Ricerche

Ricercatori della Tufts University suggeriscono che i risultati possono portare a strategie preventive con farmaci antivirali dopo le commozioni cerebrali.

Sx lesione da impatto diretto, dx commozione cerebrale ripetuta (Fonte: Cairns et al / Science Signaling)

Le commozioni cerebrali e il trauma cranico ripetitivo negli sport come il football [americano], l'hockey, il calcio e la boxe, una volta accettati come una conseguenza spiacevole di un'intensa competizione atletica, sono ora riconosciuti come minacce gravi alla salute. Di particolare preoccupazione è la connessione tra lesioni alla testa e malattie neurodegenerative come l'encefalopatia traumatica cronica, il morbo di Alzheimer (MA) e il Parkinson, che sta spingendo gli organi di governo sportivi a regolare le attrezzature protettive e le regole di gioco per ridurre al minimo il rischio.

I ricercatori della Tufts University di Medford (Massachusetts/USA) e della Oxford University (GB) hanno ora scoperto meccanismi che possono collegare i punti tra eventi di trauma e l'emergere di malattie. Indicano virus latenti in agguato nella maggior parte del nostro cervello che possono essere attivati ​​dal colpo, portando a infiammazione e accumulando danni che possono emergere mesi o anni dopo. I risultati, pubblicati su Science Signaling, suggeriscono l'uso di farmaci antivirali come potenziali trattamenti preventivi precoci post-lesione alla testa.

Il microbioma - che comprende molte centinaia di specie batteriche che abitano nel nostro corpo - fornisce aiuto alla digestione, allo sviluppo del sistema immunitario e protezione contro i patogeni dannosi. Ma include anche dozzine di virus che sciamano all'interno del corpo in qualsiasi momento. Alcuni di questi possono essere potenzialmente dannosi, ma sono semplicemente dormienti all'interno delle cellule. L'herpes simplex virus 1 (HSV-1), presente in oltre l'80% delle persone, e il virus varicella-zoster, presente nel 95% delle persone, sono noti per farsi strada nel cervello e dormono all'interno dei neuroni e delle cellule gliali.

Dana Cairns, ricercatrice associata nel Dipartimento di Ingegneria Biomedica e prima autrice dello studio, in studi precedenti aveva trovato prove che suggerivano che l'attivazione dell'HSV-1 dal suo stato dormiente innesca i sintomi tipici del MA nei modelli di laboratorio di tessuto cerebrale: placche amiloidi, perdita neuronale, infiammazione e funzionalità ridotta della rete neurale.

"In quello studio, un altro virus (varicella) ha creato le condizioni infiammatorie che hanno attivato l'HSV-1", ha affermato la Cairns. “Ci siamo chiesti cosa succederebbe se sottoponessimo il modello del tessuto cerebrale a una rottura fisica, qualcosa di simile a una commozione cerebrale? L'HSV-1 si sveglierebbe e inizierebbe il processo di neurodegenerazione?"

Il legame tra HSV-1 e MA è stato suggerito per la prima volta dalla co-autrice Ruth Itzhaki, docente in visita all'Università di Oxford, che più di 30 anni fa ha identificato il virus in una percentuale di cervelli della popolazione anziana. I suoi studi successivi hanno suggerito che nel cervello il virus può essere riattivato dallo stato latente da eventi come lo stress o l'immunosoppressione, portando infine a un danno neuronale.

Colpi nel tessuto tipo-cervello

Nel presente studio, i ricercatori hanno usato un modello di laboratorio che ricostruisce l'ambiente del cervello per comprendere meglio come le commozioni cerebrali possono scatenare i primi stadi della riattivazione del virus e della neurodegenerazione. Il modello di tessuto cerebrale è costituito da un materiale a forma di ciambella largo 6 mm realizzato in proteina di seta e collagene pervasi di cellule staminali neurali, che vengono quindi indotte a diventare neuroni maturi, che creano assoni ed estensioni dendritiche e formano una rete. Dalle cellule staminali emergono anche cellule gliali per aiutare a imitare l'ambiente cerebrale e alimentare i neuroni.

I neuroni comunicano tra loro attraverso le estensioni, come nel cervello. E proprio come le cellule del cervello, possono portare al loro interno il DNA del virus dormiente HSV-1. Dopo aver racchiuso il tessuto a forma di cervello in un cilindro e avergli dato una scossa improvvisa con un pistone, imitando una commozione cerebrale, la Cairns ha esaminato nel tempo il tessuto al microscopio.

Alcuni dei modelli di tessuto avevano neuroni con HSV-1 e alcuni ne erano privi. A seguito dei colpi controllati, ha osservato che le cellule infette hanno mostrato una riattivazione del virus e poco dopo i marcatori tipici del MA, che includono placche amiloidi, p-tau (una proteina che crea 'grovigli' tipo-fibra nel cervello), infiammazione, neuroni morenti e una proliferazione di cellule gliali chiamata gliosi.

Diversi colpi con i pistoni sui modelli tissutali, che imitano le lesioni ripetitive della testa, hanno portato alle stesse reazioni, che erano ancora più gravi. Nel frattempo, le cellule senza HSV-1 hanno mostrato un po' di gliosi, ma nessuno degli altri marcatori del MA.

I risultati indicano con forza che gli atleti che soffrono di commozioni cerebrali potrebbero innescare la riattivazione di infezioni latenti nel cervello, che possono portare al MA. Studi epidemiologici hanno dimostrato che più colpi alla testa possono portare a possibilità doppie, se non di più, di avere una condizione neurodegenerativa mesi o anni dopo.

"Ciò apre la domanda se farmaci antivirali o agenti antinfiammatori possano essere utili come primi trattamenti preventivi dopo un trauma cranico per fermare l'attivazione di HSV-1 e ridurre il rischio di MA", ha affermato la Cairns.

Il problema va ben oltre le preoccupazioni per gli atleti. La lesione cerebrale traumatica è una delle cause più comuni di disabilità e morte negli adulti, colpendo circa 69 milioni di persone in tutto il mondo ogni anno, a un costo economico stimato in $ 400 miliardi all'anno.

"Il modello di tessuto cerebrale ci porta ad un altro livello nello studio di queste connessioni tra lesioni, infezione e MA", ha affermato David Kaplan, professore di ingegneria della Tufts. "Possiamo ricreare gli ambienti normali di tessuto che sembrano quelli all'interno di un cervello, tracciare virus, placche, proteine, attività genetica, infiammazione e persino misurare il livello di segnalazione tra i neuroni. Ci sono molte evidenze epidemiologiche sui legami tra ambiente, e altro, con il rischio di MA. Il modello tissutale ci aiuterà a mettere tali informazioni su una base meccanicistica e fornirà un punto di partenza per testare nuovi farmaci".