Un team di ricercatori dell’Università del Kentucky e dell’Ospedale pediatrico di Cincinnati sta approfondendo la scienza su come i topi spinosi possono rigenerare i tessuti persi e utilizzando ciò che imparano per innescare la rigenerazione in altri tipi di topi: progressi che un giorno potrebbero essere tradotti in umani.
Mentre i topi da laboratorio adulti curano le ferite con tessuto cicatrizzato, i topi spinosi hanno la capacità unica di far ricrescere la pelle persa e rigenerare i tessuti muscolo-scheletrici nel loro corpo.
Ashley W. Seifert, Ph.D., professore associato presso il Dipartimento di Biologia del College of Arts and Sciences del Regno Unito, e il suo gruppo di ricerca sono stati pionieri nell’uso di topi spinosi e altri modelli animali per capire come i tessuti complessi possano rigenerarsi, collegando i processi rigenerativi. biologia e medicina.
Nell’aprile 2023, Progressi della scienza ha pubblicato uno studio del gruppo di Seifert incentrato sulla risposta cellulare alle lesioni durante la guarigione dei tessuti. L’articolo ha mostrato come la segnalazione ERK agisce come un interruttore chiave che bilancia la risposta di guarigione, e ha dimostrato che l’aumento e il mantenimento di questo tipo di segnalazione nei topi di laboratorio potrebbe innescare una risposta rigenerativa invece di cicatrici.
Il loro ultimo studio, pubblicato in Cellula di sviluppofornisce nuove informazioni su come specifiche cellule immunitarie rispondono alle lesioni e dirigono la rigenerazione dei tessuti.
Il team di scienziati ha esaminato un tipo specifico di cellule immunitarie note come macrofagi, che svolgono un ruolo cruciale nella regolazione della risposta infiammatoria difendendo i tessuti feriti dagli agenti patogeni e promuovendo contemporaneamente la riparazione dei tessuti sia nei topi spinosi che nei topi da laboratorio.
“Nel nostro studio, abbiamo utilizzato un sistema a doppia specie per sezionare i fenotipi dei macrofagi tra due modalità di guarigione: rigenerazione dei tessuti o formazione di tessuto cicatrizzato”, ha affermato Seifert. “Anche se non è ancora chiaro fino a che punto i macrofagi controllino in definitiva le diverse traiettorie di guarigione, abbiamo osservato firme sottili e distinte dei macrofagi che si allineavano specificamente con la rigenerazione.”
Utilizzando una lesione identica in entrambi i tipi di roditori, i ricercatori hanno studiato i segnali rilasciati dai macrofagi che comunicano con le cellule vicine, dicendo loro di ricostruire tutti i tessuti mancanti. Hanno anche notato le caratteristiche, o fenotipi, delle cellule durante tali processi.
“Il nostro studio mostra che i macrofagi spinosi del topo rilasciano proteine distinte che sono parzialmente responsabili della riformazione di tessuti specializzati nel sito della lesione e della protezione delle cellule dallo stress”, ha affermato Seifert. “Nel complesso, i nostri esperimenti puntano verso i macrofagi che stabiliscono un microambiente tissutale favorevole alla rigenerazione.”
I ricercatori hanno esaminato e confrontato i macrofagi del midollo osseo di entrambi i tipi di topi. Quindi hanno utilizzato il sequenziamento dell’RNA per identificare le proteine che queste cellule secernono. (L’RNA, o acido ribonucleico, è una molecola che trasporta le istruzioni genetiche dal DNA per creare proteine.)
I ricercatori hanno scoperto che i macrofagi del midollo osseo rispondevano in modo diverso all’interferone gamma, una proteina prodotta dalle cellule in risposta all’infezione, e al lipopolisaccaride, una molecola presente in alcuni batteri che stimola il sistema immunitario.
“In risposta ai segnali infiammatori, i macrofagi nei topi spinosi rilasciano proteine comunicanti uniche che promuovono la crescita di nuovi vasi sanguigni, vasi linfatici, attività antinfiammatorie e la ricostruzione dei tessuti che contribuiscono positivamente alla guarigione rigenerativa”, ha affermato Seifert.
Il team britannico ha scoperto che tali cellule mantengono la loro unicità durante tutta la formazione o rigenerazione del tessuto cicatrizzato. Gli scienziati hanno studiato i campioni in cinque diversi momenti durante la guarigione per comprendere meglio la sequenza temporale di come i macrofagi svolgono il loro lavoro.
Un’analisi genetica ha mostrato ai ricercatori quali tipi di molecole prodotte dalle cellule erano più attive in ciascun tipo di topi e con quali funzioni erano maggiormente associate.
“Nel nostro lavoro per rispondere a domande più scientifiche sui topi spinosi, abbiamo scoperto che un tipo specifico di proteina – il fattore di crescita endoteliale vascolare c o VEGFC – è secreto unicamente dai macrofagi dei topi spinosi durante la rigenerazione”, ha affermato Seifert. “Svolge anche un ruolo multifunzionale, favorendo la crescita di nuovi vasi sanguigni e linfatici.”
“Attraverso il blocco da parte di anticorpi specifici della proteina VEGFC nelle orecchie dei topi spinosi, abbiamo osservato notevoli cambiamenti nella formazione dei vasi sanguigni, dei vasi linfatici e nella divisione cellulare. Ciò ha portato anche a una diminuzione della formazione di nuovi follicoli piliferi e ad un aumento dell’infiammazione, interrompendo infine la processo di rigenerazione dei tessuti”, ha affermato Ajoy Aloysius, Ph.D., co-primo autore dello studio e studioso post-dottorato in biologia. “Inoltre, ipotizziamo che il miglioramento della secrezione di VEGFC e di altri fattori da parte dei macrofagi durante la guarigione delle ferite fibrotiche possa contribuire a un risultato rigenerativo nella guarigione dei tessuti, tuttavia sono necessari ulteriori esperimenti per confermare questa idea.”
Lo studio suggerisce infine che i macrofagi presenti in tessuti specifici in tutto il corpo aiutano a dirigere e regolare il programma di riparazione cellulare. È importante sottolineare che i risultati di questo studio mostrano che il tipo di macrofago è importante e suggeriscono che alterare ciò che un tipo di macrofago secerne potrebbe alterare il modo in cui i tessuti si riparano.
“Questo studio mira a sbloccare il potenziale naturale del corpo di rigenerarsi dopo un infortunio traumatico”, ha affermato Jennifer Simkin, Ph.D., uno dei primi autori dello studio e assistente professore di chirurgia ortopedica presso il Louisiana State University Health Sciences Center. “Per fare questo, studiamo animali in grado di rigenerare più tessuti (capelli, cartilagine, muscoli e pelle) dopo un infortunio per trovare i segnali cellulari e molecolari necessari per una migliore guarigione. In definitiva, speriamo che questi risultati aprano la strada a nuove terapie per migliorare guarigione delle ferite.”
I ricercatori affermano che sono necessari ulteriori studi per comprendere e definire meglio parte di questa diafonia cellulare durante il processo di rigenerazione.
Questo team di ricercatori rappresenta i dipartimenti di biologia e fisiologia del Regno Unito, il centro di ricerca sulle lesioni cerebrali e del midollo spinale del Regno Unito, la Louisiana State University Health-New Orleans, il centro medico ospedaliero pediatrico dell’Università di Cincinnati e l’Istituto europeo di bioinformatica.
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