The Journey to a Cure Video Series: Biology of the Spinal Cord – Part 2

The Journey to a Cure Video Series has been created by the Canadian/American Spinal Research Organizations (CSRO/ASRO).

Here is the second animated video. In this continuation of the biology of the spine we examine the formation of the glial scar, and the impact of a spinal cord injury on the human body. Shortly we’ll post more videos of the series. Our Italian followers can find the translation of the text below the video.

I nostri follower italiani possono trovare la traduzione dei contenuti scorrendo sotto il video.

Riteniamo sia molto difficile spiegare cosa sia una lesione spinale e comprendere cosa si stia facendo per arrivare ad una cura per la paralisi. Abbiamo pensato che la serie di video “In viaggio verso una cura” creata dalla Canadian/American Spinal Research Organizations (CSRO / ASRO)  potesse essere d’aiuto.

Ecco il secondo video sulla biologia della colonna vertebrale. In questo video si parla di specifici tipi di cellule, delle loro funzioni e di come vengano studiate dall’attuale ricerca. Nei prossimi giorni condivideremo altri video appartenenti alla serie.

Le cellule gliali

Ci sono tre principali tipi di cellule gliali: astrociti, oligodendrociti e microglia. Gli astrociti sono cellule a forma di stella che hanno diverse propaggini ramificate. In condizioni normali, queste cellule occupano un vasto spazio nel sistema nervoso centrale e forniscono un supporto strutturale ai neuroni. Sono essenzialmente l’impalcatura del sistema nervoso centrale e mantengono i neuroni al loro posto. Gli oligodendrociti sono cellule con appendici specializzate che si ramificano da ogni corpo cellulare ed hanno la capacità di mielinizzare i neuroni. Queste appendici si aggrappano agli assoni e li rivestono di mielina, permettendo così che la comunicazione passi correttamente attraverso gli assoni. Gli oligodendrociti condividono similarità con i loro cugini, le cellule di Schwann, cellule che si trovano nel sistema nervoso periferico e che producono mielina per i neuroni. La cosa interessante è che le cellule di Schwann hanno la capacità di rigenerarsi e in più guidano la rigenerazione degli assoni creando una via alla loro ricrescita con l’aiuto della mielina. Per questo sono considerate la chiave per la ricerca mirata alla rigenerazione degli assoni danneggiati in seguito a una lesione spinale. La microglia è composta da piccoli macrofagi a forma di stella che si trovano all’interno del sistema nervoso centrale. La loro funzione è di ripulire dalle scorie cellulari. Vanno alla ricerca di cellule danneggiate e altri pericolosi invasori per divorarli ed eliminarli.

Cosa succede dopo una lesione spinale?

La lesione spinale si può dividere in tre fasi: acuta, secondaria e cronica.

  • Fase acuta (nelle prime ore dopo la lesione);
  • Fase secondaria (che dura da minuti a settimane dopo la lesione);
  • Fase cronica (da mesi ad anni dopo la lesione)

La biologia di queste fasi gioca un ruolo importante nel determinare gli esiti funzionali. Inizialmente dopo la lesione, c’è subito un danno cellulare in cui alcuni nervi e cellule di supporto, come le cellule gliali, vengono anch’essi danneggiati o muoiono. Il meccanismo che provoca questo danno fisico segna la fase acuta e da subito i neuroni non mandano più segnali al di sotto della lesione, un processo conosciuto come shock spinale. In seguito inizia la fase secondaria, la più influente sul recupero funzionale. Il trauma iniziale al midollo spinale causa una reazione a catena di infiammazione e il rilascio di  sostanze chimiche dalle cellule danneggiate che uccidono o demielinizzano i neuroni sani e le cellule di supporto nell’area. Durante questa fase la microglia si attiva e forma i macrofagi; questi sono tipi di cellule che provocano infiammazione, una risposta normale alle infezioni e alle lesioni. Inoltre, durante questa fase, avviene la formazione della cicatrice gliale: gli astrociti si moltiplicano e si dispongono circondando la parte lesionata per proteggere il tessuto circostante. Questa barriera di astrociti, protegge sì i tessuti non compromessi dalla lesione, ma allo stesso tempo inibisce la rigenerazione delle cellule nervose. Gli astrociti e i macrofagi (che intervengono anch’essi nella formazione della cicatrice gliale) producono una molecola, il condroitin solfato proteoglicano (CSPG), che circonda la zona lesionata e inibisce la rigenerazione delle cellule nervose. Dove il tessuto viene danneggiato e le cellule (all’interno della cicatrice) si disintegrano, si forma una cisti liquida contenente molecole inibitorie che creano un ambiente che inibisce la rigenerazione nervosa. In sostanza, la cisti crea un’interruzione fisica e un ambiente ostile che blocca la ricrescita degli assoni, mentre la cicatrice gliale agisce come una barriera che contiene sostanze che impediscono la rigenerazione nervosa. Come vedremo in seguito, un’area della ricerca si occupa di dissolvere la cicatrice gliale e permettere così la ricrescita dei neuroni. Dopo alcuni mesi dal trauma la fase secondaria si arresta e inizia quella cronica dove la risposta infiammatoria e il danno neuronale si stabilizzano.  La fase cronica principalmente dà origine alla rigenerazione naturale di alcuni nervi, ma porta anche a complicazioni come la spasticità e il dolore neuropatico.

Attualmente, la ricerca sulle lesioni spinali è focalizzata su cinque principi chiave per riparare il midollo.

– neuroprotezione (proteggere le cellule sopravvissute da ulteriori danni)

– ripristino (dissolvere la cicatrice gliale)

– trapianto cellulare (sostituire le cellule perse e danneggiate)

– rigenerazione (stimolare la ricrescita degli assoni)

– riprogrammazione (usare i circuiti intatti per recuperare le funzionalità)

Gli sviluppi in ognuna di queste aree segnerà un passo significativo verso la cura della paralisi.

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