a singola cellula e analisi della traiettoria per dedurre cambiamenti temporali e interazioni cellulari, l’imaging diretto in vivo in tempo reale dei comportamenti e delle interazioni dei macrofagi durante la risposta al danno rimane carente.
I ricercatori dell’Università della Carolina del Nord a Chapel Hill hanno scoperto come l’infiammazione cronica comprometta la capacità del sistema immunitario di guarire l’organismo, offrendo nuove informazioni su malattie associate all’infiammazione come cancro, diabete, malattie cardiache e disturbi neurologici. Lo studio dimostra che l’infiammazione di lunga durata altera radicalmente i macrofagi, cellule immunitarie che guidano l’infiammazione e riparano i tessuti danneggiati.
La ricerca è stata pubblicata sulla rivista Nature Communications ed è stata guidata da Celia Shiau, Prof.ssa associata di biologia, microbiologia e immunologia presso l’UNC-Chapel Hill.
Utilizzando il pesce zebra, il team di ricerca è stato in grado di osservare i macrofagi in tempo reale mentre l’infiammazione persisteva. Hanno scoperto che l’infiammazione cronica innescata da una mutazione genetica o da un’infezione persistente fa sì che i macrofagi perdano la loro capacità di adattamento, intrappolandoli in stati ibridi disfunzionali. Queste cellule continuano a promuovere l’infiammazione, ma non riescono a eliminare efficacemente le cellule danneggiate o a supportare la riparazione dei tessuti, sebbene contengano ancora alcune delle istruzioni genetiche necessarie per la guarigione.
A livello molecolare, i ricercatori hanno identificato un meccanismo chiave alla base di questa degradazione: i macrofagi cronicamente infiammati sopprimono un gene critico associato alla riparazione noto come mrc1b, lo stesso gene del Mrc1 umano che codifica per il recettore del mannosio CD206.
Il team ha anche scoperto che un gruppo di macrofagi coinvolti nella riparazione dei tessuti accumula un enzima chiamato catepsina K, che aiuta a scomporre le proteine all’interno e all’esterno delle cellule, ma questo non si verifica nei macrofagi cronicamente infiammati. Questo rende la catepsina K un nuovo marcatore per l’identificazione dei macrofagi che promuovono la riparazione. Insieme, questi risultati spiegano come l’infiammazione cronica altera i macrofagi e quindi impedisce una corretta guarigione dopo una lesione del muscolo scheletrico.
Lo studio introduce anche un nuovo strumento di tracciamento genetico che consente agli scienziati di osservare in tempo reale l’ingresso dei macrofagi in stati infiammatori all’interno di un organismo vivente. Quando i macrofagi si infiammano, si illuminano visibilmente aumentando l’espressione di una proteina fluorescente, consentendo ai ricercatori di monitorare l’attivazione delle cellule immunitarie per lunghi periodi. Questo approccio di imaging in tempo reale ha rivelato stati e dinamiche inaspettati delle cellule immunitarie che non potevano essere catturati con i metodi tradizionali.
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“Monitorare le cellule immunitarie mentre rispondono alle lesioni in tempo reale è stato come assistere allo svolgimento di una partita sportiva ricca di azione“, ha affermato Shiau. “Dove alcuni macrofagi causano infiammazione e avviano la riparazione contemporaneamente, riscrivendo quelli che pensavamo fossero ruoli separati“.
“Capendo come l’infiammazione cronica riprogramma i macrofagi a livello molecolare e comportamentale, non solo possiamo comprendere meglio la malattia, ma anche procedere verso la progettazione di cellule immunitarie con funzioni più personalizzabili e desiderabili“, ha aggiunto.
Fonte: Nature Communications