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Ricerche

Le 2 facce della medaglia: le cellule immunitarie incrinano l'integrità della barriera emato-encefalica

Blood Brain BarrierRappresentazione della barriera emato-encefalica. Fonte: MIT

Dei ricercatori hanno dimostrato che le microglia (una classe di cellule immunitarie del cervello) regolano la permeabilità della barriera protettiva del cervello in risposta all'infiammazione sistemica. Durante l'infiammazione, le microglia inizialmente proteggono l'integrità della barriera, ma possono poi invertire il loro comportamento e aumentarne la permeabilità.


La barriera emato-encefalica è uno strato di cellule che copre i vasi sanguigni nel cervello e regola l'ingresso di molecole dal sangue al cervello. In diversi disturbi neurologici e psichiatrici si osserva un aumento della 'permeabilità' della barriera emato-encefalica (il grado della sua attraversabilità da parte delle molecole); pertanto, è fondamentale comprendere la regolazione della permeabilità della barriera emato-encefalica per sviluppare terapie migliori per tali disturbi.


In uno studio pubblicato di recente su Nature Communications, un gruppo di ricerca guidato dal Prof. Hiroaki Wake della Nagoya University (Giappone), mostra che le microglia - le cellule immunitarie residenti del cervello - inizialmente proteggono la barriera emato-encefalica dai danni dovuti all'«infiammazione sistemica», una condizione di infiammazione cronica associata a fattori come fumo, invecchiamento e diabete, che porta ad un aumento del rischio di malattie neurodegenerative.


Tuttavia, queste stesse microglia possono cambiare il loro comportamento e aumentare la permeabilità della barriera emato-encefalica, danneggiandola in tal modo.


"Sappiamo da tempo che le microglia possono attivarsi a causa dell'infiammazione sistemica", sottolinea il Prof. Wake "per cui ci siamo interessati alla domanda se le microglia possono regolare la permeabilità della barriera emato-encefalica". Per capirlo, il team del Prof. Wake ha lavorato con topi che sono stati modificati geneticamente per produrre proteine fluorescenti nelle microglia. Questa 'marcatura fluorescente' ha permesso ai ricercatori di usare una tecnica chiamata 'scansione a due fotoni' e studiare le interazioni tra le microglia e la barriera emato-encefalica nei topi viventi.


I ricercatori hanno anche iniettato nei topi molecole fluorescenti che possono passare attraverso la barriera emato-encefalica, solo se la barriera è danneggiata abbastanza da essere sufficientemente permeabile. Osservando le posizioni di queste molecole fluorescenti e le interazioni delle microglia, il team di ricerca ha potuto studiare le interazioni microgliali con la barriera emato-encefalica e la sua permeabilità in varie condizioni.


Un punto chiave di interesse è stata l'infiammazione sistemica, indotta iniettando nei topi una sostanza che provoca infiammazione. Tale iniezione ha provocato il movimento delle microglia verso i vasi sanguigni e ha aumentato la permeabilità della barriera emato-encefalica entro pochi giorni. Quindi le microglia hanno inizialmente agito per proteggere la barriera e limitare l'aumento della sua permeabilità, ma con la progressione dell'infiammazione, le microglia hanno invertito il loro comportamento, attaccando i componenti della barriera emato-encefalica, aumentandone così la permeabilità. La fuoriuscita conseguente di molecole nel cervello ha il potenziale di causare una sua diffusa infiammazione e il conseguente danneggiamento dei neuroni (cellule nervose).


Questi risultati mostrano chiaramente che le microglia hanno un duplice ruolo nella regolazione della permeabilità della barriera emato-encefalica. Nel descrivere gli obiettivi futuri di ricerca del suo gruppo, il Prof. Wake commenta: "Il nostro obiettivo è individuare bersagli terapeutici sulle microglia per regolare la permeabilità della barriera emato-encefalica, perché dei farmaci progettati per tali obiettivi possono essere usati per trattare malattie neurologiche e psichiatriche, frenando le risposte infiammatorie nel cervello".


Come notano i ricercatori nel loro studio, le risposte infiammatorie incontrollate nel cervello possono causare una serie di disturbi cognitivi, ed effetti neurologici collaterali, e i farmaci che puntano le microglia possono aiutare i pazienti ad evitare tali problemi, preservando l'integrità della barriera emato-encefalica.


Sono necessari studi ulteriori per capire di più sui processi alla base dei comportamenti delle microglia osservati in questo studio. Tuttavia, i risultati dello studio offrono speranze per lo sviluppo di terapie che potrebbero 'forzare' le microglia a promuovere l'integrità della barriera emato-encefalica e impedire loro di passare a comportamenti che danneggiano la barriera.

 

 

 


Fonte: Materials provided by Nagoya University (> English text) - Traduzione di Franco Pellizzari.

Riferimenti
: Koichiro Haruwaka, Ako Ikegami, Yoshihisa Tachibana, Nobuhiko Ohno, Hiroyuki Konishi, Akari Hashimoto, Mami Matsumoto, Daisuke Kato, Riho Ono, Hiroshi Kiyama, Andrew J. Moorhouse, Junichi Nabekura, Hiroaki Wake. Dual microglia effects on blood brain barrier permeability induced by systemic inflammation. Nature Communications, 2019, DOI

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