Ictus cerebrale: come reagisce il cervello

In risposta alla lesione cerebrale, le cellule staminali neurali si raggruppano e migrano verso il sito della lesione. Il clustering è fondamentale: senza di esso, le cellule non viaggiano. Ma cosa lo causa? Per indagare, i ricercatori di Yale hanno creato un modello 3-D del funzionamento del cervello. I risultati dello studio, condotto dal laboratorio di Anjelica Gonzalez, professore associato di ingegneria biomedica, mostrano per la prima volta che un enzima noto come metalloproteinasi-2 (MMP2), secreto dalle cellule endoteliali, innesca il processo di risposta alle lesioni delle cellule. I risultati, che potrebbero portare a progressi nel trattamento delle lesioni cerebrali, sono pubblicati nel FASEB Journal.

Per questo studio, i ricercatori hanno esaminato le lesioni cerebrali causate da ictus, sebbene le implicazioni dei loro risultati si applichino a commozione cerebrale, morbo di Parkinson, Alzheimer e altri disturbi neurologici. In caso di lesione cerebrale, le cellule staminali neurali si raggruppano e migrano oltre la parte del cervello nota come zona subventricolare, dove risiedono.

L’unica direzione del loro percorso è guidata in parte dalla segnalazione chimica delle cellule endoteliali che rivestono i vasi sanguigni e dei periciti, che circondano le cellule endoteliali. I ricercatori si sono concentrati su ciò che mette in moto il processo. “Eravamo interessati a sapere cosa causa l’effetto di raggruppamento“, ha detto Rita Matta, autrice principale dello studio ed ex studentessa laureata nel laboratorio di Gonzalez.

Collaborando con il laboratorio di Michael Murrell, professore associato di ingegneria biomedica, hanno utilizzato una varietà di modelli per ottenere uno sguardo migliore ai meccanismi in gioco. Hanno visto che erano le cellule endoteliali a promuovere non solo la migrazione, ma anche il raggruppamento secernendo MMP2.

“Possiamo pensare a MMP2 come un enzima che degrada la matrice o l’area che circonda il tessuto“, ha detto Matta. “Queste sono tutte le proteine ​​a cui le cellule staminali neurali aderirebbero normalmente, ma invece è come uno spazzaneve in cui le MMP2 stanno creando questo percorso per la migrazione verso il basso dei cluster“.

Nello specifico, hanno scoperto che la secrezione di MMP2 porta all’attivazione di una proteina chiamata N-caderina che funge da adesivo per le cellule. Ciò porta a estensioni simili a un braccio sulle cellule staminali neurali che le fanno aderire e raggrupparsi. La formattazione di un braccio guida è fondamentale per il processo perché senza di essa, le cellule non migreranno verso il sito della lesione cerebrale. I ricercatori lo hanno confermato utilizzando un sistema microfluidico e utilizzando un laser per tagliare le “braccia” delle cellule principali, impedendo la migrazione dei cluster, anche in presenza di cellule endoteliali.

Il Gonzalez Lab ha precedentemente lavorato allo sviluppo di microsfere di polietilenglicole per fornire cellule staminali neurali e cellule endoteliali per il trattamento delle lesioni cerebrali. “Creando una tecnologia che imita il tessuto cerebrale umano, possiamo imparare il modo migliore per comprendere i processi neurologici, ma anche utilizzare questi stessi strumenti per sviluppare strategie terapeutiche che riparano i tessuti danneggiati o disordinati”, ha detto Gonzalez. Lo studio più recente fornisce informazioni preziose per sviluppare ulteriormente la tecnica, ha detto Matta. “Con la maggiore conoscenza che acquisiamo su come le cellule endoteliali possono avere un impatto sulle cellule staminali neurali, possiamo promuovere i nostri veicoli di rilascio nelle nostre microsfere incapsulate”, ha detto Matta. “Ora possiamo incorporare diversi fattori, diverse proteine ​​o molecole che possono aiutare a migliorare ulteriormente il loro rilascio”.