I macrofagi migrano dal sangue e attaccano il tessuto cerebrale dopo un ictus

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Immagine: Public Demain

I macrofagi fanno parte del sistema immunitario innato e sono essenziali per lo sviluppo e la funzione del cervello. Utilizzando un nuovo metodo, gli scienziati dell’Ospedale Universitario di Jena, dell’Università di Bonn e del Memorial Sloan Kettering Cancer Center di New York (USA) sono riusciti a visualizzare i macrofagi che si sono formati nel midollo osseo. Negli studi sui topi, questa tecnologia ha permesso ai ricercatori di osservare che, poco dopo un ictus, numerosi macrofagi migrati dal sangue iniziano ad attaccare i tessuti cerebrali sani adiacenti e morti.

I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Nature Neuroscience.

In greco, il termine macrofago significa qualcosa come “grande mangiatore“. Queste cellule sono componenti del nostro sistema immunitario innato che sono presenti in ogni tessuto del nostro corpo. Nel cervello, queste cellule immunitarie residenti sono chiamate microglia e svolgono un ruolo essenziale nel normale sviluppo e funzione del cervello. Durante i processi infiammatori, ad esempio dopo un ictus, infezioni cerebrali, sclerosi multipla o morbo di Alzheimer, entrano in gioco altri macrofagi che vengono reclutati dal midollo osseo.

Fa differenza per quanto riguarda le malattie del cervello se i macrofagi sono residenti nel cervello o sono migrati nel cervello?

Finora questa domanda è rimasta irrisolta perché gli scienziati non sono stati in grado di distinguere tra i due tipi di cellule usando metodi convenzionali.

È proprio qui che la ricerca del gruppo di lavoro guidato dal Prof. Dr. Ralf Stumm dell’Ospedale Universitario Jena e dai suoi partner Prof. Dr. Elvira Mass dell’Università di Bonn e Prof. Dr. Frederic Geissmann del Memorial Sloan Kettering Cancer Center a New York (USA) arriva. Il team ha studiato topi in cui le informazioni genetiche per un interruttore molecolare sono state introdotte in un gene chiamato Cxcr4. Se questo interruttore viene attivato con un agente speciale, le cellule staminali nel midollo osseo, da cui provengono tutte le cellule immunitarie circolanti, producono una proteina fluorescente colorata.

La microglia nel cervello non si illumina.

Il trucco con il nostro modello è che questa funzione viene trasferita alle cellule figlie che circolano nel sangue, mentre le microglia residenti nel cervello non sono contrassegnate”, spiega il farmacologo Stumm. Le cellule immunitarie immigrate possono quindi essere facilmente distinte dalla microglia dal loro colore. I ricercatori sono stati in grado di dimostrare che durante una vita sana del topo, praticamente nessun macrofago generato dalle cellule staminali del midollo osseo si deposita nel cervello. Ciò integra le scoperte precedenti dei Professori Geissmann e Mass che i macrofagi situati nei tessuti si sviluppano molto presto durante lo sviluppo embrionale, colonizzano l’intero embrione e da allora in poi si mantengono attraverso la divisione cellulare.

Con l’aiuto del loro studio sui topi modello, i ricercatori hanno ora scoperto che poco dopo un ictus, numerosi macrofagi migrati dal sangue iniziano ad attaccare tessuti cerebrali sani adiacenti e morti. Contrariamente alle ipotesi precedenti, i macrofagi estranei si ritirarono completamente dal tessuto cerebrale sano nei giorni seguenti e sono stati trovati solo nel tessuto cerebrale morto.

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I ricercatori hanno inattivato la funzione del gene Cxcr4 in una fase successiva, lasciando intatto l’interruttore molecolare che li aiuta a rilevare le cellule immunitarie immigrate. “Eravamo interessati a Cxcr4 perché questa proteina agisce come un’antenna, cioè come un recettore, per una sostanza messaggera che si ritiene sia coinvolta nei processi infiammatori nel cervello”, afferma il Prof. Stumm.

I ricercatori hanno scoperto che un ictus inizialmente attirava meno macrofagi nel cervello quando mancava la funzione di Cxcr4. Nei giorni seguenti, i macrofagi che erano emigrati nel cervello migrarono solo in modo incompleto nel tessuto cerebrale morto. Alcuni macrofagi sono rimasti nel tessuto cerebrale sano per troppo tempo e hanno impedito alle microglia residenti di stabilizzarsi.

“Inoltre, numerosi macrofagi necessari per una risposta immunitaria protettiva non sono stati attivati ​​nei macrofagi immigrati, mentre i geni che promuovono l’infiammazione sono stati sovraespressi nei macrofagi residenti“, dice la Prof.ssa Elvira Mass, membro del Cluster of Excellence ImmunoSensation presso l’Università di Bonn. “Inoltre, l’assenza del recettore Cxcr4 nei topi con ictus ha comportato un aumento del danno tissutale e una peggiore condizione generale dei topi”.

L’interruttore genetico è uno strumento universale

Nel complesso, i ricercatori raggiungono due traguardi: il loro passaggio genetico è uno strumento universale che consente agli scienziati di studiare meglio la funzione delle cellule immunitarie originate dal midollo osseo. Inoltre, dimostrano che il recettore Cxcr4 fa parte di una risposta immunitaria con cui i macrofagi originati dal midollo osseo proteggono il cervello danneggiato. “Meglio comprendiamo l’attivazione spaziale e temporale della molecola di Cxcr4 durante un ictus, meglio saremo in grado di trattare i pazienti con farmaci che inibiscono Cxcr4 in futuro“, afferma il Prof. Stumm.

Fonte, Nature