Ricerche

Cellule immunitarie (blu) e capillari (rosa) nel midollo osseo del cranio che evidenzia la complessità e l'interconnessione del cranio umano. Fonte: Kolabas et al. (2023)

Alzheimer, ictus, sclerosi multipla e altre malattie neurologiche causano gravi danni a causa della neuroinfiammazione mediata dalle cellule immunitarie. La gestione di questa infiammazione rappresenta una sfida medica significativa perché il cervello è protetto dal cranio e da membrane circostanti aggiuntive che rendono il cervello poco accessibile alle terapie.

Gli scienziati hanno già scoperto percorsi che vanno dal midollo osseo del cranio verso il cervello, permettendo il movimento delle cellule immunitarie. Ora, una nuova ricerca ha rivelato che le cellule nel midollo osseo del cranio sono uniche nella loro composizione e nella risposta alle malattie. Questi risultati offrono nuove possibilità per la diagnosi e il trattamento delle malattie neurologiche e rivoluzionano il monitoraggio futuro della salute del cervello con scansioni del cranio non invasive.

Le malattie neurologiche come il morbo di Alzheimer (MA), l'ictus e la sclerosi multipla hanno un impatto devastante sulla vita di milioni di persone in tutto il mondo. Una caratteristica comune è la neuroinfiammazione, un 'fuoco' interno nel cervello che può causare gravi danni perché attiva le cellule immunitarie e rilascia molecole infiammatorie.

Tuttavia, a causa della relativa inaccessibilità del cervello, che è protetto dal cranio e da 3 ulteriori strati di protezione sotto forma di membrane, il controllo e il monitoraggio di questa infiammazione è molto difficile. Un team di scienziati che fa capo al Prof. Ali Ertürk dell'Helmholtz Monaco, in collaborazione con ricercatori della Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) e dell'Università Tecnica di Monaco (TUM) ha cercato di rispondere a questa questione insoluta.

Non solo casco: la complessa connessione tra cranio e cervello

Sfidando la comprensione tradizionale che il cranio e il cervello non hanno uno scambio diretto, studi recenti hanno svelato connessioni dirette tra il midollo osseo del cranio e la superficie più esterna delle membrane protettive del cervello, la superficie meningea. Queste connessioni fungono da condotti, facilitando il movimento dentro-fuori delle cellule immunitarie.

Il team di scienziati ha scoperto che queste connessioni passano spesso anche attraverso lo strato più esterno e più duro della membrana, la 'dura', arrivando ancora più vicino alla superficie del cervello di quanto si pensava in precedenza. Per ottenere questi risultati significativi, il team ha usato un metodo specializzato chiamato 'compensazione tissutale' in combinazione con scansioni 3D che visualizzano i condotti.

Durante il processo di compensazione tissutale, i tessuti biologici vengono trattati con una soluzione specifica per renderli trasparenti, consentendo il passaggio della luce per esaminare al microscopio il tessuto cerebrale e il cranio. Di conseguenza, vengono generate immagini 3D di strutture e cellule, portando a un'analisi visiva completa.

Il team di ricerca ha sondato ancora più a fondo il ruolo distinto che hanno le cellule immunitarie basate sul cranio nella fisiologia e nelle malattie cerebrali. Hanno iniziato chiedendosi se il cranio ospita cellule e molecole uniche, specifiche del cervello, che non possono essere trovate in altre ossa.

Un'ampia analisi del contenuto di RNA e proteine sotto forma di trascrittomica e analisi proteomiche delle ossa di topo e delle ossa umane ha confermato che il cranio è davvero eccezionale, ospita cellule immunitarie neutrofili uniche, un tipo di globulo bianco che svolge un ruolo cruciale nella difesa del sistema immunitario.

"Questi risultati hanno profonde implicazioni, suggerendo una connessione molto più complessa tra il cranio e il cervello di quanto si credeva finora" mette in evidenza il primo autore dello studio Ilgin Kolabas, dottorando nel laboratorio di Ertürk all'Helmholtz Monaco.

Ali Ertürk, autore senior, aggiunge:

“Questo apre una miriade di possibilità per la diagnosi e il trattamento delle malattie cerebrali e ha il potenziale per rivoluzionare la nostra comprensione delle malattie neurologiche. Questa svolta potrebbe portare a un monitoraggio più efficace di condizioni come il MA e l'ictus e potenzialmente anche aiutare a prevenire l'insorgenza di queste malattie consentendo un rilevamento precoce".

Immaginare un nuovo futuro: dalla ricerca alla pratica clinica

Un'altra scoperta di impatto con le scansioni PET è la conferma che i segnali del cranio rispecchiavano quelli del cervello sottostante, con cambiamenti in questi segnali corrispondenti alla progressione della malattia nei pazienti con MA e ictus. Potremmo quindi potenzialmente monitorare l'infiammazione cerebrale semplicemente scansionando la superficie della testa del paziente.

Guardando al futuro, i ricercatori immaginano che i loro risultati potrebbero tradursi nella pratica clinica in scansioni del cranio non invasive. Ali Ertürk spiega l'impatto sul monitoraggio delle malattie:

"Questo potrebbe essere potenzialmente fatto usando dispositivi portatili e indossabili, un modo più accessibile e pratico per monitorare la salute del cervello".

Il team spera che lo studio pubblicato su Cell prefiguri un approccio che migliora notevolmente la diagnosi, il monitoraggio e possibilmente anche il trattamento dei disturbi neurologici, avvicinandoci a una gestione più efficace di queste condizioni devastanti.